淺談高壓開關(guān)柜溫度在線監(jiān)測系統(tǒng)設計

王蘭

安科瑞電氣股份有限公司   上海嘉定  201801

摘要：在當前的社會之中，電力資源是最重要的能源資源之一，人們對于電力資源的依賴程度也逐漸升高，到目前為止，任何人的生活與工作都不能離開電力資源，這就導致電力系統(tǒng)的普及型大大提高。電力系統(tǒng)具有著很高的利用率和普及率，因此一個穩(wěn)定的電力系統(tǒng)對于提高人們的生活質(zhì)量以及工作效率就十分有必要，在某些電力負荷比較大的地區(qū)，就會產(chǎn)生高壓開關(guān)柜的溫度上生產(chǎn)從而導致開關(guān)柜封閉性下降的情況，影響到了電力設備的運行，進而降低了電力系統(tǒng)的穩(wěn)定性和安全性。在當前的高壓開關(guān)柜溫度監(jiān)測之中，通常會采用電觸頭的傳統(tǒng)監(jiān)測方式進行監(jiān)測，但是這種方法收到電觸頭的影響，其監(jiān)測的精準程度降低，并且嚴重依賴于紅外線溫度傳感器，從而導致這種監(jiān)測方法的造價與成本較高，不能夠大范圍的進行應用。

關(guān)鍵詞：高壓開關(guān)柜；在線監(jiān)測；無線測溫

0引言

在電力系統(tǒng)之中，包括了多個組成部分和組成設備，其中任何一個部分和設備都必須要保持穩(wěn)定的工作狀態(tài)，任何一個環(huán)節(jié)出現(xiàn)故障，就會導致整個電力系統(tǒng)陷入癱瘓，而在這之中，高壓開關(guān)柜設備就是非常重要的電力設備之一，其主要作用在于控制與保護電力系統(tǒng)的運行。當前絕大多數(shù)的高壓開關(guān)設備都會采用封閉式的結(jié)構(gòu)，這種結(jié)構(gòu)不僅會導致熱量大量堆積，并且會給監(jiān)測與維修帶來一定的障礙。當不能夠及時將高壓開關(guān)柜之中的溫度控制到合理范圍時，就有可能導致過高的溫度引發(fā)火災，最終給電力系統(tǒng)造成難以彌補的損失。由此可見，一套科學并且合理的高壓開關(guān)柜溫度監(jiān)測系統(tǒng)能夠有效的提高電力系統(tǒng)的穩(wěn)定性和安全性，從而確保電力系統(tǒng)高效運行。

當前對高壓開關(guān)柜進行溫度監(jiān)測，主要包括以下幾種方法，比如CCD攝像頭監(jiān)測法，示溫蠟片監(jiān)測法以及紅外監(jiān)測法等，這些方法盡管都能夠?qū)囟冗M行監(jiān)測，但是都存在嚴重的缺點，那就是不能夠運行環(huán)境以及負荷等其他情況進行監(jiān)測，單一的監(jiān)測指標局限了監(jiān)測效果。對此，設計一個能夠全面監(jiān)測各項指標的監(jiān)測系統(tǒng)就顯得十分有必要，本文中所設計的系統(tǒng)，目的就是為了應對傳統(tǒng)高壓開關(guān)柜監(jiān)測方法之中的問題以及不足，從而達到更加全面的監(jiān)測效果，并且還要保證監(jiān)測系統(tǒng)結(jié)構(gòu)較為簡潔，操作便利，并且也具有較為可靠的性能，降低各種電力系統(tǒng)事故，提高電力系統(tǒng)的穩(wěn)定性。

1高壓開關(guān)柜概述

高壓開關(guān)柜是電力系統(tǒng)運行之中的重要電氣設備之一，主要是以斷路器為主要的組成設備，是生產(chǎn)廠家根據(jù)不同的電氣系統(tǒng)接線圖需要，從而將電力系統(tǒng)之中有關(guān)的高低壓電器以及線路和導體等，全部封裝在一個金屬柜體之中，從而作為電力系統(tǒng)分配電能的裝置。

在進行高壓開關(guān)柜的結(jié)構(gòu)設計時，必須要具有“五防"，即一誤分，二防短路、三防帶負荷分，四防隔離，五防帶電掛接地線并且防誤入帶電間隔。

當前絕大多數(shù)的高壓開關(guān)柜按照斷路器的安裝方式可以分為移開式以及固定式兩類，其中移開式的高壓開關(guān)柜主要是應用在手車之上，這是由于手車柜具有著比較好的互換性，從而能夠保證電力輸送的穩(wěn)定性。而固定式的高壓開關(guān)柜，因為電氣設備都是固定式安裝的，因此不具有移動性，所以具有著更加經(jīng)濟性的優(yōu)點。

根據(jù)不同的高壓開關(guān)柜內(nèi)部結(jié)構(gòu)可以分為金屬封閉式開關(guān)柜、金屬間隔式開關(guān)柜以及金屬封閉箱式和敞開式開關(guān)柜三大類，不同結(jié)構(gòu)的高壓開關(guān)柜，其內(nèi)部的構(gòu)成以及優(yōu)缺點都有所不同，金屬封閉式開關(guān)柜主要由斷路器、母線等部分組成，因為這些組成都安裝在金屬封閉的隔室之中，因此被稱為金屬封閉式開關(guān)柜。而金屬間隔式和封閉式之間，有較大的相同點，其所組成的金屬原件同樣安裝在隔間之中，但是因為安裝有防護作用的非金屬隔板，從而能夠起到更好的保護作用。金屬封閉式的開關(guān)柜外部是金屬材質(zhì)的保護外殼，而敞開式開關(guān)柜則是將部分設備敞開在外，從而導致封閉性較低。

2系統(tǒng)設計要求

2.1體積要求

針對于絕大多數(shù)高壓開關(guān)柜而言，其內(nèi)部空間都非常小，很難將大體積的監(jiān)測設備安裝入其中，因此在設計監(jiān)測系統(tǒng)時，必須要盡可能的降低監(jiān)測設備的體積，從而才能夠保證高壓開關(guān)柜內(nèi)部空間足夠。

2.2絕緣性能要

高壓開關(guān)柜中存在大電流和高電壓，如果不能夠做好絕緣以及安全防護的話，很容易導致設備內(nèi)部短路或者誤觸事故發(fā)生，因此必須要加強監(jiān)測設備的絕緣性能，杜絕發(fā)生事故的可能。

2.3穩(wěn)定性要求

溫度監(jiān)測系統(tǒng)是對高壓開關(guān)柜內(nèi)部溫度進行監(jiān)測，這種監(jiān)測不僅僅要求實時進行，并且還要求所監(jiān)測的數(shù)據(jù)要精準，因此在設計溫度監(jiān)測系統(tǒng)時，必須要保證監(jiān)測設備具有足夠的穩(wěn)定性，從而才能夠確保監(jiān)測結(jié)果的科學、有效。除此之外，監(jiān)測設備因為具有著較高的精準度要求，因此必須要定期進行檢查和維護，在設計監(jiān)測設備時，還應當盡量便于維護，從而降低維護人員的工作和操作難度，提高設備的易用性。

3系統(tǒng)總體方案

高壓開關(guān)柜的溫度監(jiān)測系統(tǒng)，由溫度的采集設備、數(shù)據(jù)計算設備以及監(jiān)測控制器三部分組成，這三部分各司其 職，都發(fā)揮著十分重要的作用。

溫度采集設備，即是對高壓開關(guān)柜之中的空氣溫度進行采集，其中包括了溫度傳感器、微型控制器以及信息傳輸 器等多個部分。一般情況下，溫度采集設備都安裝在高壓開關(guān)柜的斷路器之上，負責對斷路器的觸頭溫度進行檢測， 并且通過數(shù)據(jù)傳輸設備將數(shù)據(jù)傳輸?shù)奖O(jiān)測控制器之上，完成溫度采集工作。

數(shù)據(jù)計算設備，其中包括有處理器、顯示器以及警告器等多個組成部分，絕大多數(shù)的數(shù)據(jù)計算設備都安裝在高壓開關(guān)柜的柜門之上，來對所獲取的溫度進行計算，在數(shù)據(jù)經(jīng)過計算之后，將所得處理結(jié)果顯示在顯示器上，以便于工作人員獲取相關(guān)數(shù)據(jù)。

監(jiān)測控制器之中備有溫度監(jiān)測分析統(tǒng)計軟件，它能夠?qū)囟炔杉O備所獲取的溫度數(shù)據(jù)進行統(tǒng)計以及計算，并且將所獲得的數(shù)據(jù)進行保存，當溫度超過了系統(tǒng)所設定的溫度上限的時候，將會及時發(fā)出警告，從而告知工作人員溫度已經(jīng)超過標準。

針對于溫度監(jiān)控分析統(tǒng)計軟件而言，其中包括了四個組成部分，分別是智能分析系統(tǒng)、實時數(shù)據(jù)系統(tǒng)、UI界面以及數(shù)據(jù)傳輸。

智能分析系統(tǒng)是整個溫度監(jiān)控分析統(tǒng)計軟件的核心所在，它利用內(nèi)部的計算和分析核心，來負責指揮整個軟件的運行，其中主要求實時監(jiān)測、數(shù)據(jù)統(tǒng)計、警告信息管理等數(shù)個部分組成。智能分析系統(tǒng)能夠?qū)⒈O(jiān)測系統(tǒng)所獲得的數(shù)據(jù)進行智能分析，并且對高壓開關(guān)柜設備的內(nèi)部情況進行預測，通過改變警告閾值的方式來實現(xiàn)動態(tài)監(jiān)控高壓開關(guān)柜的溫度。

實時數(shù)據(jù)系統(tǒng)，能夠為分析統(tǒng)計軟件提供一個快速并且科學的數(shù)據(jù)訪問渠道，它利用了共享存儲的技術(shù)，在軟件之中的每一個模塊都能夠通過標準接口來提取實時數(shù)據(jù)，從而保證每一個模塊都能夠發(fā)揮出最大的作用，對高壓開關(guān)柜中的各項指標進行嚴格的控制。

UI界面，顧名思義，是為了實現(xiàn)軟件與用戶之間的交互以及信息交流，它能夠?qū)④浖@取的數(shù)據(jù)以及情況準確并且形象的反饋給用戶，從而實現(xiàn)監(jiān)測系統(tǒng)的作用。在UI界面之中，往往會采用圖形化的界面，以此來提高便用程度，降低用戶的操作難度和學習難度。用戶可以快速并且便捷的利用UI界面，來查詢高壓開關(guān)柜之中的各項數(shù)據(jù)，比如實時溫度、統(tǒng)計圖表以及分析結(jié)果等等。

數(shù)據(jù)傳輸系統(tǒng)，能夠?qū)⑵渌K所采集的數(shù)據(jù)以及分析結(jié)果進行傳輸以及上報，并且能夠?qū)囟缺O(jiān)測分析統(tǒng)計軟件所得數(shù)據(jù)傳輸給儲存系統(tǒng)，從而更好的保存數(shù)據(jù)，便于后期的調(diào)用。

4安科瑞無線測溫系統(tǒng)

4.1系統(tǒng)結(jié)構(gòu)

Acrel-2000T無線測溫監(jiān)控系統(tǒng)通過RS485總線或以太網(wǎng)與間隔層的設備直接進行通訊，系統(tǒng)設計遵循國際標準Modbus-RTU、Modbus-TCP等傳輸規(guī)約，安全性、可靠性和開放性都得到了極大地提高。該系統(tǒng)具有遙信、遙測、遙控、遙調(diào)、遙設、事件報警、曲線、棒圖、報表和用戶管理功能，可以監(jiān)控無線測溫系統(tǒng)的設備運行狀況，實現(xiàn)快速報警響應，預防嚴重故障發(fā)生。

溫度在線監(jiān)測系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖

4.2系統(tǒng)功能

測溫系統(tǒng)主機Acrel-2000T安裝于值班監(jiān)控室，可以遠程監(jiān)視系統(tǒng)內(nèi)所有開關(guān)設備運行溫度狀態(tài)。系統(tǒng)具有以下主要功能：

1. 溫度顯示：顯示配電系統(tǒng)內(nèi)每個測溫點的實時值，也可實現(xiàn)電腦WEB/手機APP遠程查看數(shù)據(jù)。

1. 溫度曲線：查看每個測溫點的溫度趨勢曲線。

1. 運行報表：查詢及打印各測溫點規(guī)定時間的溫度數(shù)據(jù)。

1. 實時告警：系統(tǒng)能夠?qū)Ω鳒y溫點異常溫度發(fā)出告警。系統(tǒng)具有實時語音報警功能，能夠?qū)λ惺录l(fā)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。

1. 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(tǒng)事件和報警進行歷史追溯，查詢統(tǒng)計、事故分析等。

4.3系統(tǒng)硬件配置

溫度在線監(jiān)測系統(tǒng)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(tǒng)主機組成，實現(xiàn)變配電系統(tǒng)關(guān)鍵電氣部位的溫度在線監(jiān)測。

5結(jié)束語

為了確保電力系統(tǒng)的正常運行，就必須要高中重視高壓開關(guān)柜中的溫度在線監(jiān)測，進行有針對性的監(jiān)測系統(tǒng)設計，從而讓監(jiān)測系統(tǒng)能夠發(fā)揮出正常的作用，保證高壓開關(guān)柜中的溫度適中保持在合理范圍之內(nèi)，避免發(fā)生各種事故，影響電力系統(tǒng)的穩(wěn)定。

參考文獻

[1]陳亞東.高壓開關(guān)柜溫度在線監(jiān)測系統(tǒng)設計

[2]劉志群.基于RS485實現(xiàn)的PC機與單片機多機通信[J].閩江學院學報，2007(2).

[3]安科瑞企業(yè)微電網(wǎng)設計與應用手冊2020.06版．

[4]安科瑞用戶變電站變配電監(jiān)控解決方案2021.10