安科瑞 劉邁

　　摘要：35kV變電站作為電力系統(tǒng)配網(wǎng)環(huán)節(jié)的核心節(jié)點(diǎn)，其高壓開關(guān)柜、線路接頭等關(guān)鍵部位的溫度異常是引發(fā)電力事故的主要誘因之一。本文結(jié)合安科瑞無(wú)線測(cè)溫系統(tǒng)的技術(shù)特點(diǎn)，圍繞35kV變電站溫度監(jiān)測(cè)的實(shí)際需求，分析安科瑞無(wú)線測(cè)溫技術(shù)的應(yīng)用必要性與工作原理，闡述系統(tǒng)在變電站的整體架構(gòu)設(shè)計(jì)、軟硬件配置及現(xiàn)場(chǎng)應(yīng)用方案，并通過(guò)實(shí)際測(cè)試與運(yùn)行驗(yàn)證其測(cè)溫精度、故障預(yù)警及處置能力，為35kV變電站的智能化溫度監(jiān)測(cè)與安全穩(wěn)定運(yùn)行提供實(shí)踐參考。

　　關(guān)鍵詞：無(wú)線測(cè)溫；35kV變電站；故障預(yù)警；溫度監(jiān)測(cè)

　　0引言

　　隨著電力系統(tǒng)自動(dòng)化、智能化水平的不斷提升，35kV變電站作為工礦企業(yè)、城鎮(zhèn)配網(wǎng)的重要供電單元，其長(zhǎng)期不間斷運(yùn)行的可靠性要求日益提高。變電站內(nèi)高壓開關(guān)柜、變壓器、線路接觸點(diǎn)等設(shè)備因老化、接觸不良、負(fù)荷不均等問題很容易出現(xiàn)異常發(fā)熱，據(jù)統(tǒng)計(jì)我國(guó)約40%的電力事故由高壓設(shè)備異常發(fā)熱引發(fā)，輕則導(dǎo)致設(shè)備損壞，重則引發(fā)線路短路、絕緣失效等嚴(yán)重事故。傳統(tǒng)的離線測(cè)溫、周期巡檢方式存在監(jiān)測(cè)滯后、盲區(qū)多、精度不足等問題，已無(wú)法滿足變電站智能化運(yùn)維的需求。

　　安科瑞無(wú)線測(cè)溫系統(tǒng)憑借高絕緣性、高穩(wěn)定性、實(shí)時(shí)性強(qiáng)、安裝便捷等特點(diǎn)，成為35kV變電站溫度監(jiān)測(cè)的優(yōu)選方案。該系統(tǒng)融合了無(wú)線傳感、物聯(lián)網(wǎng)通信、大數(shù)據(jù)分析等技術(shù)，可實(shí)現(xiàn)變電站關(guān)鍵測(cè)溫點(diǎn)的不間斷數(shù)據(jù)采集、傳輸、分析及故障預(yù)警，有效彌補(bǔ)傳統(tǒng)測(cè)溫方式的缺陷。本文結(jié)合35kV變電站的運(yùn)行特點(diǎn)，對(duì)安科瑞無(wú)線測(cè)溫技術(shù)的現(xiàn)場(chǎng)應(yīng)用進(jìn)行全方面研究，為同類變電站的溫度監(jiān)測(cè)改造提供借鑒。

　　1無(wú)線測(cè)溫技術(shù)應(yīng)用必要性及工作原理

　　1.1應(yīng)用必要性

　　35kV變電站運(yùn)行過(guò)程中，設(shè)備負(fù)荷波動(dòng)大、電磁場(chǎng)環(huán)境復(fù)雜，開關(guān)柜內(nèi)動(dòng)靜觸頭、母線接頭等部位屬于溫度故障高發(fā)點(diǎn)，這些部位空間狹小、不易巡檢，一旦出現(xiàn)溫度異常難以及時(shí)發(fā)現(xiàn)。安科瑞無(wú)線測(cè)溫系統(tǒng)針對(duì)變電站的運(yùn)行痛點(diǎn)，具備體積小、抗干擾性強(qiáng)、測(cè)溫精度高、無(wú)線傳輸免布線等優(yōu)勢(shì)，可直接安裝在高壓帶電部位，實(shí)現(xiàn)無(wú)接觸式溫度監(jiān)測(cè)；同時(shí)系統(tǒng)支持多級(jí)故障預(yù)警，能在溫度達(dá)到警戒值時(shí)通過(guò)聲光、短信、平臺(tái)推送等方式及時(shí)報(bào)警，為故障處置爭(zhēng)取時(shí)間，大幅降低設(shè)備熱故障引發(fā)的停電風(fēng)險(xiǎn)。

　　此外，安科瑞無(wú)線測(cè)溫系統(tǒng)可與變電站原有監(jiān)控系統(tǒng)對(duì)接，實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)共享與一體化運(yùn)維，減少人工巡檢工作量，提升變電站運(yùn)維效率，符合電力系統(tǒng)智能化、無(wú)人化的發(fā)展趨勢(shì)。

　　1.2核心工作原理

　　安科瑞無(wú)線測(cè)溫系統(tǒng)采用“溫度傳感器+無(wú)線采集終端+監(jiān)控平臺(tái)"的三層架構(gòu)設(shè)計(jì)，其核心工作原理為：通過(guò)安裝在關(guān)鍵測(cè)溫點(diǎn)的無(wú)線溫度傳感器，實(shí)時(shí)采集設(shè)備溫度數(shù)據(jù)并將模擬信號(hào)轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號(hào)；傳感器將數(shù)據(jù)傳輸至就近的無(wú)線采集終端，采集終端對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行篩選后，通過(guò)RS485、以太網(wǎng)等方式上傳至變電站監(jiān)控平臺(tái)或安科瑞Acrel-2000T無(wú)線測(cè)溫監(jiān)控系統(tǒng)；平臺(tái)對(duì)接收的溫度數(shù)據(jù)進(jìn)行實(shí)時(shí)顯示、曲線分析、歷史存儲(chǔ)，當(dāng)測(cè)溫點(diǎn)溫度超過(guò)預(yù)設(shè)閾值時(shí)，系統(tǒng)自動(dòng)觸發(fā)多級(jí)故障預(yù)警，并定位故障位置，指導(dǎo)運(yùn)維人員快速處置。

　　系統(tǒng)的溫度傳感器采用無(wú)源設(shè)計(jì)（如感應(yīng)取電、電池供電），無(wú)需外接電源，可直接安裝在35kV高壓設(shè)備上，實(shí)現(xiàn)高壓隔離，保障設(shè)備及人員安全。

　　2無(wú)線測(cè)溫系統(tǒng)在35kV變電站的架構(gòu)設(shè)計(jì)

　　結(jié)合35kV變電站的設(shè)備布局與測(cè)溫需求，安科瑞無(wú)線測(cè)溫系統(tǒng)的整體架構(gòu)分為前端信號(hào)采集層、中端數(shù)據(jù)傳輸層、終端分析診斷層三個(gè)部分，三層架構(gòu)協(xié)同工作，實(shí)現(xiàn)溫度監(jiān)測(cè)的全流程閉環(huán)管理，架構(gòu)設(shè)計(jì)契合35kV變電站的現(xiàn)場(chǎng)工況，兼顧實(shí)用性與擴(kuò)展性。

　　2.1前端信號(hào)采集層

　　前端信號(hào)采集層是系統(tǒng)的感知終端，核心由安科瑞無(wú)線溫度傳感器組成，主要包括ATE100系列、ATE400系列等型號(hào)，可根據(jù)測(cè)溫點(diǎn)類型靈活選型。

　　傳感器直接安裝在35kV變電站的關(guān)鍵測(cè)溫點(diǎn)，每臺(tái)高壓開關(guān)柜的A、B、C三相進(jìn)線端、出線端、動(dòng)靜觸頭均布置1個(gè)測(cè)溫點(diǎn)，變壓器高低壓側(cè)接頭、避雷器引線等部位按需布置，確保測(cè)溫?zé)o盲區(qū)。安科瑞溫度傳感器測(cè)溫范圍為-50℃~125℃，精度可達(dá)±1℃，滿足35kV變電站的測(cè)溫精度要求；傳感器外殼采用耐高溫、高絕緣的工程塑料，防護(hù)等級(jí)達(dá)IP67，可適應(yīng)開關(guān)柜內(nèi)潮濕、高溫、強(qiáng)電磁場(chǎng)的惡劣環(huán)境。

　　2.2中端數(shù)據(jù)傳輸層

　　中端數(shù)據(jù)傳輸層是系統(tǒng)的“數(shù)據(jù)中轉(zhuǎn)站"，由安科瑞無(wú)線采集終端、通信網(wǎng)關(guān)組成，負(fù)責(zé)將前端傳感器采集的溫度數(shù)據(jù)進(jìn)行匯聚、轉(zhuǎn)換并上傳。

　　無(wú)線采集終端安裝在開關(guān)柜附近的低壓區(qū)域，每個(gè)終端可接入多臺(tái)無(wú)線溫度傳感器，通過(guò)485接口，Modbus協(xié)議傳輸，滿足35kV變電站的設(shè)備布局需求。實(shí)現(xiàn)與變電站監(jiān)控平臺(tái)、安科瑞云平臺(tái)的對(duì)接，保障數(shù)據(jù)傳輸?shù)募嫒菪耘c穩(wěn)定性。

　　2.3終端分析診斷層

　　終端分析診斷層是系統(tǒng)的核心控制與決策單元，由安科瑞Acrel-2000T無(wú)線測(cè)溫監(jiān)控系統(tǒng)、服務(wù)器、顯示終端組成，部署在變電站監(jiān)控室。

　　該監(jiān)控系統(tǒng)是安科瑞專為電力設(shè)備溫度監(jiān)測(cè)研發(fā)的專用軟件，支持Windows、Linux系統(tǒng)，具備實(shí)時(shí)溫度顯示、測(cè)溫點(diǎn)狀態(tài)監(jiān)控、溫度曲線分析、歷史數(shù)據(jù)查詢、故障預(yù)警、報(bào)表生成等功能。系統(tǒng)可對(duì)所有測(cè)溫點(diǎn)進(jìn)行可視化管理，以開關(guān)柜為單位展示A、B、C三相溫度數(shù)據(jù)，實(shí)時(shí)刷新測(cè)溫值；支持繪制單測(cè)溫點(diǎn)或多測(cè)溫點(diǎn)的溫度變化曲線，便于分析設(shè)備溫度變化趨勢(shì)；歷史數(shù)據(jù)存儲(chǔ)周期可達(dá)1年以上，支持按時(shí)間、柜體編號(hào)、測(cè)溫點(diǎn)類型等條件查詢，為設(shè)備狀態(tài)評(píng)估提供數(shù)據(jù)支撐。

　　同時(shí)，系統(tǒng)支持自定義多級(jí)溫度閾值（預(yù)警值、報(bào)警值、跳閘值），當(dāng)溫度達(dá)到預(yù)警值時(shí)，系統(tǒng)發(fā)出聲光預(yù)警；達(dá)到報(bào)警值時(shí)，除現(xiàn)場(chǎng)報(bào)警外，還可通過(guò)短信、微信公眾號(hào)推送報(bào)警信息至運(yùn)維人員手機(jī)；達(dá)到跳閘值時(shí)，可聯(lián)動(dòng)變電站繼電保護(hù)裝置，實(shí)現(xiàn)自動(dòng)跳閘，防止事故擴(kuò)大。系統(tǒng)還具備故障定位功能，報(bào)警時(shí)自動(dòng)高亮顯示故障柜體及測(cè)溫點(diǎn)，明確故障位置，提升故障處置效率。

　　3安科瑞無(wú)線測(cè)溫系統(tǒng)的軟硬件配置與安裝

　　3.1硬件配置及選型

　　安科瑞無(wú)線測(cè)溫系統(tǒng)的硬件配置遵循“適配性、高可靠性、易安裝"原則，結(jié)合35kV變電站5臺(tái)高壓開關(guān)柜的測(cè)溫需求，硬件配置及選型如下表所示：

　　3.2軟件配置及功能

　　Acrel-2000T無(wú)線測(cè)溫監(jiān)控系統(tǒng)通過(guò)RS485總線或以太網(wǎng)與間隔層的設(shè)備直接進(jìn)行通訊，系統(tǒng)設(shè)計(jì)遵循國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)Modbus-RTU、Modbus-TCP等傳輸規(guī)約，安全性、可靠性和開放性都得到了很大地提高。該系統(tǒng)具有遙信、遙測(cè)、遙控、遙調(diào)、遙設(shè)、事件報(bào)警、曲線、棒圖、報(bào)表和用戶管理功能，可以監(jiān)控?zé)o線測(cè)溫系統(tǒng)的設(shè)備運(yùn)行狀況，實(shí)現(xiàn)快速報(bào)警響應(yīng)，預(yù)防嚴(yán)重故障發(fā)生。

　　適合在泛在電力物聯(lián)網(wǎng)、鋼廠、化工、水泥、醫(yī)院、機(jī)場(chǎng)、電廠、煤礦等廠礦企業(yè)、變配電所等電力設(shè)備的溫度監(jiān)測(cè)。

溫度在線監(jiān)測(cè)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖

　　3.2.1溫度顯示：顯示配電系統(tǒng)內(nèi)每個(gè)測(cè)溫點(diǎn)的實(shí)時(shí)值，也可實(shí)現(xiàn)電腦WEB/手機(jī)APP遠(yuǎn)程查看數(shù)據(jù)。

　　3.2.1溫度曲線：查看每個(gè)測(cè)溫點(diǎn)的溫度趨勢(shì)曲線。

　　3.2.3運(yùn)行報(bào)表：查詢及打印各測(cè)溫點(diǎn)時(shí)間的溫度數(shù)據(jù)。

　　3.2.4實(shí)時(shí)告警：系統(tǒng)能夠?qū)Ω鳒y(cè)溫點(diǎn)異常溫度發(fā)出告警。系統(tǒng)具有實(shí)時(shí)語(yǔ)音報(bào)警功能，能夠?qū)λ惺录l(fā)出語(yǔ)音告警，告警方式有彈窗、語(yǔ)音告警等，還可以短信/APP推送告警消息，及時(shí)提醒值班人員。

　　3.2.5歷史事件查詢：能夠溫度越限等事件記錄進(jìn)行存儲(chǔ)和管理，方便用戶對(duì)系統(tǒng)事件和報(bào)警進(jìn)行歷史追溯，查詢統(tǒng)計(jì)、事故分析等。

3.3現(xiàn)場(chǎng)安裝要點(diǎn)

　　3.3.1.傳感器安裝：無(wú)源傳感器通過(guò)卡扣、螺栓固定在開關(guān)柜動(dòng)靜觸頭、母線接頭上，安裝時(shí)保證傳感器與測(cè)溫點(diǎn)緊密接觸，避免間隙影響測(cè)溫精度；傳感器安裝位置遠(yuǎn)離強(qiáng)電磁場(chǎng)干擾源，確保無(wú)線信號(hào)傳輸穩(wěn)定；

　　3.3.2.采集終端安裝：采集終端安裝在開關(guān)柜旁的低壓配電柜內(nèi)，距離傳感器的無(wú)線傳輸距離不超過(guò)150m，終端接地良好，避免靜電干擾；

　　3.3.3.通信布線：采集終端與網(wǎng)關(guān)之間采用RVSP2*1.5屏蔽雙絞線布線，屏蔽層單端接地，減少電磁干擾；網(wǎng)關(guān)與服務(wù)器之間通過(guò)以太網(wǎng)連接，保障數(shù)據(jù)傳輸速率；

　　3.3.4.系統(tǒng)調(diào)試：安裝完成后，通過(guò)配置軟件對(duì)傳感器、采集終端進(jìn)行地址分配、參數(shù)設(shè)置，測(cè)試無(wú)線信號(hào)強(qiáng)度、數(shù)據(jù)傳輸穩(wěn)定性；逐點(diǎn)校準(zhǔn)測(cè)溫精度。

　　4結(jié)語(yǔ)

　　隨著電力系統(tǒng)智能化的不斷發(fā)展，安科瑞無(wú)線測(cè)溫系統(tǒng)可進(jìn)一步與人工智能、大數(shù)據(jù)分析技術(shù)融合，實(shí)現(xiàn)設(shè)備溫度故障的預(yù)判與趨勢(shì)分析，為35kV變電站的狀態(tài)檢修、全生命周期管理提供數(shù)據(jù)支撐。該系統(tǒng)在35kV變電站的應(yīng)用方案具有較強(qiáng)的推廣價(jià)值，可廣泛應(yīng)用于工礦企業(yè)、城鎮(zhèn)配網(wǎng)等領(lǐng)域的35kV變電站溫度監(jiān)測(cè)改造，為電力系統(tǒng)的智能化運(yùn)維提供技術(shù)保障。

　　參考文獻(xiàn)

　　[1]吳聰勇。在線測(cè)溫技術(shù)在35kV變電站的應(yīng)用[J].自動(dòng)化應(yīng)用，2023(01):119-121.

　　[2]安科瑞智能電網(wǎng)用戶端電力監(jiān)控/電能管理/電氣安全（產(chǎn)品報(bào)價(jià)手冊(cè)）2020.01版

　　[3]肖新祥，劉津文，陳進(jìn)，等。高壓開關(guān)柜溫度監(jiān)測(cè)與診斷技術(shù)研究[J].自動(dòng)化與儀器儀表，2020(11):131-136+140.

　　[4]劉世欣，劉志林，王樂強(qiáng)，等。基于無(wú)線測(cè)溫的熱缺陷檢測(cè)系統(tǒng)在35kV開關(guān)柜中的應(yīng)用[J].內(nèi)蒙古電力技術(shù)，2011,29(6):71-74.