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關鍵字：無線測溫技術 高壓開關柜 電力系統
引言
目前我國電力系統正向著大電網、高可靠性、高自動化水平方向迅猛發展，電網運行自動化、智能化的監控水平已成為我國電力系統發展的關鍵問題。高壓配電開關柜是配電系統中的重要設備，承擔著開斷和關合電力線路等重要作用，但在長期運行過程中，開關的觸點、母線及出線連接等部位因氧化腐蝕或因緊固螺栓松動等原因至使接觸電阻增大，在高負荷運行情況下，連接點發熱并形成惡性循環，且發熱點溫度無法監測，最終導致連接部位溫度過高甚至燒毀，造成事故停電。
近年來，電力系統已發生多起因設備過熱而發生火災和大面積停電事故。據統計分析，我國每年發生的電力事故，有40％是由高壓電氣設備過熱所致；而在采用高壓開關柜和電力電纜的供電系統中，有70％以上的電纜運行故障是因為連接部位接觸電阻變大、過負荷等引起接頭溫度過高所致。因此，對高壓開關柜連接點的溫度變化進行實時監測及預警是非常必要的。
1 高壓開關柜傳統測溫方法分析
目前，對高壓開關柜進行測溫的方法主要包括蠟片測溫法和熱紅外測溫法。
1．1 蠟片測溫法
石蠟片的顏色會隨溫度的變化而變化，因此，可利用石蠟片來測量高壓開關柜的溫度。具體方法是，將石蠟片粘貼于設備連接部位，根據其顏色來判斷被測溫度，這種方法由于原理簡單、成本低廉而獲得廣泛應用。但其需要憑個人經驗來判斷溫度，因而準確率和可靠性比較
低，另外也不能進行定量測量和實時在線監測。而且，對高壓開關觸點、電纜接頭等易發熱部位因為在運行時幾乎看不見而無法測量。
1．2 熱紅外測溫技術
基于熱紅外的高壓開關柜測溫是利用紅外測溫槍、紅外成像儀及紫外成像儀等熱感應設備進行非接觸式測溫。其優點是測量范圍大，準確度較高，可靠性較好，但是設備儀器昂貴，且需大量人力進行定期巡測，無法實現溫度的實時在線監測。
另外，由于高壓開關柜內部件處于高電壓、強磁場及密閉的運行環境中，測溫石蠟片、熱紅外測溫等常規的測溫方式已無法實現柜內部件溫度測量。目前，基于無線溫度傳感技術的高壓供電設備溫度實時監測是克服上述問題的一個比較理想的解決方案。
2 高壓開關柜無線測溫系統的工作原理
基于無線測溫技術的高壓開關柜溫度監測系統首先通過無線溫度傳感器感測設備表面溫度，然后通過電磁波將溫度信號傳輸至無線溫度監測儀，再通過網絡將無線溫度監測儀連接至中心監測計算機來實現無線測溫。
2．1 現場測量單元
現場測量單元主要由無線溫度傳感器、測量電路、邏輯控制電路、無線收發電路和供電電路組成，如圖2所示。無線式溫度傳感器用于測量帶電物體表面的溫度，如高壓開關柜內的裸露觸點和母線連接處的運行溫度。現場測量單元通過2．4G無線網絡將溫度信號發送到無線式溫度監測。
2．2 現場監控單元
現場監控單元主要由無線溫度監測儀來實現。每個無線溫度監測儀相當于一個無線接入點，可同時接入6只無線溫度傳感器。無線溫度監測儀一般安裝在高壓開關柜柜體外，具有現場查詢、參數設置和報警等功能。無線溫度監測儀采用LCD顯示器顯示現場監測溫度，并通過隔離RS-485工業總線接口與遠程監控系統相連，將溫度數據上傳至遠程監測終端。
2．3 遠程系統監控終端
遠程監測終端安裝在變電站控制室內，接收現場監控單元上傳的數據，并按電力系統通訊標準規約(如電力系統101規約協議)將數據傳送至變電站綜合自動化系統。系統在不組網的情況下，測量單元和現場監控單元可以脫離遠程控制終端運行，構成獨立的測溫裝置，對高壓開關柜觸頭溫度進行現場監測；在組網時，可實現高壓開關柜溫度現場及遠程兩級監測。
安裝在監控系統計算機上的高壓設備溫度實時在線監測管理分析軟件，能夠實現溫度實時顯示、歷史數據記錄和對比分析、預警及報警、運行狀態全程記錄以及報表打印等功能。可以有效地幫助運行人員監測和分析對比高壓設備監測點的溫度變化情況，及時預測出故障發生的部位，從而保證高壓設備的安全運行。
3 現場應用設計實例
這里，以某110kV變電站10kV配電室高壓開關柜監測為例，來說明無線測溫技術在高壓設備監控中的應用。如圖3所示，將無線溫度傳感器安裝在與高壓開關柜內設備連接的部位(易發熱點，如出線間隔與母線連接處、電纜頭連接處等)。溫度檢測儀安裝在柜體外部，每六個溫度傳感器共用一個溫度監測儀，構成一個簡單的現場無線測溫網絡，再通過隔離RS-485工業總線接口與遠程監控系統相連，組成一個高壓設備遠程無線測溫監控系統，實現對該變電站開關柜設備溫度的在線監測。
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