浅谈高压开关柜无线测温系统的应用
安科瑞 陈聪
摘要：高压开关柜是保护高压系统得以安全运转的重要设备，不过由于高压开关柜需要保持长期稳定的工作，因此在高压柜的内部导电处很容易会因为过热造成相连设备的损坏，甚至情况严重时将出现火灾甚至爆炸等事故。为了避免事故灾害的出现，我们就做好高压柜的温度控制，结合其测温区特点，可以使用无线组网、无线传输、CT供电的无线测温方式，保障设备系统的整体安全和稳定。
关键词：高压开关柜；无线测温；测温系统；无线组网
引言
高压开关柜主要用于关闭以及开断电气设备的电力线路，是保障系统安全运转的重要设备。为了保障电气系统得以安全稳定的运行，开关柜通常需要保持长期的运行，这所带来的影响非常明显。首先是在长期运行状态下，高压开关柜的运转结构会出现磨损。其次在高压高温的工作环境下，高压开关柜还会出现一定的氧化，进而造成设备部件的松动。这些问题所带来的弊端是导电处电阻增大，进而影响系统安全性和稳定性。如若不加以控制，必然会造成放电、熔焊甚至火灾等问题。
一、高压开关柜无线测温运作原理及构成
高压开关柜对测温有着很高的要求具体包括：不可出现高压绝缘；测温系统不可影响高压柜工作性能；测温系统不可以对高压柜造成电磁干扰。针对以上需求，无线测温系统结构被设计为如图1所示。
无线测温主要是由三个部位构成，分别为监测装置、低压接收端与上位机数据处理装置、高压发射端装置。
（一）无线模块
一般来说高压柜的无线测温能够满足这样几点条件：点对多点组网；传输距离达10米至30米之间；能够进行数据实时传输。目前常用的无线通信技术包括蓝牙、UWB、WiFi、
ZigBee等，主流无线通信全部使用的是2.4执照频段，该频段免费，能够实现近距离的信号无线传输，一般常用于农业自动化、汽车自动化以及电子设备消费等。
（二）高压发射端
该组织通常被设置在高压柜内部，例如动静出头能够实现高压柜内部温度采集，使用单片机测量与处理高压柜温度传感器，通过无线模块将温度数据传输至低压接收端。高压
发射端电路用于对设备系统的温度数据采集和传输。因高压发射端所安置的设备为10kV高压设备，因此高压发射端通常会被设计成较小的体积，且安装方便，能够利用CT供能。所以高压发射端通常会包括无线电路、单片机、电源电路、温度传感器等部分具体如图2所示。
（三）抗干扰措施
高压柜一般工作在大电流、高电压环境，显然这会对高压柜的温度监测造成一定干扰。针对这一问题，我们对高压柜进行抗干扰设计，提高测温可靠性。抗干扰需要解决三个要素，分别为干扰源，敏感设备，以及传播途径。对此可以针对性的调整测温设备的软硬件，从而抑制甚至消除电磁干扰。如软件方面可以通过提高软件抗干扰度的方式，即在单片机设计中采取冗余设计，并启用开门狗模块，加入温度监测校验，保障信号稳定。
二、实验结论
为证实本系统测温效果，笔者通过实验室升流器模拟电流，将高压发射端放置在电路导线，分别在30℃、45℃、60℃、70℃、90℃、110℃进行检测，结果如图3。
从实验结果可以看出，本次测温度误差为±1℃，因此可以满足高压柜测温要求。
三、安科瑞温度在线监测系统解决方案
（一）概述
电气接点在线测温装置适用于高低压开关柜内电缆接头、断路器触头、刀闸开关、高压电缆中间头、干式变压器、低压大电流等设备的温度监测，防止在运行过程中因氧化、松动、灰尘等因素造成接点接触电阻过大而发热成为安全隐患，提高设备安全保障，及时、持续、准确反映设备运行状态，降低设备事故率。
Acrel2000T无线测温监控系统通过RS485总线或以太网与间隔层的设备直接进行通讯，系统设计遵循国际标准ModbusRTU、ModbusTCP等传输规约，安全性、可靠性和开放性都得到了较大地提高。该系统具有遥信、遥测、遥控、遥调、遥设、事件报警、曲线、棒图、报表和用户管理功能，可以监控无线测温系统的设备运行状况，实现快速报警响应，预防严重故障发生。
（二）应用场所
适合在泛在电力物联网、钢厂、化工、水泥、数据、医院、机场、电厂、煤矿等厂矿企业、变配电所等电力设备的温度监测。
（三）系统结构
（四）系统功能
测温系统主机Acrel2000T安装于值班监控室，可以远程监视系统内所有开关设备运行温度状态。系统具有以下主要功能：
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温度显示
显示配电系统内每个测温点的实时值，也可实现电脑WEB/手机APP远程查看数据。
（2）温度曲线
查看每个测温点的温度趋势曲线。
（3）运行报表
查询及打印各测温点时间的温度数据。
（4）实时告警
系统能够对各测温点异常温度发出告警。系统具有实时语音报警功能，能够对所有事件发出语音告警，告警方式有弹窗、语音告警等，还可以短信/APP推送告警消息，及时提醒值班人员。
（5）历史事件查询
能够温度越限等事件记录进行存储和管理，方便用户对系统事件和报警进行历史追溯，查询统计、事故分析等。
（五）系统硬件配置
温度在线监测系统主要由设备层的温度传感器和温度采集/显示单元，通讯层的边缘计算网关以及站控层的测温系统主机组成，实现变配电系统关键电气部位的温度在线监测。
| 名称 | 外形 | 型号 | 参数说明 |
| 系统组态软件 |
| Acrel2000/T | 硬件：内存4G，硬盘500G，以太网口。 显示器：21寸，分辨率1280*1024。 操作系统：Windows764位简体中文旗舰版。 数据库系统：MicrosoftSQLServer2008R2。 通讯协议：IEC608705103、IEC608705104、ModbusRTU、ModbusTCP等国际标准通信规约 |
| 智能通信管理机 |
| Anet2E4SM | 通用网关，2路网口，4路RS485，可选配1路LORA，带电告警功能，支持485，4G从模块扩展。 |
| 无线测温集中采集设备 |
| Acrel2000T/A | 壁挂式安装 标配一路485接口、一路以太网口 自带蜂鸣器告警 柜体尺寸480*420*200（单位mm） |
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| Acrel2000T/B | 硬件：内存4G，硬盘128G，以太网口 显示器：12寸，分辨率800*600 操作系统：Windows7 数据库系统：MicrosoftSQLServer2008R2可选Web平台/APP服务器柜体尺寸为480*420*200（单位mm) | |
| 显示终端 |
| ATP007 ATP010 | DC24V供电；一路上行RS485接口；一路下行RS485接口； 可接收20个ATC200/1个ATC400/1个ATC450C。 |
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| ARTMPn | 面框96*96*17mm，深度65mm；开孔92*92mm； AC85265V或DC100300V供电； 一路上行RS485接口，Modbus协议； 可接收60个ATE100/200/300/400；配套ATC200/300/450。 | |
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| ASD320 ASD300 | 面框237.5*177.5*15.3mm，深度67mm；开孔220*165mm； AC85265V或DC100300V供电； 一路上行RS485接口，Modbus协议； 可接收12个ATE100/200/300/400；配套ATC200/300/450。 | |
| 智能温度巡检仪 |
| ARTM8 | 开孔88*88mm嵌入式按照； AC85265V或DC100300V供电； 一路上行RS485接口，Modbus协议； 可接入8路PT100传感器，适用于低压开关柜电气接点、变压器绕组、点击绕组等场合的测温； |
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| ARTM24 | 35MM导轨安装； AC85265V或DC100300V供电； 一路上行RS485接口，Modbus协议； 24路NTC或PT100、1路温湿度测温、2路继电器告警输出，用于低压电气接点、变压器绕组、点击绕组等场所测温； | |
| 无线收发器 |
| ATC450C | 可接收60个ATE100/ATE100M/ATE200/ATC400/ATE100P/ATE200P传感器数据。 |
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| ATC600 | ATC600有两种规格；ATC600C可接收240个ATE100/ATE100M/ATE200/ATC400/ATE100P/ATE200P传感器数据。ATC600Z做中继透传。 | |
| 电池型无线测温传感器 |
| ATE100M | 电池供电，寿命≥5年；50℃~+125℃； 精度±1℃；470MHz，空旷距离150米； 32.4*32.4*16mm(长*宽*高)。 |
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| ATE200 | 电池供电，寿命≥5年；50℃~+125℃； 精度±1℃；470MHz，空旷距离150米； 35*35*17mm，L=330mm(长*宽*高，三色表带)。 | |
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| ATE200P | 电池供电，寿命≥5年；50℃~+125℃； 精度±1℃；470MHz，空旷距离150米,防护等级IP68；35*35*17mm，L=330mm(长*宽*高，三色表带)。 | |
| CT取电型无线测温传感器 |
| ATE400 | CT感应取电，启动电流≥5a；50℃~125℃；精度±1℃470MHz，空旷距离150米； 合金片固定、取电；三色外壳；25.82*20.42*12.8mm(长*宽*高)。 |
| 有线温度传感器 |
| PT100 | 用于低压接点测温时，具体封装、精度、线制、线材、线长与供应商联系； 用于变压器、电机绕组测温时，建议变压器或电机内部预埋好Pt100 |
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| NTC | 用于低压接点测温时，具体封装、精度、线制、线材、线长与供应商联系； |
四、结语
本文所研究和介绍的高压柜测温系统，使用的是无线组网、CT供电的无线传输系统，因此能够有效解决高压柜测温系统突然升高，以及柜内高压绝缘等问题。利用CT供电可以在保障高压侧电路稳定供能的同时实现对地绝缘。无线组网的连接方式则可以确保测温系统更为实用。*后从软硬件等方面提供给测温系统的抗干扰设施，更是可以大幅提高测温质量及可靠性。
参考文献
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周文文,聂一雄,徐卫东,等.10kV智能化高压开关柜测温系统设计[J].广东电力,2017,30(12):130135.
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董淑莹，郑文龙，穆三强，高压开关柜无线测温系统的研究
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安科瑞企业微电网设计与应用手册.2022年05版