安科瑞 陳聰

摘要：隨著(zhù)時(shí)代的發(fā)展，越來(lái)越多的設備逐漸走向智能化，變電站也是如此。在智能化變電站中，分析其基本結構以及基本運行方式，進(jìn)而能實(shí)現10kV高壓開(kāi)關(guān)柜在線(xiàn)測溫技術(shù)的投入使用。本文在這前提下，主要介紹10kV高壓開(kāi)關(guān)柜在線(xiàn)測溫技術(shù)的重要內容，同時(shí)分析該技術(shù)的實(shí)際應用過(guò)程，期望以供參考。

關(guān)鍵詞：智能化變電站；測量溫度；高壓

0引言

智能化變電站主要是電力系統直接向10kV配電網(wǎng)合理分配電氣的設備，在時(shí)間較長(cháng)的條件下，部分高壓開(kāi)關(guān)柜很可能通過(guò)4000A的電流。在較高的工作電流和高壓開(kāi)關(guān)柜內部各插頭發(fā)生位置偏移、動(dòng)靜觸頭較為松動(dòng)、不合理的用料等因素的影響下，造成相應的電阻明顯增加，進(jìn)而導致10kV高壓開(kāi)關(guān)柜的內部嚴重發(fā)熱。我國對10kV高壓開(kāi)關(guān)柜具有嚴格規定（提供的產(chǎn)品應該符合國家鑒定文件或同有效證明文件）：如果超過(guò)允許的溫度值，則會(huì )嚴重影響10kV高壓開(kāi)關(guān)柜的運行效率，從而造成事故。因此，采取有效的在線(xiàn)測溫技術(shù)，準確、實(shí)時(shí)監測10kV高壓開(kāi)關(guān)柜的內部溫度是至關(guān)重要的。

1 10kV高壓開(kāi)關(guān)柜在線(xiàn)測溫技術(shù)的基本內容與特點(diǎn)

一般情況下，10kV高壓開(kāi)關(guān)柜的柜體是全封閉式，其柜內所含有的空間范圍很小，柜中包含較多的設備，造成電氣設備之間的安全距離很短，這在一定程度上導致測溫工作難度明顯增加。傳統測溫技術(shù)（溫度傳感器傳送被監測點(diǎn)溫度時(shí)，將自身編號ID也進(jìn)行傳輸，當傳輸到計算器時(shí)，則會(huì )自動(dòng)顯示各監測點(diǎn)溫度）大多存在或多或少的問(wèn)題，如果使用傳統測溫技術(shù)對10kV高壓開(kāi)關(guān)進(jìn)行測溫操作，一般不能達到良好的效果。因此，研究新型在線(xiàn)測溫系統是很有必要的。

1.1原理

10kV高壓開(kāi)關(guān)柜在線(xiàn)測溫技術(shù)的工作原理為：采集器通過(guò)利用天線(xiàn)對SAW（表面聲波）傳感器傳輸無(wú)線(xiàn)電磁波信號，該傳感器收到電池波信號后，叉指換能器（廣泛應用的有效瑞利表面波換能器）就會(huì )引發(fā)聲表面波，使得聲表面波能順著(zhù)電壓基材表面傳遞到反射區，再傳遞回叉指換能器，讓叉指換能器利用天線(xiàn)，對采集器發(fā)射反向電磁波，采集器進(jìn)行接收即可[1]。

1.2構成系統

1.2.1站控層

站控層主要是由SCADA（監控與數據采集技術(shù)）系統和站內監控磁通共同構成，主要功能表現在：實(shí)現站內能進(jìn)行實(shí)時(shí)監測，同時(shí)遠程高壓開(kāi)關(guān)柜能被應用，使其得到好的使用效果。

1.2.2間隔層

間隔層是測溫系統重要的集中服務(wù)器。一般情況下，各站內往往都會(huì )設置一臺集中服務(wù)器，充分利用RS485總線(xiàn)的重要方法，將各高壓開(kāi)關(guān)柜的溫度采集器緊密的聯(lián)系在一起，同時(shí)整理并對站內開(kāi)關(guān)柜所有溫度信息進(jìn)行分類(lèi)，并在間隔層需要提供以103/104為標準的通信規章制度，使得各站控層間能有效完成溝通交流。其次，集中服務(wù)器應該及時(shí)提供24V的輸出電源（利用散熱片，用DC-DC轉換器），便于采集器能長(cháng)期正常工作。

1.2.3過(guò)程層

過(guò)程層主要是由傳感器和天線(xiàn)構成。傳感器需要在高壓待測溫點(diǎn)下能進(jìn)行安裝，比如接頭開(kāi)關(guān)、進(jìn)線(xiàn)母線(xiàn)接點(diǎn)和電纜出線(xiàn)接點(diǎn)等方面。

1.3 10kV高壓開(kāi)關(guān)柜在線(xiàn)測溫技術(shù)的特征分析

1.3.1 10kV高壓開(kāi)關(guān)柜在線(xiàn)測溫技術(shù)的優(yōu)缺點(diǎn)

隨著(zhù)我國科學(xué)技術(shù)的不斷發(fā)展，10kV高壓輸電系統中，較為常見(jiàn)的主要有XGN開(kāi)關(guān)柜和KYN開(kāi)關(guān)柜兩種類(lèi)型，其組成部分主要包括隔離開(kāi)關(guān)、電纜接點(diǎn)以及斷路裝置等內容。但是如果長(cháng)期放置開(kāi)關(guān)柜，在開(kāi)關(guān)柜內易產(chǎn)生一些雜物，如灰塵，其自身較為微小、不可避免，這些較小的灰塵和雜物會(huì )直接影響開(kāi)關(guān)柜內部結構，導致其設備不能正常工作。因此，清潔這些電氣設備內部也逐漸成為重要的問(wèn)題。除此之外，柜內清潔不僅是是重要問(wèn)題，合理控制開(kāi)關(guān)柜內部濕度也是重要問(wèn)題。濕度如果過(guò)大，柜內潮氣也會(huì )較為嚴重，這樣也會(huì )導致高壓開(kāi)關(guān)柜不能正常進(jìn)行工作。一般來(lái)說(shuō)，在XGN開(kāi)關(guān)柜中，在導電的位置需要做相應的絕緣熱縮處理。簡(jiǎn)單說(shuō)，在XGN開(kāi)關(guān)柜中，需要采用絕緣層覆蓋住整個(gè)需要進(jìn)行測溫的重要部分，在這種前提條件下，相關(guān)的檢測人員不能在開(kāi)關(guān)柜外對設備內部展開(kāi)測溫工作，這樣無(wú)法及時(shí)了解開(kāi)關(guān)柜實(shí)際內部情況。因此，在惡劣環(huán)境的影響下，要想充分發(fā)揮在線(xiàn)測溫技術(shù)的實(shí)際應用，要有效提升其抗干擾能力，同時(shí)提升其負荷能力，保障測溫數據的真實(shí)與完整。

1.3.2開(kāi)關(guān)柜內部原有電氣元件注意要點(diǎn)

10kV高壓開(kāi)關(guān)柜的內部較為復雜，進(jìn)而需要大量的電氣元件量，并且不同電氣元件具有自身工作原理和注意事項。但是運行這些電氣設備需要從實(shí)際情況出發(fā)，不同電氣設備的運行狀態(tài)和運行程序存在較為顯著(zhù)的差異，相關(guān)工作人員應該選擇較為實(shí)用的方法合理使用高壓開(kāi)關(guān)柜。因此，基于這種情況，要想確保相應的測溫工作能順利正常的運行，在實(shí)際安裝工作中，一些相應的注意事項需要特別注意。比如工作人員在安裝開(kāi)關(guān)柜時(shí)，安裝開(kāi)關(guān)柜電氣設備自身元件要特別注意，防止在安裝過(guò)程時(shí)損壞部分元件，只有這樣做，才能確保其能正常運行，同時(shí)還能充分發(fā)揮自身性能，只有在安裝過(guò)程中注意點(diǎn)滴小事，才能讓高壓開(kāi)關(guān)柜發(fā)揮自身性能[2]。

2 10kV高壓開(kāi)關(guān)柜在線(xiàn)測溫技術(shù)的現狀分析

2.1紅外測溫法

紅外測溫法原理：詳細測量檢測系統，其是在非直接接觸測量方法中較為典型方法。目前紅外測溫儀使用較為方便，大多數同時(shí)還具備擴展功能，如自主進(jìn)行拍照和自動(dòng)尋找溫度點(diǎn)等功能，在現代化電力行業(yè)中得到較為廣泛的應用。但對10kV開(kāi)關(guān)柜來(lái)說(shuō)，受到開(kāi)關(guān)柜內部元件及絕緣體的影響，很可能阻擋紅外線(xiàn)，導致測溫工作難度加大，不能保證測量結果，在進(jìn)行校正時(shí)會(huì )出現諸多麻煩，進(jìn)而導致其通用性較低，僅僅適用于早期10kV開(kāi)關(guān)柜測溫工作，并不能應用于目前較為常用的全封閉式金屬開(kāi)關(guān)柜中。

2.2光纖測溫法

光纖測溫法原理：光源發(fā)出光經(jīng)過(guò)放大后，則由光纖到達傳感器熱敏材料部分，每個(gè)傳感器反射會(huì )窄譜脈沖光信號。該測溫技術(shù)是近幾年研究開(kāi)發(fā)的測溫技術(shù)，其在開(kāi)關(guān)柜內存在的電氣元件進(jìn)行測溫的過(guò)程中，具有與檢測設備緊密接觸的優(yōu)勢。隨著(zhù)光纖的被廣泛的使用，在很大程度上便于測溫工作順利進(jìn)行，同時(shí)能抵抗附近周?chē)碾姶怒h(huán)境，并且能避免損壞開(kāi)關(guān)柜內部機械元件的特性，具有輻射強、電壓高、侵蝕性大等特點(diǎn)。在電磁影響等惡劣環(huán)境下，其能夠實(shí)現連續不間斷順利進(jìn)行測溫工作，這是其他測溫技術(shù)不能實(shí)現方法，進(jìn)而非常適合10kV高壓開(kāi)關(guān)柜中的測溫工作。

2.3無(wú)線(xiàn)測溫法

無(wú)線(xiàn)測溫法的原理：利用其固有的絕緣性以及抗電磁場(chǎng)干擾性能，安裝到每個(gè)高壓開(kāi)關(guān)柜上，直接顯示讀取的數據。無(wú)線(xiàn)測溫法是新型的一種測溫方法。對于這種測溫方法來(lái)說(shuō)，在每個(gè)測溫點(diǎn)上已被直接作用分散式測溫設備。但在設立過(guò)程中，接收溫度信息設備需要在設立位置與開(kāi)關(guān)柜之間保留一定距離，可以利用無(wú)線(xiàn)技術(shù)進(jìn)行溝通交流，從而完成高壓分離工作與絕緣工作。但是，無(wú)限測溫技術(shù)也存在或多或少的問(wèn)題，其中較為顯著(zhù)的就是測溫設備穩定性的問(wèn)題。這種裝置大多使用電流感應式電源，該電源的能量大小會(huì )因為電力荷載發(fā)生變化而進(jìn)行變化，如果電力荷載變化情況過(guò)大，則會(huì )大幅度改變能量幅度，進(jìn)而可能會(huì )引起測溫裝工作時(shí)出現斷電的情況[3]。

3安科瑞無(wú)線(xiàn)測溫系統

3.1系統結構

Acrel-2000T無(wú)線(xiàn)測溫監控系統通過(guò)RS485總線(xiàn)或以太網(wǎng)與間隔層的設備直接進(jìn)行通訊，系統設計遵循國際標準Modbus-RTU、Modbus-TCP等傳輸規約，安全性、可靠性和開(kāi)放性都得到了很大地提高。該系統具有遙信、遙測、遙控、遙調、遙設、事件報警、曲線(xiàn)、棒圖、報表和用戶(hù)管理功能，可以監控無(wú)線(xiàn)測溫系統的設備運行狀況，實(shí)現快速報警響應，預防嚴重故障發(fā)生。

適合在泛在電力物聯(lián)網(wǎng)、鋼廠(chǎng)、化工、水泥、醫院、機場(chǎng)、電廠(chǎng)、煤礦等廠(chǎng)礦企業(yè)、變配電所等電力設備的溫度監測。

溫度在線(xiàn)監測系統結構圖

3.2系統功能

測溫系統主機Acrel-2000T安裝于值班監控室，可以遠程監視系統內所有開(kāi)關(guān)設備運行溫度狀態(tài)。系統具有以下主要功能：

1. 溫度顯示：顯示配電系統內每個(gè)測溫點(diǎn)的實(shí)時(shí)值，也可實(shí)現電腦WEB/手機APP遠程查看數據。

1. 溫度曲線(xiàn)：查看每個(gè)測溫點(diǎn)的溫度趨勢曲線(xiàn)。

1. 運行報表：查詢(xún)及打印各測溫點(diǎn)時(shí)間的溫度數據。

1. 實(shí)時(shí)告警：系統能夠對各測溫點(diǎn)異常溫度發(fā)出告警。系統具有實(shí)時(shí)語(yǔ)音報警功能，能夠對所有事件發(fā)出語(yǔ)音告警，告警方式有彈窗、語(yǔ)音告警等，還可以短信/APP推送告警消息，及時(shí)提醒值班人員。

1. 歷史事件查詢(xún)：能夠溫度越限等事件記錄進(jìn)行存儲和管理，方便用戶(hù)對系統事件和報警進(jìn)行歷史追溯，查詢(xún)統計、事故分析等。

3.3系統硬件配置

溫度在線(xiàn)監測系統主要由設備層的溫度傳感器和溫度采集/顯示單元，通訊層的邊緣計算網(wǎng)關(guān)以及站控層的測溫系統主機組成，實(shí)現變配電系統關(guān)鍵電氣部位的溫度在線(xiàn)監測。

4結束語(yǔ)

綜上所述，目前我國科學(xué)技術(shù)水平逐漸呈現上升趨勢，科技也在迅速發(fā)展，相關(guān)的科學(xué)研究也逐漸智能化。10kV高壓開(kāi)關(guān)柜在智能化變電站中被廣泛應用，改革創(chuàng )新科技發(fā)展的同時(shí)，還要保持其安全性。利用10kV高壓開(kāi)關(guān)柜不僅有利于技術(shù)進(jìn)步，同時(shí)能便于人們日常生活。因此，要加大物力、人力于高壓開(kāi)關(guān)柜的研究中，讓其向著(zhù)更好更快的方向發(fā)展。

參考文獻：

[1]蔡潤強.淺談智能化變電站10kV高壓開(kāi)關(guān)柜在線(xiàn)測溫技術(shù)

[2]成洋.智能化變電站高壓開(kāi)關(guān)柜在線(xiàn)監測技術(shù)研究[J].自動(dòng)化與儀器儀表，2016（9）：108-109.

[3]安科瑞企業(yè)微電網(wǎng)設計與應用手冊2020.06版

[4]安科瑞用戶(hù)變電站變配電監控解決方案2021.10