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淺談高壓開關柜無線測溫系統的應用

聞什益 ? 來源:jf_51162462 ? 作者:jf_51162462 ? 2024-10-19 17:10 ? 次閱讀

摘要:高壓開關柜是保護高壓系統得以安全運轉的重要設備,不過由于高壓開關柜需要保持長期穩定的工作,因此在高壓柜的內部導電處很容易會因為過熱造成相連設備的損壞,甚至情況嚴重時將出現火災甚至爆炸等事故。為了避免事故災害的出現,我們就做好高壓柜的溫度控制,結合其測溫區特點,可以使用無線組網、無線傳輸、CT供電的無線測溫方式,保障設備系統的整體安全和穩定。

關鍵詞:高壓開關柜;無線測溫;測溫系統;無線組網

引言

高壓開關柜主要用于關閉以及開斷電氣設備的電力線路,是保障系統安全運轉的重要設備。為了保障電氣系統得以安全穩定的運行,開關柜通常需要保持長期的運行,這所帶來的影響非常明顯。首先是在長期運行狀態下,高壓開關柜的運轉結構會出現磨損。其次在高壓高溫的工作環境下,高壓開關柜還會出現一定的氧化,進而造成設備部件的松動。這些問題所帶來的弊端是導電處電阻增大,進而影響系統安全性和穩定性。如若不加以控制,必然會造成放電、熔焊甚至火災等問題。

一、高壓開關柜無線測溫運作原理及構成

高壓開關柜對測溫有著很高的要求具體包括:不可出現高壓絕緣;測溫系統不可影響高壓柜工作性能;測溫系統不可以對高壓柜造成電磁干擾。針對以上需求,無線測溫系統結構被設計為如圖1所示。

wKgaoWcQdM2AGchOAAEDKA8FNRY336.png

無線測溫主要是由三個部位構成,分別為監測裝置、低壓接收端與上位機數據處理裝置、高壓發射端裝置。

(一)無線模塊

一般來說高壓柜的無線測溫能夠滿足這樣幾點條件:點對多點組網;傳輸距離達10米至30米之間;能夠進行數據實時傳輸。目前常用的無線通信技術包括藍牙、UWB、WiFi、

ZigBee等,主流無線通信全部使用的是2.4執照頻段,該頻段免費,能夠實現近距離的信號無線傳輸,一般常用于農業自動化、汽車自動化以及電子設備消費等。

(二)高壓發射端

該組織通常被設置在高壓柜內部,例如動靜出頭能夠實現高壓柜內部溫度采集,使用單片機測量與處理高壓柜溫度傳感器,通過無線模塊將溫度數據傳輸至低壓接收端。高壓

發射端電路用于對設備系統的溫度數據采集和傳輸。因高壓發射端所安置的設備為10kV高壓設備,因此高壓發射端通常會被設計成較小的體積,且安裝方便,能夠利用CT供能。所以高壓發射端通常會包括無線電路、單片機、電源電路、溫度傳感器等部分具體如圖2所示。

wKgZoWcQdM2AX91_AAC379DUYbA535.png

(三)抗干擾措施

高壓柜一般工作在大電流、高電壓環境,顯然這會對高壓柜的溫度監測造成一定干擾。針對這一問題,我們對高壓柜進行抗干擾設計,提高測溫可靠性。抗干擾需要解決三個要素,分別為干擾源,敏感設備,以及傳播途徑。對此可以針對性的調整測溫設備的軟硬件,從而抑制甚至消除電磁干擾。如軟件方面可以通過提高軟件抗干擾度的方式,即在單片機設計中采取冗余設計,并啟用開門狗模塊,加入溫度監測校驗,保障信號穩定。

二、實驗結論

為證實本系統測溫效果,筆者通過實驗室升流器模擬電流,將高壓發射端放置在電路導線,分別在30℃、45℃、60℃、70℃、90℃、110℃進行檢測,結果如圖3。

wKgaoWcQdM6AdC4AAAFn4ECnxeo576.png

從實驗結果可以看出,本次測溫度誤差為±1℃,因此可以滿足高壓柜測溫要求。

三、安科瑞溫度在線監測系統解決方案

(一)概述

電氣接點在線測溫裝置適用于高低壓開關柜內電纜接頭、斷路器觸頭、刀閘開關、高壓電纜中間頭、干式變壓器、低壓大電流等設備的溫度監測,防止在運行過程中因氧化、松動、灰塵等因素造成接點接觸電阻過大而發熱成為安全隱患,提高設備安全保障,及時、持續、準確反映設備運行狀態,降低設備事故率。

Acrel2000T無線測溫監控系統通過RS485總線或以太網與間隔層的設備直接進行通訊,系統設計遵循國際標準ModbusRTU、ModbusTCP等傳輸規約,安全性、可靠性和開放性都得到了較大地提高。該系統具有遙信、遙測、遙控、遙調、遙設、事件報警、曲線、棒圖、報表和用戶管理功能,可以監控無線測溫系統的設備運行狀況,實現快速報警響應,預防嚴重故障發生。

(二)應用場所

適合在泛在電力物聯網、鋼廠、化工、水泥、數據、醫院、機場、電廠、煤礦等廠礦企業、變配電所等電力設備的溫度監測。

(三)系統結構

wKgZoWcQdM-AElqjAAGniE749Bw933.png

(四)系統功能

測溫系統主機Acrel2000T安裝于值班監控室,可以遠程監視系統內所有開關設備運行溫度狀態。系統具有以下主要功能:

溫度顯示

顯示配電系統內每個測溫點的實時值,也可實現電腦WEB/手機APP遠程查看數據。

wKgZoWcQdNKAA4W5AAGoEVJ0kH8474.png

(2)溫度曲線

查看每個測溫點的溫度趨勢曲線。

wKgaoWcQdNKAG8yPAAFHd2GBwH4389.png

(3)運行報表

查詢及打印各測溫點時間的溫度數據。

wKgZoWcQdNOAQp_xAADg_amqNhQ788.png

(4)實時告警

系統能夠對各測溫點異常溫度發出告警。系統具有實時語音報警功能,能夠對所有事件發出語音告警,告警方式有彈窗、語音告警等,還可以短信/APP推送告警消息,及時提醒值班人員。

wKgaoWcQdNOAQgXlAAGUidR6u84045.png

(5)歷史事件查詢

能夠溫度越限等事件記錄進行存儲和管理,方便用戶對系統事件和報警進行歷史追溯,查詢統計、事故分析等。

wKgZoWcQdNSAHfuRAAO-4Ycjopc997.png

(五)系統硬件配置

溫度在線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關以及站控層的測溫系統主機組成,實現變配電系統關鍵電氣部位的溫度在線監測。

名稱 外形 型號 參數說明
系統組態軟件 wKgaoWcQdNSAMuhWAAA7O40D0v4321.png Acrel2000/T 硬件:內存4G,硬盤500G,以太網口。
顯示器:21寸,分辨率1280*1024。
操作系統:Windows764位簡體中文旗艦版。
數據庫系統:MicrosoftSQLServer2008R2。
通訊協議:IEC608705103、IEC608705104、ModbusRTU、ModbusTCP等國際標準通信規約
智能通信管理機 wKgaoWcQdNWAGziNAAAL6QeUqFk87.jpeg Anet2E4SM 通用網關,2路網口,4路RS485,可選配1路LORA,帶電告警功能,支持485,4G從模塊擴展。
無線測溫集中采集設備 wKgZoWcQdNWAUj0aAAAM_2j1sIw93.jpeg Acrel2000T/A 壁掛式安裝
標配一路485接口、一路以太網口
自帶蜂鳴器告警
柜體尺寸480*420*200(單位mm)
wKgZoWcQdNeAGTs5AABgp6HtVkY920.png Acrel2000T/B 硬件:內存4G,硬盤128G,以太網口
顯示器:12寸,分辨率800*600
操作系統:Windows7
數據庫系統:MicrosoftSQLServer2008R2可選Web平臺/APP服務器柜體尺寸為480*420*200(單位mm)
顯示終端 wKgaoWcQdNmANm4fAABQ4z7OGYo380.png ATP007
ATP010
DC24V供電;一路上行RS485接口;一路下行RS485接口;
可接收20個ATC200/1個ATC400/1個ATC450C。
wKgZoWcQdNmAGnMtAADQHcpGUFc022.png ARTMPn 面框96*96*17mm,深度65mm;開孔92*92mm;
AC85265V或DC100300V供電;
一路上行RS485接口,Modbus協議;
可接收60個ATE100/200/300/400;配套ATC200/300/450。
wKgaoWcQdNmALSEdAAAalHmTWgI42.jpeg ASD320
ASD300
面框237.5*177.5*15.3mm,深度67mm;開孔220*165mm;
AC85265V或DC100300V供電;
一路上行RS485接口,Modbus協議;
可接收12個ATE100/200/300/400;配套ATC200/300/450。
智能溫度巡檢儀 wKgZoWcQdNqASl8CAAAVO_BpVts92.jpeg ARTM8 開孔88*88mm嵌入式按照;
AC85265V或DC100300V供電;
一路上行RS485接口,Modbus協議;
可接入8路PT100傳感器,適用于低壓開關柜電氣接點、變壓器繞組、點擊繞組等場合的測溫;
wKgaoWcQdNqATqWDAAAStzck0TE99.jpeg ARTM24 35MM導軌安裝;
AC85265V或DC100300V供電;
一路上行RS485接口,Modbus協議;
24路NTC或PT100、1路溫濕度測溫、2路繼電器告警輸出,用于低壓電氣接點、變壓器繞組、點擊繞組等場所測溫;
無線收發器 wKgZoWcQdNuAaUYHAAANOY8hk5Y46.jpeg ATC450C 可接收60個ATE100/ATE100M/ATE200/ATC400/ATE100P/ATE200P傳感器數據。
wKgaoWcQdNuAfocCAAAOZsMLxYY74.jpeg ATC600 ATC600有兩種規格;ATC600C可接收240個ATE100/ATE100M/ATE200/ATC400/ATE100P/ATE200P傳感器數據。ATC600Z做中繼透傳。
電池型無線測溫傳感器 wKgZoWcQdOaAZWJ6AAAHNy41aqY91.jpeg ATE100M 電池供電,壽命≥5年;50℃~+125℃;
精度±1℃;470MHz,空曠距離150米;
32.4*32.4*16mm(長*寬*高)。
wKgZoWcQdOaAPK36AAAUNFntadA684.png ATE200 電池供電,壽命≥5年;50℃~+125℃;
精度±1℃;470MHz,空曠距離150米;
35*35*17mm,L=330mm(長*寬*高,三色表帶)。
wKgaoWcQdOeAY5DHAAAHo2sIteg45.jpeg ATE200P 電池供電,壽命≥5年;50℃~+125℃;
精度±1℃;470MHz,空曠距離150米,防護等級IP68;35*35*17mm,L=330mm(長*寬*高,三色表帶)。
CT取電型無線測溫傳感器 wKgZoWcQdOeAJM9dAAAPxxGDUDc34.jpeg ATE400 CT感應取電,啟動電流≥5a;50℃~125℃;精度±1℃470MHz,空曠距離150米;
合金片固定、取電;三色外殼;25.82*20.42*12.8mm(長*寬*高)。
有線溫度傳感器 wKgaoWcQdOiAQfq3AAA69goDgY4952.png PT100 用于低壓接點測溫時,具體封裝、精度、線制、線材、線長與供應商聯系;
用于變壓器、電機繞組測溫時,建議變壓器或電機內部預埋好Pt100
wKgaoWcQdOmARWwjAAALlVdqQpk65.jpeg NTC 用于低壓接點測溫時,具體封裝、精度、線制、線材、線長與供應商聯系;

四、結語

本文所研究和介紹的高壓柜測溫系統,使用的是無線組網、CT供電的無線傳輸系統,因此能夠有效解決高壓柜測溫系統突然升高,以及柜內高壓絕緣等問題。利用CT供電可以在保障高壓側電路穩定供能的同時實現對地絕緣。無線組網的連接方式則可以確保測溫系統更為實用。*后從軟硬件等方面提供給測溫系統的抗干擾設施,更是可以大幅提高測溫質量及可靠性。

參考文獻

周文文,聶一雄,徐衛東,等.10kV智能化高壓開關柜測溫系統設計[J].廣東電力,2017,30(12):130135.

董淑瑩,鄭文龍,穆三強,高壓開關柜無線測溫系統的研究

安科瑞企業微電網設計與應用手冊.2022年05版

作者簡介:聞什益 手機:13564425781(微信同號)

審核編輯 黃宇

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