开关柜温度在线监测方案V2.0
高压开关柜温度在线监测系统设计
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高压开关柜温度在线监测系统设计
作者：王奎英余艳伟
来源：《现代电子技术》2012年第15期
摘要：高压开关柜温度在线监测是保证其安全运行的重要措施。
设计了一种高压开关柜温度检测系统，具有价格低、使用方便等特点。
讨论该系统的总体设计原则和功能，分析了该系统的关键技术，包括测温单元设计、ZigBee技术的特点与其网络拓扑结构的选择及监控中心
设计。
系统的模拟运行表明其达到了设计的要求，很好地完成了对高压开关柜温度的检测。
关键词：高压开关柜；温度监测；ZigBee；无线传感网络。
开关柜温度监测系统硬件设计
单片机在受到强干扰 时， 很容易造成程序计数
器Ｐ Ｃ值 改变 ， 破 坏程 序 正 常运 行 。针 对 该 问题 ， 在 程 序 的关键 语句 加入 空 操 作 指令 Ｎ Ｏ Ｐ ， 并设计看 门 狗 电路 防止 出现 程序 跑飞或 死机 等现 象 ； 另外 ， 要 特 别 注 意对 中断 的处 理 ， 为没 有 用 到 的 中断源 编 写 相 应 的处 理程 序 ， 保 证 由于干 扰而 触发这 些 中断 时 ， 程 序 在执 行完 错误 的 中断 处 理程 序 之 后 ， 仍 然 可 以 正 常返 回到 主程 序 献
苑舜． 高压开关设备状态监测与诊 断技 术［ Ｍ］ ． 北京 ： 机
械 工业 出版 社 ． ２ ０ ０ １ ： １ － ５ ．
４ 结
语
［ ２ ］ 陈化钢 ． 高压开关电器故障诊 断与处理［ Ｍ］ ． 北京 ： 中国
水 利 水 电 出版社 ， ２ ０ ０ ｏ ．
我 国电力 行业对 其 电气设 备 的安全 使用 并未 给
予相应的重视 ， 长期 以来电力 系统 中的电气设备陈
旧， 性 能差 ， 并 且 技 术落 后 容 易造 成 设 备损 坏 ， 不 仅 对人 身安 全造 成 威胁 ， 更 直 接影 响社 会 的 安定 和 国 家 的社会 及经 济 的建设 。我 国 电力 行业 事故 率 明显
［ ３ ］ 刘万顺． 电力系统复杂故障分析 ［ Ｍ］ ． 北京 ： 中国电力 出
版社 ． １ ９ ９ ８ ．
［ ４ ］ 陈振生． 智 能化 高压 开关 电器的在 线诊 断技 术 ［ Ｊ ］ ． 电
器 与 电 力设 备 ， ２ ０ ０ １ （ ９ ） ： ４ ２ ４３ ．
Ｔｈｅ Ｄｅ ｓ ｉ ｇ ｎ ｏ ｆ Ｓ ｗｉ ｔ ｃ ｈ ｇ ｅ ａ ｒ Ｔｅ ｍｐ ｅ ｒ ａ ｔ ｕ ｒ ｅ Ｍｏ ｎ ｉ ｔ ｏ ｒ ｉ ｎｇ Ｓ ｙ ｓ ｔ ｅ ｍ ｉ ｎ Ｈａ ｒ ｄ ｗａ ｒ ｅ
变电站开关柜在线温度状态监测
图 １ 开 关 柜 监 测 简 化 结 构 图
３ 方 案 简 介
以银 山 变 电站 ３ Ｖ开关 柜为 例 ５ｋ
仪及计算机终端等设备组成 。系统工作时 ， 光纤温
作 者 简 介 ： 培 恩 （ ９ ６一） 男 ，９ ８年 毕业 于 湖 南 大 学 电 力 系 统 及 刘 １６ ， １８－
难以实现安全准确测温 ， 造成柜 内设备缺乏跟踪监 测手段 ， 不能及时发现柜 内设备发热点， 设备的安全 可靠性得不到有效保证。 封闭式开关柜安装在线监测装置能够实 现柜对 内 发热部位的准确 、 及时检测， 实现对设备动态监控， 及
时发现和处 理设 备隐患 ， 防止 隐患扩 大。 同时具有 局
度 在线 监测 仪 内部 光 源 发 出连续 的 宽带 光 ， 光 缆 经
传输到监测现场布设 的光纤光栅 温度传感器 ， 这些 传 感 器内部 的测量 敏感 元件— — 光纤 光栅 对该 宽带 光有选择地反射 回相应 的一个窄带光 ， 经同一传输
光 缆返 回到光纤 温 度在 线监 测仪 内部 探测 器来测 定
３ １ 总体 监 测方 案 ．
其 自动化专业 。现为动力部高级工程师， 主要从事电气设备管理工作。
（ ） 用光 纤光 栅 温 度 传感 器 和 光纤 温 度 在线 １采
３１
维普资讯
刘 培恩 。 ： 电站 开关 柜在 线温 度状态 监测 等 变
域网络接 口， 可与管理网络相连， 实现信息共享。
２ 系 统 结构 和 工 作 原 理
２ １ 系统 结构 ．
图 １为开关柜 监 测简 化结 构 图 。
２ ２ 光 纤光 栅测 温 系统工 作原 理 ．
匝圃 匝
光 纤 光栅 测 温 系 统 由光 纤 光 栅 温 度传 感 器 、 单 模 光缆 （ 于远距 离信 号 传 输 ） 光 纤 温 度在 线 监 测 用 、
配电柜温度监测无线解决方案
配电柜温度监测无线解决方案一、摘要：在电力系统中，由于配电柜内组线较多，加上长时间工作，配电柜内可能引起线缆老化或产生漏电隐患，造成不必要的麻烦和损失。
为此有必要实时监测各配电柜内的温度变化情况，以便消除安全隐患，将损失减少到最小。
二、系统概述：2.1工程概况工程需要实时监测每个配电柜内的整体温度、箱体温度、母线各电气连接的温度及其它需要监测点温度，并将各个检测点的温度通过无线的方式传送到主控制室，主控制室通过监测软件实时监测各检测点的温度变化情况，如果某监测点温度超过报警上限，监测软件给出报警提示，监测软件可以保存实时数据，以备将来查询分析。
2.2无线数传模块西安达泰电子有限责任公司（以后简称“西安达泰”），该公司生产的DTD110X系列无线数传模块，提供几百米甚至几千米的无线数传解决方案，提供四路模拟量输入及输出功能（4～20mA或0～5V）。
该模块为军工级产品，受温度、温度等因素影响变化不大，抗干扰能力强，可以应于在较恶劣的环境，能够长时间工作且运行稳定。
西安达泰的DTD433模组产品可以和DTD110X无线RTU产品配合使用，可用于向DTD110X发送相关命令，DTD110X收到命令后做出相关响应（如：上报数据等），该产品提供RS232电平接口，可直接与PC机的串口连接，PC机可使用该产品通过串口进行无线数据的收发。
三、系统组成：3.1系统结构图：该监测系统主要由无线监测主机、DTD433无线模块组、DTD110X无线RTU、温度传感器组成。
其中DTD433无线模组与监测主机相连，主要提供发送查询命令和数据接收服务，DTD110X无线RTU与各个监测点的温度传感器相连，主要提供数据采集及发送服务。
其中数据收发频段为433MHZ（免费频段）。
该监测系统结构图如图1所示：传感器1~4DTD110X无线RTUDTD433无线模组电脑主机433MHZ传感器1~4DTD110X无线RTU传感器1~4DTD110X无线RTU传感器1~4DTD110X无线RTU传感器1~4DTD110X无线RTU（图1）3.2系统工作方式：监测主机通过轮询的方式，逐个查询每个配电柜的温度变化情况。
00高压开关柜温度在线监测装置技术规范书(通用部分)
哇螟麟鲤（通用部分）版本号.•川版编号：中国南器鬻黑任公司本技术规范书对应的专用部分目录目录1 总则 (1)2 工作范围 (1)2.1 工程概况 (1)2.2 范围和界限 (I)2.3 技术文件 (2)3 应遵循的主®S准 (2)4 使用条件 (3)4.1正常工作条件 (3)4.2特殊工作条件 (4)5 技术要求 (4)5.1接入安全性要求 (4)5.2装置要求 (4)5.3性能要求 (5)5.4通信功能 (5)5.5绝缘性能 (5)5.6电磁兼容性能 (7)5.7环境适应性能 (7)5.8机械性能 (8)5.9外壳防护性能 (8)5.10连续通电 (8)5. 11可靠性 (9)6. 12装置寿命 (9)7. 13结构和外观 (9)6 试验项目及要求 (9)6.1 1试验环境 (9)6.2 通用技术条件试验.......................................................... IO6.3 测量有效性试验............................................................ IO6.4 接入安全性检查............................................................ IO6.5 通信及一致性试验.......................................................... IO6.6 绝缘性能试验 (I1)6.7 电磁兼容性能试验 (I1)6.8 环境适应性能试验 (13)6.9 机械性能试验 (14)6.10 10外壳防护性能试验 (15)6.11 11连续通电试验 (15)6.12 12结构和外观检查 (15)7 检验规则 (15)7.1 1型式试验（委托试验） (16)7.2 出厂试验 (17)7.3 送样检测试验 (17)7.4 交接试验 (17)7.5 运行中试验 (17)8 技术联络、技术培训及售后服务 (17)1.1 1技术联络 (17)1.2 技术培训 (18)1.3 3售后月艮务 (18)9标志、包装、运输、贮存 (18)1.4 1标志 (18)9.2 包装 (19)9.3 运输 (19)9.4 贮存 (19)1总则1.1本技术规范书适用于中国南方电网公司采购的高压开关柜温度在线监测装置，它提出了该类装置的功能设计、结构、性能、软、硬件、安装和试验等方面的技术要求。
低压开关柜测温(电缆测温)
低压开关柜测温（电缆测温）方案关键词：低压柜测温电缆测温电缆温度监测一、低压柜测温（电缆测温）技术概述采用单总线有线的测温方式，在每面柜子的母排上安装温度传感器，每面柜子的6个母排需要监测，每个柜子作为一个监控单元，放置一个接线盒，把6个温度测点汇集到接线盒上，最后通过一条总线把每个柜子的接线盒连接起来，接入温度监测器上，温度监测器循环显示温度数据，并具有485通讯上传功能，把数据上传到监控室的电脑上，在监控电脑上安装温度监测软件实现数据集中采集、报警温度设定、历史曲线查询等功能。
二、低压柜测温（电缆测温）系统结构：图2-1温度在线监测系统结构图三、低压柜测温（电缆测温）温度传感器（DTS-4）温度传感器接入一条总线连接到温度监测器，温度监测器可以分两个方向布置总线，每条总线长度可达600米，可接入64个点；每个温度传感器在出厂时都具有唯一的编号（1~128），因此在一条温度采集总线上可以同时挂接128个温度传感器，而不会出现混乱现象。
图3-1接线盒内接线方式图线缆采用屏蔽两芯双绞线，剥出电缆线芯，保留屏蔽层，三根红色、三根黑色和屏蔽层分别拧到一块，用PVC胶带包扎好放到防水接线盒内；注意：不要带电安装或更换传感器，三根线之间不要短接，否则会损坏温度传感器；图3-2电缆温度监测器端传感器接线图在接传感器之前，温度监测器一定要停电关闭，在压接过程中，三根线之间短路会造成传感器损坏；性能指标※传感器测温范围：-55℃~+127℃※传感器测温误差：＜0.5℃（全量程范围）※传感器测温分辨率：±0.1℃※传感器耐压值：温度传感器可经受ESD±10000V高压※传感器电缆最大长度≤1000米（国内首创）※每条总线可连接64个数字温度传感器（国内首创）柱形温度传感器方形温度传感器四、低压柜测温（电缆测温）温度监测器(DCT-4):通过有线方式采集带绝缘护层的电缆接头温度，LED循环显示采集的温度数值，并可采集多路开关量信息（离子烟感探测器、明火探测器、红外/微波探测器、浸水传感器），可实现离子烟感探测、明火探测、红外/微波探测、浸水探测、小动物和非法人员的进入等。
关于高压开关柜无线测温系统的方案
关于高压开关柜无线测温系统的方案开关柜无线测温系统由无线温度传感器、测温数据采集终端和监测系统服务器三部分组成。
系统结构图：一.无线温度传感器原理:接收无线温度传感器发送的温度数据和对应传感器编号，存储在其内部存储器中。
当收到温度监测工作站的通信命令后把各传感器的编号和温度测量数据进行上送。
测温数据采集终端自动与无线传感器建立通信联系，能够接收视距半径约200米范围内所有无线传感器发出的温度数据。
安装方式:在高压室内部安装无线测温接收终端，与无线传感器之间利用433MHZ无线技术完成温度数据采集工作，无线测温接收终端通过网线、光纤或直接通过GPRS移动网络传输至升压站主控室，再转换到电脑上显示。
二.测温数据采集终端原理:在每个监测点上安装一个传感器。
其主要工作原理为：前端温度探头直接和监测点接触进行感温，探头的输出经过A/D转换部分，将温度信号转换成数字信号，通过无线方式传递给测温数据采集终端。
每个无线温度传感器具有的编号，实际安装使用时需要记录每个传感器的安装地点，并与编号一起存入温度监测工作站计算机数据库中。
传感器使用工业专用电池供电，供电时间为5-6年。
三.服务器端监测系统主控室内设立一个温度监测工作站，主要是一台PC计算机，该计算机经RS485通信接口转换器与测温数据采集终端连接。
计算机从测温数据采集终端采集各监测点的运行温度数据，在数据库中作长期保存，实时显示监测点的温度变化曲线，并进行分析，一旦发现温度过热、或急剧升温立即报警软件主要功能：1、定时读取从采集终端中收集的温度和ID数据，并写入本地硬盘中作长期保存。
对数据进行处理、维护，异常报警，以及温度变化趋势分析。
2、实时、直观的观察到发热点运行温度的变化情况。
3、对现场检测到的数据，自动生成触头等发热点指定时间段的温度变化趋势、历史事件统计，以及所需要的曲线图和图表。
4、对所检测到的数据进行分析，提前预知和判断以后多少天内发热点故障并形成报表，并详细显示故障点的位置并打印报表。
开关柜综合在线监测处理方案
开关柜综合在线监测处理方案在电力系统中，开关柜具有重要的作用，用于分配、保护和控制电力设备。
为了确保开关柜的正常运行，对其进行综合在线监测处理是非常必要的。
本文将介绍一种开关柜综合在线监测处理方案。
一、方案介绍本方案主要包括开关柜在线参数监测、远程监测、故障诊断和预警、数据分析和处理等功能。
通过监测开关柜的各项参数，并对异常数据进行分析和处理，可以及时发现潜在的故障风险，预测设备寿命，提高设备的可靠性和安全性。
二、开关柜在线参数监测开关柜在线参数监测是方案的核心部分，主要监测开关柜的温度、湿度、压力、电流、电压等参数。
可使用传感器和检测仪器进行监测，并将数据传输至监测控制中心。
1.温度监测：通过在开关柜内部安装温度传感器，实时监测开关柜的温度变化情况。
当温度超出预设范围时，系统将发出警报，并通过远程监测告警平台发送信息。
2.湿度监测：开关柜内湿度过高可能导致绝缘失效、设备损坏等问题，因此需要监测开关柜的湿度。
湿度传感器可安装在开关柜内，实时监测湿度变化，并在湿度超过阈值时发出警报。
3.压力监测：对于一些特殊环境中的开关柜，如高海拔、高温、多尘等环境，需要进行压力监测。
压力传感器可安装在开关柜内，监测开关柜内部的压力变化情况。
4.电流和电压监测：通过在开关柜内铺设电流和电压传感器，实时监测电流和电压的波动情况。
对于电流和电压异常的情况，系统将自动进行检测和识别，并及时发出报警。
三、远程监测通过将开关柜在线监测的数据传输至远程监测平台，可以实现对开关柜的远程监控。
操作人员可以通过云端平台，随时随地对开关柜的运行情况进行监测，及时发现并处理异常情况。
四、故障诊断和预警在远程监测平台上，可以使用故障诊断算法对开关柜的数据进行分析，并及时发出预警。
通过对历史数据进行分析，可以预测设备的寿命和故障风险，以便提前采取措施进行维修或替换。
五、数据分析和处理通过对开关柜在线监测数据进行分析和处理，可以提取有价值的信息，并进行数据挖掘。
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开关柜温度在线监测技术方案
珠海一多监测科技有限公司
二〇一七年十二月
目录
1 概述 (1)
2 监测范围 (1)
3 总体方案 (1)
3.1 系统拓扑图 (2)
3.2 监控中心 (2)
3.3 通讯方案 (2)
4 传感器配置 (3)
4.1 配置原则 (3)
4.2 现场安装 (3)
4.2.1 高压开关柜 (3)
5 主要监测设备 (5)
5.1 复合型无源无线电气量传感器 (5)
5.2 测温接收模块 (7)
5.2.1 接收模块功能 (7)
5.3 监测工作站 (8)
6 系统功能 (8)
6.1 主要功能 (8)
6.2 历史分析 (10)
6.3 智能告警 (11)
开关柜温度在线监测
1概述
开关柜是变电站的主要设备之一，在整个电力系统安全运行中起着举足轻重的作用。
开关柜事故起因多为开关柜动触头、静触头、电缆接头、等处的虚接、材料老化、磨损、过载等原因造成接触电阻过大，运行中过热，最后导致绝缘烧损，形成线间或相间短路，瞬间引发火灾。
传统对开关柜的监测主要采用定期人工巡检方式。
由于巡检间隔时间长，受人为因素影响大，且无法检查设备内部接点的温升情况，已无法满足供电可靠性的要求，无法适应现代变电设备的运行管理的需求，因此急需对现行的预防性维修制进行根本的变革，其发展方向必然是采用在线监测及诊断技术。
珠海一多监测科技有限公司是设备状态监测行业的领先企业，针对开关柜接点温度监测的需要，推出的开关柜温度在线监测系统，对开关柜动触头、静触头、电缆接头等容易发生异常温升的部位，采用接触式温度传感器实时检测被测点温度，解决设备带电运行状态下温度在线监测问题。
2监测范围
本项目对高压开关柜的接点温升状况和负载电流进行在线监测。
监测数据通过就地集中显示装置集中接收后再上传到控制室。
3总体方案
开关柜温度在线监测系统具有电气接点温度和负载电流在线监测功能，主要在线监测开关柜断路器一次插头、电缆接头等电气连接部位的温度和电流。
监测数据采用无线传输的方式集中接收后上传到监控室进行集中监控，实时监测和预警。
3.1系统拓扑图
系统主要由后台集中监测系统、现场集中接收装置、无线测温传感器组成。
3.2监控中心
监控中心配置一台监控工作站，接收测温集中接收模块上传的数据，对所有开关柜温升和电流状况进行集中监测。
3.3通讯方案
开关柜内复合型无源无线电气量传感器采用433MHz无线链路进行数据传输。
温度数据传送到集中接收模块，然后上传到监控室进行集中监测。
1)复合型无源无线电气量传感器检测到的温度和电流数据通过433MHz无线链
路传送给安装在开关柜室墙壁上的无线集中接收模块Yado-ETJ-X；
2)无线集中接收模块Yado-ETJ-X接收到温度数据后，通过RS485总线将数据上
传到监控室通讯管理机
3)通讯管理机将数据传送到监测系统进行集中显示
4传感器配置
4.1配置原则
开关柜电气接点封闭于柜内，常规监测方法无法实现检测。
本系统针对开关柜测温特点，采用接触式无线测温传感器对高低压柜进行监测。
监测对象柜型数量监测部位传感器配置
高压开关柜
进线柜/
断路器上、下动触头6点、
电缆头3点
采用CT取电复合型
传感器
（Yado-ECT-BD1-A
）出线柜/
站用变开关柜/
4.2现场安装
4.2.1高压开关柜
高压开关柜采用复合型无源无线电气量传感器，利用高压输电线路周围感应的电磁能量获取电能。
通过智能储能技术贮存多余电能，确保传感器连续工作。
产品寿命可达20年，并采用特殊软磁材料和磁饱和技术，具有过载保护功能，适合开关柜在线监测。
●断路器。
无源测温传感器安装在断路器静触臂位置，上、下触头共安装6个，
测量各触头的温度。
●电缆头。
无源测温传感器安装在电缆头搭接处，共安装3个，测量电缆头温度。
测点位置示意图
现场安装参考图
5主要监测设备
5.1复合型无源无线电气量传感器
能量收集
收集交流通电线路的电磁能量并转化成电能，为传感器提供工作电源。
当被测物通过交流电流大于5A时，传感器即可启动工作。
并通过智能储能技术贮存多余电能，确保传感器连续工作。
本产品采用特殊软磁材料和磁饱和技术，具有过载保护功能。
测量及数据传输
传感器工作期间，根据设定的采集频率通过红外温度传感器感测目标物体的表面温度，实现设备温度的在线监测。
并可根据搜集能量的多少自动调节测量时间间隔。
采集数据通过433MHz无线链路传送至接收装置。
上传数据包括：①监测设备温度；②传感器本体温度；③传感器工作电压；④传感器无线上传次数；⑤传感器供电状态；⑥传感器软硬件版本信息；⑦传感器无线通讯链路质量；⑧负载电流量（负载率值）。
负载电流测量
传感器具有交变磁场感应元件，可用于监测传感器所处设备部位的负载电流量，本传感器所测量提供的结果为负载电流量的最大占有率等效数值，无量纲数值，数值范围0-100。
在应用中，可近似等效为相对最大负载的占有率。
传感器无数据存储和显示功能（如需保留测量数据需配套本公司其它相关产品）。
参数配置
出厂前已设置好无线频段，传感器地址，采集频率。
主要参数
产品型号Yado-ECT-BD1-A
被测物体电压范围≤110kV （50~60Hz）
被测物体电流范围≤4000A
最小启动电流5A
饱和电流30A
测温范围-40~+115℃
精度±2℃或±2%
温度采集周期5s~80s
无线通讯频率433MHz 250kbps
无线通讯距离50m（空旷）
发射间隔时间可设置
传感器尺寸44.7*34.5*10.5（长宽高mm）
极限工作温度范围140℃ @3小时正常工作
负载电流量
测量范围0—100A
测量精度±0.2
5.2测温接收模块
5.2.1接收模块功能
开关柜室一般具有多面开关柜，每面开关柜具有多个测点。
测温集中接收模块Yado-ETJ-X能够最多接收99个无线测温传感器发送的温度数据，满足开关柜室多面开关柜测温数据集中监测的需要。
●显示屏分辨率：320*240
●显示尺寸：96mm*72mm
●通讯上传接口：RS485
●测温接收通道：433MHz，支持99个测温传感器数据接收
测温接收模块
5.3监测工作站
后台监测工作站安放于变电所控制室内，通过网络由现场测温接收装置上传的温度数据。
监测工作站可以通过简洁明了的一次系统图，清晰地显示各开关柜测点的实时温度数据。
6系统功能
6.1主要功能
1）基于地理信息系统的站端监视
基于地理背景基础上的站端监视，在地理背景信息上实时监视全部站端设备的运行状态，通过站点颜色区分正常与报警站点，并以画面、音响等多种报警手段，向管理人员提供站端设备的运行状态异常信息的实时告警；能够为检修人员提供地理位置、站端设备实时数据、运行方式等全方位的信息；为检修人员进行快速地理位置定位，站端设备故障及异常处理提供便捷手段，提高检修人员的响应能力及决策能力。
基于地理背景的站端监视示意图
2）环境监测
通过采集站室内运行环境信息，实现对配电室一次设备的监测，如果需要，还可以扩展到对通风、除湿、水浸、烟感、视频、门禁等运行环境信息的实时监控，构建完整的智能配电房或变电站。
站室设备状态实时监视示意图
3）状态监测
通过对站室电气设备接点温度信息采集，实现对电气设备的运行状态实时监视，采用一次图的形式展现包括设备状态信息变化及异常信息告警提示等。
室内电气设备信息实时监视示意图
6.2历史分析
系统采集的数据及故障录波信息将长久保存在系统中，作为故障分析的依据，并可据此进行设备寿命预测和健康状况评估。
电气设备历史数据的曲线示意图
6.3智能告警
智能告警分析实现告警信息在线综合处理、显示与推理，支持汇集和处理各类告警信息，对大量告警信息进行分类管理和综合/压缩，采用形象直观的方式提供全面综合的告警提示，并对告警位置进行定位，将告警信息以工单形式推送至智能移动巡检模块，以便运检人员迅速抵达告警地点。
报警记录查询界面。