電氣設備結點遠程溫度監測范文

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隨著我國經濟的發展，社會用電量也日益增加，承載著大電量輸送任務的高壓電氣設備如變壓器、互感器、刀閘、高壓開關柜、電纜等的電力負載也在迅速增加。在長期運行過程中，電網中眾多高壓電氣設備之間的結點，會因氧化腐蝕而老化或因緊固螺栓松動等原因致使接觸電阻增大，并隨著負荷的增大而發熱、升溫，直至釀成事故。電氣設備結點遠程溫度監測系統實現電氣結點的遠程溫度監測功能，通過對電氣設備結點溫度異常的提前預警和處理，從而降低電氣設備損壞的幾率。

1系統設計背景

變電站眾多運行中的電氣設備、母線及其引接線皆通過電氣設備結點連接，運行中由于負荷電流、結點接觸電阻的大小變化將直接影響到該設備及其結點的發熱程度，如果電氣設備及其引接導線的接頭接觸不良或者由于負荷的急劇增大（超載運行），將導致電氣設備及其導線連接結點的嚴重發熱，若不能及時發現將會引發電氣設備損壞、引接導線燒斷等事故。根據有關事故資料統計，我國每年燒毀20多萬臺電動機，全國變壓器的事故率為13%。按技術分類事故次數統計，過熱事故占25.4%，絕緣事故占48.1%，母線接觸占事故率的10%。事故主要表現為電壓擊穿和熱燒毀或熱擊穿，而過熱引起絕緣老化導致電壓擊穿的劣變過程為主要原因。因此實時監測高壓開關結點的溫度變化是非常必要的。電氣結點遠程溫度監測系統替代了長期以來電力部門對變電站運行中的電氣設備結點溫度發熱的人工巡檢測試手段，可以做到實時在線遠程監測電氣結點的發熱狀況，大大提高了變電站安全運行水平，防止和減少事故發生。

2系統的設計原則及結構

2.1系統設計原則穩定性：電氣結點遠程溫度監測系統是及時發現變電站隱患和缺陷的一個重要手段，系統的穩定性非常重要。系統設計時，通信基站采用分布式布點，確保每一結點無線傳感溫度監測探頭采集的數據都能準確地發送至通信基站。通信基站與主站采用TCP/IP通信模式，保證了整套系統運行的穩定性。抗干擾性：由于變電站內電磁干擾較強，無線傳感溫度監測探頭外殼采用金屬材質和全封閉的結構設計，數字溫度傳感器、無線通信模塊、控制器等集于外殼內部，結構小且有很強的抗電磁干擾能力，可直接安裝于電氣結點上，不受電氣結點所處位置的限制。可用性：電氣結點遠程溫度監測系統利用計算機網絡平臺和監控軟件，將各通信基站采集的數據，實時反映到相應變電站的一次接線圖上，值班人員可以很直觀地進行監控。系統還可實現結點溫度數據的實時打印、分析，對歷史數據進行比對，可作為判斷電氣設備運行狀態的重要依據。

2.2系統總體結構由于變電站電氣設備正常運行情況下，結點溫度都在一定范圍之內，且發熱現象都集中出現在電氣結點上，系統在設計時，主要采集電氣結點上的溫度。根據變電站的實際情況和特點，系統采用三級網絡架構的設計模式，以主站監控中心為系統的中樞，在各變電站設置通信基站，電氣結點上安裝無線傳感溫度監測探頭。無線傳感溫度監測探頭實時采集電氣結點的溫度值，并發送給通信基站；通信基站負責接收無線傳感溫度監測探頭的實時溫度測量值并通過電力專網轉發給監控中心；監控中心負責接收和顯示各電氣結點實時溫度測量值，配合完善的遠程監控軟件，從而實現實時顯示各電氣結點的溫度、超溫報警、歷史溫度記錄和分析、通信網絡參數設置等監視和管理功能。

2.3硬件部分無線傳感溫度監測探頭：采用的高溫型、微功耗無線結點傳感器，最高工作溫度可達125℃，最遠無線發射距離200m，傳感器安裝簡便，能直接粘貼在高壓電氣結點上。該無線傳感溫度監測探頭以超低功耗的16位單片機為控制器，用一線式數字溫度傳感器實現溫度測量，采用擴展無線通信接口與通信基站進行通信。無線傳感溫度監測探頭實現對現場電氣結點溫度的測量和通過無線通信網絡向通信基站傳送電氣結點溫度測量值。通信基站：以單片機為核心，擴展有以太網和RS485總線接口電路，并有無線通信接口，選用大容量存儲器用以存儲數據與參數。通信基站通過無線通信網絡接收無線傳感溫度監測探頭傳送的電氣結點溫度測量值。監控中心：由監控服務器、工作站和監控軟件組成，通過以太網或RS485總線與通信基站實現遠程通信，獲取實時溫度測量值，并接收下發的控制命令與設置參數。以太網通信接口包括以太網控制器芯片和集成變壓器RJ45擴展以太網通信接口，以實現與主機之間通過以太網的遠程通信功能。

2.4系統功能的實現無線傳感溫度監測探頭采集變電站中電氣結點的溫度，并實時發送給現場的通信基站，通信基站通過通信端口和電力專網將匯總的數據發送至監控中心。監控中心通過計算機、軟件將采集的數據一一對應的反映至調度監控一次接線圖上，實現對電氣結點24h全天候的溫度監控。系統根據電氣結點允許的運行溫度設置告警閾值：電氣結點溫度達到60℃時，發出該結點溫度越上限告警信號；電氣結點溫度達到80℃時，發出該結點溫度越上限緊急告警信號。軟件數據庫每隔1min分別記錄各結點實時溫度，并形成歷史溫度曲線，供設備運行管理人員對設備運行狀態進行分析。

3與國內外同類研究和技術的綜合比較

國內外目前對高壓設備溫度監測常用的方法還有：蠟片測溫法和熱紅外測溫技術。蠟片測溫法：采用測溫石蠟片，石蠟片的顏色隨著電氣設備的溫度變化而不斷變化，根據石蠟片的顏色即可以判斷電氣設備的溫度。采用蠟片測溫法無法定量測量電氣設備溫度，也無法實現溫度采集和在線監測功能，且該方法完全靠個人經驗對電氣設備溫度進行判斷，可靠性較差。高壓開關觸頭、電纜接頭等易發熱的電氣結點在運行時無法看見，因此無法進行測量。熱紅外測溫技術：該技術通常采用紅外測溫槍、遠紅外成像儀等非接觸式測溫設備，測量范圍大、準確度較高。采用熱紅外測溫技術無法實現電氣設備運行溫度的實時在線監測，且設備較為昂貴。針對手車式開關柜內部的斷路器動靜觸頭、電纜接頭等易發熱電氣結點的位置較為隱蔽，熱紅外測溫技術無法對這類電氣結點溫度進行測量，太陽光背景干擾也影響其測量的準確性。目前，熱紅外測溫技術數據分析還無法完全依賴計算機網絡進行智能記錄和分析，需要耗費大量人力。電氣結點遠程溫度監測系統較其他同類電氣溫度監測技術具備溫度監測準確度高、可靠性強、經濟實用的優勢。該系統可定量采集重要電氣結點的溫度，無線傳感溫度監測探頭直接安裝在電氣結點上，不受電氣結點位置所限制。無線傳感溫度監測探頭不受天氣、電磁干擾的影響，采集的溫度準確，監控主站將采集到的溫度實時顯示在監控界面上，且存儲于數據庫中，便于通過歷史數據的分析判斷電氣設備運行狀態。無線傳感溫度監測探頭、通信基站造價低廉，通信網絡可采用公司現有的電力專網。電氣結點遠程溫度監測系統的實施，一方面能夠彌補無人值班變電站自動化系統在電氣結點溫度監控方面的空缺，另一方面也能夠節約縣級供電企業在結點溫度監測方面的投資。

4系統應用情況

目前，電氣結點遠程溫度監測系統已部署至國網安徽石臺縣供電有限責任公司下轄的5座35kV變電站，主要被監測的電氣設備結點包括：10、35kV進出線電纜頭及其他重要的電氣結點。傳感器將現場采集的溫度發送至無線接收基站，無線接收基站將數據匯總之后，通過變電站內的電力專網將數據發送至主站采集系統。采集系統管理軟件采用模塊化設計，可實現溫度實時顯示、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。變電站管理單位根據對數據的分析，實時掌握站內電氣設備運行狀態，為評估設備狀況和開展狀態檢修提供依據。自系統在2013年12月投運以來，通過對電氣結點溫度異常的告警，已多次發現變電站電氣設備絕緣故障，設備運行單位及時處理，從而避免了故障的進一步擴大以至發生設備損壞事故和供電中斷事件。通過對歷史溫度的分析，也可為公司對各條線路過負荷情況提供分析的依據，有利于公司項目儲備和資金投入的決策。該系統的運行，進一步強化了設備管理單位對管轄的電氣設備運行狀態的了解，減少了現場定期巡視的人力、物力成本，有效地提升了變電站設備的安全管理水平，推進了電網智能化發展趨勢。

5結束語

電氣結點遠程溫度監測系統，彌補了目前無人值守變電站電氣設備溫度監測方面的空缺，能夠方便電氣設備運行管理單位實時了解變電站電氣設備運行狀態，使電網調度能夠直觀地了解線路負荷情況。系統融合了計算機、通信、網絡等多種智能化技術，且具有結構簡單、測量精度高、系統可靠性好的優良特性，在同領域技術中具有很大優勢。該系統在保障電氣設備健康運行的同時，也為設備檢修重點提供了科學依據，從而增加設備可用率、提高工作效率，為減人增效提供可能，為公司節約資金投入，最終實現增加效益的目標，對推進縣域電網智能化建設具有重要意義。

作者：潘敏 湯寅 單位：國網安徽石臺縣供電有限責任公司