高压开关柜温度在线监测系统
高压开关柜温度在线监测系统
Newly compiled on November 23, 2020 高压开关柜温度在线监测系统
摘 要
开关柜是保证电力系统安全运行的重要设备之一，但是经常因为开关柜局部过热，而引起事故，造成损失。在以往的开关柜过热故障检测中，采用人工巡检，不仅费时、费力，而且不易及时发现事故。开关柜过热故障在线监测系统不仅克服了开关柜内高温、高压、强磁场环境下温度不易监测的难题，而且通过监控软件实时显示开关柜内测点的当前温度值，并做出报警处理，节省了大量人力、物力，提高了事故预判的准确性、实时性。
本文从硬件和软件两个方面介绍了监测系统的设计过程。硬件方面设计了两种不同的温度传感系统：中压开关柜过热故障监测采用光纤式温度传感器，同时采用光纤传输数据；低压开关柜采用单总线数字式温度传感器，数据采用无线传输。监测系统软件主要实现了实时显示测点温度，并对温度数据做出分析、报警、保存等功能。及时提醒工作人员对报警情况做出处理，避免事故的发生。
关键词： 开关柜 在线监测 温度传感器 实时监控软件 MFC ADO
Abstract
As the most important equipment, Metal-clad switchgear guarantee the safe operationof
electric power system. Sometimes, the temperature of part of Metal-clad switchgearmaybe
over the limit of safe operation, and then arouse accident, bring losing. In past,workers
check up the Metal-clad switchgear on schedule, which takes time and hardsledding, can not
work efficiency and betimes. On-line real-time monitoring fortemperature overcome the
difficulties of high temperature, high voltage and high magneticfield, to be a new method of
checking up the Metal-clad switchgear. It can show thetemperature of the spot of being
monitored, judge the temperature and give an alarm. Thesystem saves lots of resource and
improves the veracity.
The paper presents the detail about the procedure of the design for the system fromboth
hardware and software aspects. There are two defferent design of hardware: opticalfiber
temperature sensor is used for middle-voltage Metal-clad switchgear, which data
istransferred by optical fiber; another one is 1-Wire Digital Thermometer, it is used
forlower-voltage Metal-clad switchgear, and the data is transferred by unwired. The
softwareof On-line real-time monitoring for temperature can show the temperature real-time,analyse the data, gave an alarm, save the data, and so on. The system can awoke
theworkers about the alarm in time, avoiding the accident.
The result of the axperiment indicates the new system works well, it has
accomplishedthe design aims of anticipating, providing a good guarantee of the safe
operation ofMetal-clad switchgearKey words: Metal-clad switchgear.
Keywords: monitoring softwareon-line monitoring MFC ADO
目 录
1 绪论
课题背景和意义
“高低压开关柜过热故障在线监测系统”是为减轻人工巡检的负担，实现开光柜温度实时监测、提前报警而合作开发的实时温度监测系统。发电厂、变电站的中低压开关柜是保证电力系统安全运行的重要设备之一。但在运行过程中，经常因为发热引起设备烧毁或突然停电等事故，导致大量的经济损失。现代电力系统对电能质量的要求越来越高，相应地对开关柜运行的可靠性也提出了更高的要求。同时，随着传感器技术、信号处理技术、计算机技术、人工智能技术的发展，使得对开关柜的运行状态进行在线监测，及时发现故障隐患并对累计性故障做出预测成为可能。它对于保证开关柜的正常运行，减少维修次数，提高电力系统的运行可靠和自动化程度具有重要意义。在设备长期运行过程中，开关柜中的触点和母线排连接处等部位因老化或接触电阻过大而发热，或母线与触点在载流过大时经常出现温升过高，使相邻的绝缘部件性能劣化，而这些发热部位的温度无法监测，由此最终导致击穿甚至火灾而造成事故。电气设备的外部热故障主要指裸露接头由于压接不良等原因，在大电流作用下，接头温度升高，接触电阻增大，恶性循环造成隐患，此类故障占外部热故障的90%以上。统计近几年来检测到的外部热故障的几千个数据，可以看到线夹和刀闸触头的热故障占整个外部热故障的77%。电气设备内部热故障的特点是故障点密封在绝缘材料或金属外壳中，如电缆。内部热故障一般都发热时间长而且较稳定，与故障点周围导体或绝缘材料发生热量传递，使局部温度升高，因此可以通过检测其周围材料的温升来诊断电气设备的内部故障。根据电力事故分析，电气设备过热故障可引起火灾导致大面积设备烧损，造成被迫停电，短时间内无法恢复生产，造成重大经济损失。近年来，在发电厂和变电站已经发生多起开关柜过热事故，造成火灾和大面积的停电事故，解决开关柜局部过热问题是杜绝此类事故发生的关键。因此，必须采取有效措施监控开关柜内母线与触点等的温度。为了提高供电可靠性，减少停电时间和次数，保证用户长期、稳定、安全的用电，有必要设计能实时监测并记录电力设备关键点的温度变化的监测系统，预测可能引起火灾或设备故障的局部过热情况，为现场设备的安全运行提供可靠保证。同时又可以作为电气设备故障的温度记录器，能在设备故障发生之前发出报警及检修建议，让管理人员及时发现故障前兆，提前采取防患措施，变“定期检查”为“按状态检修”减少大量的人力物力。通过监测开关柜内触点温度的运行情况，可有效防止开关柜的火灾发生，由于开关柜内高压狭小的结构，很难进行人工巡查测温，因此实现温度在线监测是保证变电站开关柜安全运行的重要手段。
开关柜温度监测技术的研究
由于开关柜触头及母线处于高电压、高温度、强磁场以及极强的电磁干扰环境中，要实现对它们的测温，必须解决电子测量装置在上述恶劣环境条件下的适应性，解决温度传感器的电位隔离、抗电磁干扰、小尺寸和便于安装等问题。目前常用的温度监测方法有下列几种：
1．热敏电阻式测温系统：热敏电阻具有体积小、温度响应快、产品成熟、成本低等优点，可以显示温度值，但由于每个热敏电阻都需要独立的接线、布线复杂且热敏电阻易损坏、维护量大，传感器不具备自检功能，需要经常校验，因此不常采用。
2．红外探头测温系统:红外测温有着响应时间快、非接触、使用安全及使用寿命长等优点。红外测温仪器主要有3种类型:红外热像仪、红外热电视、红外测温仪（点温仪）。非接触红外测温仪包括：便携式、在线式和扫描式三大系列，可以在线监测。但由于系统稳定性不高，体积较大，受安装空间限制，外加受环境影响严重，误报较多，也不常采用。
3．示温蜡片/试温蜡片温：采用“示温蜡片/试温蜡片”存在一些问题，一是在粘贴时普遍采用清漆将“示温蜡片/试温蜡片”粘贴在电气设备需要测试的部位，这样粘贴牢固后，待测点温度达到“示温蜡片/试温蜡片”相同温度时，不能脱落下来，只有温度超过很大程度才会脱落下来，这样很容易给操作人员造成误导，判断不及时。二是:“示温蜡片/试温蜡片”只能靠熔化现象表示发生了过热，现象不直观也不易发现。三是:电气设备的负荷是随用户需求量变化的，接点温度也是随之变化的，当被监视的电气设备接点发生了不同程度的过热，使用“示温蜡片/试温蜡片”不能随之不同程度熔化或脱落下来。
4．使用示温记录标签:“示温记录标签”是以胶粘贴固定的，只要在测温范围内发生了过热，就可以继续保留在贴片接点部位。“示温记录标签”表面涂一层随温度变化而改变颜色的发光材料，通过观察其颜色变化来大致确定温度范围，这种方法准确度低、可读性差，不能进行定量测量，因此也不能满足现在系统监测的需要。
其它还有：采用双CCD彩色CCD及NICCD)成像技术，基于比色测温原理，研制生产可以实现大范围目标温度全面实时测量的高温测量电视系统。提高了测温的灵敏度、线性度、检测速度，而且大大地减少了检测过程对目标物体发射率的依赖性，做到了不受检测距离的影响，成功地解决了温度场动态实时检测的技术难题。但是这种方法成本太高，并不利于大面积推广。或者采用新兴ZigBee组网技术，研制、生产的ZBT 1. 0型无线测温系统，实现对电力系统的高压和超高压母线、高压开关接点(以2及人员无法接近的其他危险、恶劣环境)的温度进行实时在线检测，经过与电力自动化系统连接，在中心监控室内就可以监视运行状态，真正做到了远距离遥测，当被测点温度超过预先设定的阀值时，就发出报警信号及时提醒有关人员采取措施。国内ZigBee无线传输系统仍然处于实验阶段，技术并不成熟，而且对于单片机、无线发射模块在高温、高压、高磁场的环境下的稳定运行并不能保证。
根据以上分析，电力系统中需要一种高性能、稳定、低成本、安装方便、不需外供电源的开关柜温度监测设备，并组成相应监测系统。
为实现上述温度在线监测的功能，现有两种不同的温度传感系统满足需求。一种是分布式光纤温度传感系统。分布式光纤温度传感系统原理是同时利用光纤作为温度传感敏感元件和传输信号介质，采用先进的OTDR技术，探测出沿着光纤不同位置的温度和应变的变化，实现真正分布式的测量。温度测量原理是基于Raman散射效应的分布式温度传感系统，光纤光栅温度在线监测系统采用布置在各个触点的光栅传感器将温度信号通过光纤传至网络分析仪。由于利用了光纤光栅固有的绝缘性和抗电磁场干扰性能，并具有极高的可靠性和安全性，因此从根本上解决了开关柜内母线及触点运行温度及柜内环境温度不易监测的难题。
开关柜局部放电智能在线监测系统的研究及应用
技．； ｊ ．｛耸 科技经济市场 开关柜局部放电智能在线监测系统的研究及应用 欧居勇 （四川省电力公司资阳公司，四川资阳６４１３００） 摘要：开关柜局部放电智能在线监测系统在电力系统中起着非常重要的作用。本文提出了通过测量温度、湿度、局部放 电以及电压、电流等技术指标，综合评判开关柜高压部分绝缘引起的温升、放电等情况，为开关柜的故障进行综合在线智 能诊断，实现开关柜故障诊断的数字化。 关键词：开关柜；局部放电；智能；在线监测系统 ０ 引言 高压开关柜是电力系统中非常重要的电气设备 之一。随着国家“十二五”计划的实施及国民经济的发 展，社会对供电可靠性提出了更高的要求。国务院早 在２００６年２月发布的《国家中长期科学和技术发展 规划纲要》中，超大规模输配电和电网安全保障被列 为能源这一重点领域中的优先主题【ｌ＿。电力设备安全 可靠性是超大规模输配电和电网安全保障的重要环 节，高压开关柜作为一种广泛运用的电力设备，其安 全可靠性也因而受到了更多的关注。据不完全统计， 国内不少发电公司、电力公司均出现过不同程度的高 压开关柜故障，并造成了相当大的经济损失。这些故 障，有一部分来自开关柜本身的质量问题，更重要的 原因在于目前缺乏针对开关柜的有效监测手段，如避 免一次开关柜事故而挽回的直接及间接经济损失均 在人民币百万元以上，为此，本文提出的是研发一套 智能开关监控系统能够对开关的触点进行精确的温 度测量，对放电进行测量，并自动获取相关的电压、电 流等，为开关柜的故障诊断提供综合诊断数据和有力 的手段。 １ 开关柜故障原因分析 １）高压开关柜的运行环境较差，经常受诸如粉 尘、烟雾、蒸气等的侵袭，使得绝缘层表面被腐蚀，生 成导电物，构成绝缘缺陷，从而导致故障，甚至严重威 胁到高压开关柜的运行安全。根据１９８９～１９９２年全 国６～１０ｋＶ开关柜事故统计，绝缘和载流引起的事故 占总数的４０．２％，其中由于绝缘部分的闪络造成的事 故占绝缘事故的７９．０％［２１。 ２）高压开关柜内部触头接触不良、插接偏 Ｃ，Ｐｔ￣正 常原因导致过热，以致起弧烧坏设备。高压电缆接头、 连接器导体部分接触不良引起异常过热，加速绝缘老 化导致击穿，这是高压开关柜的主要故障形式。温度 监测是设备安全监控最为有效、最为经济的手段，对 设备的安全运行具有重大意义，这一点已经得到广泛 的认可。 ３）开关柜在运行中发生的大量电弧光故障事故， 多是由于环境条件的影响，使绝缘材料受潮，没备绝 缘表面产生凝露和附着污秽，因而设备绝缘水平下降 造成事故。在产生严重的电弧光之前，开关柜内部存 在一些放电现象。这些现象是温度测量所不能发现 的。因此对开关柜放电的检测，对于开关柜的故障综 合诊断、前期预警以及电弧光监测、保护人员和设备 安全均具有较大很大的意义。 ２基本原理 １）由于开关柜的温度和放电情况同负载电压、负 载电流、环境湿度等因素密切相关，为了对开关柜进 行综合评判，系统同时对环境湿度进行测量，系统 ＳＣＡＤＡ（Ｓｕｐｅｒｖｉｓｏｒｙ Ｃｏｎｔｒｏｌ ａｎｄ Ｄａｔａ Ａｃｑｕｉｓｉｔｉｏｎ）系 统进行接口获取电压、电流等相关参数，从而综合给 出开关柜运行状态的情况。如每相触点温度变化情况 同一段时间内，如２０分钟的电流情况密切相关，同时 同环境温度也具有很强的关联性，因此可以根据电流 情况评判温度变化是否合理。开关柜放电情况在开关 动作时和开关闭合时情况具有很大的不同，因此放电 的检测需要根据开关状态情况进行判断。同时，放电 ．・．ＢＤ：８ （ｃ＂？）． 所以，另一条对角线的长度必是８√２ｃ掰 参考文献： ［１１王祥林．求解平面几何极值问题方法举例．中等数学，１９９１，４ 【２１郭松．用三角方法解平面几何中的不等式和极值问题．数学 教学通讯，１９８｛），６． 【３１函数的最大最小值．数学进修用书．浙江人民出版社，１９８１． Ｉ４１谢彦麟．用三角计算解几何定值、极值问题和计算题冲等数 学，２００８，９． １５１不等式．浙江人民出版社，１９７９．
基于光器件的开关柜温度在线监测仪的设计
第１４卷第３期 ２００６年９月 厦门理工学院学报 Ｊｏｕｒｎａｌ ｏｆ Ｘｉａｍｅｎ Ｕｎｉｖｅｒｓｉｔｙ ｏｆ Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ Ｖ０１．１４ Ｎｏ．３ Ｓｅｐ．２００６
基于光器件的开关柜温度在线监测仪的设计
苏伟达 ，陈聪慧 ，黄通情２，蔡声镇 ，吴允平 ，吴进营 ，李汪彪
（１．福建师范大学物理－９光电信息科技学院，福建福州３５０００７；２．福建医科大学基础医学院，福建福州３５０００７）
［摘要］重点阐述了ＨＦＢＲ－１４１４光发送器和ＨＦＢＲ－２４１２光接收器的主要特点，及其应用于高压开关 柜温度在线监测装置的硬件电路及软件设计．验证了该光发送器和光接受器可以进行可靠温度监测与远程 通信，满足开关柜内开关触点温度的远程监测要求． ［关键词］光发送器；光接收器；开关柜；主回路；温度监测 ［中图分类号］ＴＮ ２５６；ＴＭ ７３ ［文献标识码］Ａ ［文章编号］１００８—３８０４（２００６）０３—００３６—０４
０ 引言
在电力系统中，应用大量的高压开关设备．如主回路接触不良，接触电阻偏大，长时间运行在大
电流状态下，将可能引起接触点温度过高，如果没有及时发现，将导致烧毁设备，造成严重的供电事
故．而高压开关柜内主回路接触点运行温度很难监测，主要原因，其一，主回路带高压（１０ ｋＶ），
加上柜内空间狭小，电气安全距离限制在柜内安装监测设备；其二，柜内电磁干扰，运行温度高，环 境恶劣．因此，开发一种适用于监测高压开关柜触点温度的高性能、低成本的监测装置，对提高高压
开关安全运行水平，减少电力设备的运行事故，提高经济效益和社会效益等方面都具有实际意义．
１ 设计要点
１．１关键技术要求 开发这种适用于监测高压开关柜触点温度的监测装置，其技术关键点：
１）高低压隔离问题 主回路带高压，测量装置低电压，采用光纤进行高低压隔离…．
２）消除电磁干扰问题 屏蔽监测装置，将单片机剩余的Ｉ／Ｏ口设置成输出口．
高压开关柜局部放电在线监测系统设计与应用
高压开关柜局部放电在线监测系统设计与应用
摘要：随着电网规模迅速扩大，由开关柜故障造成的经济损失也呈逐年上升态势。国内外运行经验和研究成果表明，大部分高压开关柜事故是由绝缘问题引起。局部放电是加速电力设备绝缘劣化的主要原因，同时也是表征绝缘状态的最有效手段。通过局部放电实时在线监测，可定性或定量分析绝缘劣化程度，对预测开关柜运行寿命、保障其可靠运行具有十分重要的意义。
目前，应用于高压开关柜局部放电检测的方法主要有暂态地电压法、特高频检测法及超声波检测法等。以上方法所测得信号皆为局部放电过程产生的伴生信号，检测结果与视在放电量之间并无直接联系，仅可做定性分析而无法定量校准；同时，由于现场运行环境强电磁干扰源多，实际局放信号幅值小，消噪难度大，若滤波器带宽选择不当，还易造成采集信号发生畸变。鉴于以上情况，亟待寻找一种局放测量新方法用于开关柜局部放电在线监测。
关键词：高压开关柜；局部放电；脉冲电流法；在线监测
引言
开关柜作为变电站内的一次设备，其数量最为庞大，是站内与用户联系最为紧密的设备之一，一旦因设备故障造成相关线路停电，将严重影响供电可靠性。柜内绝缘件受潮、老化等各类绝缘缺陷，是引起运行中开关柜故障的最主要原因。开关柜的绝缘故障通常有一个发展过程，其前期会以局部放电(简称“局放”)的形式表征出来。通过局放检测技术对潜在的缺陷进行预警并告知检修人员处理，能够有效避免事故的发生。
1开关柜局放信号提取
1.1超声波信号提取 由于开关柜局放是电荷的快速释放和迁移过程，而电荷在释放以及迁移的过程中，放电位置周围的电场及机械应力会发生变化，导致粒子力打破平衡状态，并发生粒子振荡变化。由于快速振荡的粒子会引起放电位置周边介质的振动，会有声波信号产生，因此基于此理论实现开关柜局放过程中的超声波信号提取。
1.2电磁波信号提取
根据麦克斯韦电磁场理论，当介质中产生局放时，介质中电场会发生变化，由于电场的变化，会导致磁场发生变化，之后，在变化的磁场中会感应出电场，由于电场与磁场的交变相互激发，并不断向外传播信号，就形成了电磁波。基于此原理，若开关柜内部产生局部放电，会有一部分能量以电磁波的形式由柜体内部转移至柜体表面，由于柜体接地，能在其表面感应出高频电流信号。
测温必要性及意义
开关柜在线测温的必要性及意义
1.高压开关柜在线测温的必要性：
高压开关柜作为电力系统中非常重要的电气设备。现代电力系统对电能质量的要求越来越高，相应地对高压开关柜的可靠性也提出了更高的要求。随着电网的发展和设备技术的提高，10KV，35kV系统开关柜在电网中已大量使用。而开关柜的内部过热现象已成为开关柜使用中的常见问题，由于开关柜体的密闭性，在一些负荷较重的地区，存在开关柜的温升超标问题。开关柜的温升超标，直接影响设备的安全稳定运行，而且，过热问题是一个不断发展的过程，如果不加以控制，过热程度会不断加剧，并对绝缘件的性能及设备寿命产生很大的影响。目前，对电力系统内部使用的开关柜，严格遵守设备采购程序及技术政策，确保入网的开关柜都通过型式试验，尤其对温升的要求比较严格。运行中，负荷通常都不会达到开关柜的设计满容量，开关柜的温升问题应该不会很突出，但是实际情况并不尽然。开关柜内部实际温升情况，尤其是母排连接等部位，通常总是比型式试验测出的数据高。
2.高压开关柜温度过高的几点原因：
(1)试验测得数据通常在试验室完成，持续时间不长，一般不超过8h，不具备温升累积效应，不能等同于长期运行并持续发热的设备。
(2)不同金属的膨胀效应不同。钢制螺栓的金属膨胀系数要比铜质、铝质母线小得多，尤其是螺栓型设备接头，在运行中随着负荷电流及温度的变化，其铝或铜与铁的膨胀和收缩程度将有差异而产生蠕变，也就是金属在应力的作用下缓慢的塑性变形，蠕变的过程还与接头处的温度有很大的关系。实践证明，当接头处的运行工作温度超过80℃时，接头金属将因过热而膨胀，使接触表面位置错开，形成微小空隙而氧化。当负荷电流减小温度降低回到原来接触位置时，由于接触面氧化膜的覆盖，不可能是原安装时金属间的直接接触。每次温度变化的循环所增加的接触电阻，将会使下一次循环的热量增加，所增加的温度又使接头的工作状况进一步变坏，因而形成恶性循环。
荧光式光纤测温系统在高压开关柜的应用
荧光式光纤测温系统在高压开关柜的应用
邱云兰;徐志保;蔡雪香
【期刊名称】《福建电脑》
【年(卷),期】2016(000)001
【摘 要】针对当前电力系统高压开关柜在线温度测量特点和趋势，提出了一种新型方案———荧光式光纤测温系统。本文从荧光式光纤测温机理出发，阐述了系统的的设计过程、安装方式和使用效果。相比于现有的多种高压开关柜柜测量方法，该方案有绝缘好、响应快、精度高、安装方便，可实现真正意义上的在线测量。据此设计出的测温系统已经在实际中获得成功应用。
【总页数】3页(P18-20)
【作 者】邱云兰;徐志保;蔡雪香
【作者单位】福建电力职业技术学院机电工程系 福建 泉州 362000;福建电力职业技术学院机电工程系 福建 泉州 362000;福建电力职业技术学院机电工程系 福建
泉州 362000
【正文语种】中 文
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2.高压开关柜点式光纤测温系统在电网中的应用 [J], 赵雪剑
3.高压开关柜点式光纤测温系统在同煤集团电网中的应用 [J], 庞玉龙
4.KYN28-12铠装式封闭高压开关柜电气设备在线测温系统应用研究 [J], 许祥希; 冯亦佳
5.10 kV高压开关柜光纤光栅测温系统应用研究 [J], 杨希
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基于低功耗的开关柜无线温度监控系统研制与应用
总第２８２期 电力技术探讨 ＤＯＩ编码：１０．３９６％．ｉｓｓｎ．１００７—００７９．２０１３．０２３．１１４ 基于低功耗的开关柜无线温度监控系统研制与应用 何建锋王学敏 摘要：为了能够实现实时监测高压开关柜的温度状况，提出一种基于无线传感器网络的开关柜温度在线监测系统。设计的无线温度 在线监测系统不仅解决了开关柜内高温、高压、强电磁感应等在恶劣环境下不易检测的问题，而且从硬件选择和软件设计上实现超低功 耗设计，能够长时间实时监测高压开关柜温度，很大程度上延长了无线温度监控系统的寿命。 关键词：开关柜；在线监测；温度；低功耗；无线 作者简介：何建锋（１９８８一），男，甘肃平凉人，甘肃省电力公司检修公司，助理工程师；王学敏（１９８５一），女，陕西扶风人，甘肃省电 力公司检修公司，助理工程师。（甘肃兰州７３００００） 中图分类号：ＴＭ５９１ 文献标识码：Ａ 文章编号：１００７—００７９（２０１３）２３—０２２７—０２ 高压开关柜作为发电厂及变电站中的重要设备，起到通断、 保护和控制等作用。 旧前普遍使用小车式开关柜，开关柜与断 路器之间均采用动、静触头连接，在动、静触点接触时，二者之 间存在一个接触电阻，电流流过会引起触点的发热。由于小车与 开关柜因制造、运输或安装可能出现问题，或使用过程中发生氧 化或腐蚀，都有可能引起触头接触不良，造成接触电阻增大等 现象。过大的接触电阻将导致触头温度升高，发展到—定程度 可能烧毁触头，造成停电，甚至引起火灾等严重事故。在长期运 行过程中，触电和母线排连接处也可能因为老化或接触电阻过 大而发热，而这些位置的发热也有可能导致火灾事故。 综上所述，及时发现并处理开关柜触头过热问题是防止此 类事故发生的关键。由于开关柜处于高压环境、空间狭小、结 构复杂，人工巡检存在很大困难和局限性，不能实时监测和提 前预警。因此开发一套结构简单，性能可靠，操作方便，成本低 廉的开关柜触头温度在线监测系统，实时测量和监视高压开关 柜内的温度变化，预测可能引起火灾或故障的局部过热情况， 在故障发生之前发出警报和检修建议，是避免事故发生、控制 故障恶化的有效手段，对于保证高压开关柜的正常运行，提高电 力系统运行的可靠性有着非常重要的意义。Ｉ２ 为了解决上述问 题，本文提出了基于超低功耗的无线测温系统 ，基于开关柜 自身的特点设计了低功耗无线传感网络协议，实现了超低功耗 长时间工作的无线测温系统。 一一 ／ …． 一、系统总体结构 系统分为两个部分，即无线温度传感器网络和上位机监控 系统。系统框图如图１所示。 无线传感器网络：无线传感器节点分为温敏电阻传感器节 点与数字温湿度传感器节 两种，温敏电阻传感器 根据主节 点分配的时隙进行定时发送数据，数字温湿度传感器节点以相 同时间间隔发送数据，两种传感器均通过无线芯片将温度值发 送给主节点，构成—对多的星型网络。 上位机监控系统：无线主 通过ＲＳ２３２串口将数据发送 至上位机，上位机软件由ＬａｂＶＩＥＷ开发，可监控整个变电站中开 关柜的温度状态，—旦出现温度过高便进行声光报警，并对数 据进行存储，方便管理和历史查询。 二、无线测温节点设计 从降低节点功耗和简化节点硬件结构等角度考虑，本文基 于低功耗处理器ＰＩＣ１６ＬＦ７２６和集成射频芯片ＣＣｌ１０１设计了温度 传感器网络节点。温度传感器采用温敏电阻传感器，该传感器不 受周围电场、磁场等于扰，自身不需要电源供电，利用单片机１０ 控制和ＡＤ采集传感器分压值监测节点电压。ＰＩＣ１６ＬＦ７２６对温 度传感器进行采集，进行简单的数据处理后由ＳＰＩ发送至低功 耗集成射频芯片ＣＣｌｌ０１，由ＣＣＩ１０１进行无线数据传输。无线传 感器节点硬件框架如图２所示。 ＰＩＣ１６Ｆ７２６的工作电压范围较宽，支持１．８Ｖ一３．６Ｖ的运行电 图１测温系统总框图 无线传输 ＼ 、 ｒ— ——］ ｌ温度传感器Ｉ ｌ 节 ｌ Ｉ．．．．．．．．．．．．．．．． ．．．．．．．．．．
实时在线无线温度监测预警系统的研究与应用
实时在线无线温度监测预警系统的研究与应用
摘 要 高压供配电系统运行稳定性与电气元器件连接点温度密切相关，通过与传统测温方法对比，实时在线无线温度监测解决了密封高压开关柜内部各连接点温度无法检测难题，满足了供电系统安全稳定运行的要求，降低了劳动强度，提高了人身安全性。同时，避免了堆积灰尘后易使绝缘性降低导致爬电事故的发生，应用效果好。
关键词 实时在线；无线；温度；监测
中图分类号tm73 文献标识码a 文章编号 1674-6708（2011）41-0146-02
0 引言
高压供配电网络中设备之间的连接点是电力输送的最薄弱环节，主要是连接点发热，如断路器、隔离开关触点与母线连接处及电缆终端头等部位。随着开关切断电路次数的增加，负荷的增大及长时间运行的振动与灰尘污染等，动、静触头间的接触压力和接触面积不断下降，接触电阻增大，导致连接点发热并形成恶性循环，温升、氧化，电阻持续增大，接触点持续升温将会导致绝缘老化，甚至绝缘损坏击穿。在研究固体电解质的击穿理论中，就有电击穿、热击穿和电化学击穿的理论[1]。据资料统计发生在变配电站的电力事故，40%是由高压电气设备过热所致。
1 现状分析与选型
国内对高压电气设备连接点的温升测量普遍使用的方法为示温蜡片或定期用红外线测温仪（或红外热像仪）逐点测温。示温蜡片现已逐渐淘汰，而用红外测温仪（或红外热像仪）逐点测温的方法有很多弊端，需人员定期巡测，易导致与高压带电体近距离接触威胁人身安全，测量误差较大，设备漏检发生故障的机率大。而中置式开关柜内部的断路器、刀闸和动静触头等设备的位置更加隐蔽，红外线测温仪已无法进行人工巡查测温。因此实时监测高压设备连接点温度变化是非常必要的。
通过对传统高压配电系统连接点测温与新技术实时在线无线测温系统进行研究对比，实时在线无线温度监测预警系统不但可以节省大量的人力，物力，与示温蜡片、红外测温相比，系统还具有测温精度高，响应速度快，体积小，易安装，组网灵活、实时在线，抗干扰性强等优点，是传统测温方式的一次革命。相比之下光纤测温技术则光纤易折、易断、不耐高温，积累灰尘后易使绝缘性降低导致爬电事故，并且柜内布线难度大，工程施工不灵活等。因此，确定应用实时在线无线温度监测预警系统。
无线测温系统装置说明书
在线监测综合保护系统
（版本号：1.02）
使
用
说
明
书
1、产品概述
长期以来，高压设备的联接点运行温度很难实时在线监测，这是因为这些部位都具有裸露高压，还有的是密闭空间，通常的温度测量方法因无法解决高压绝缘问题而无法使用。在线监测综合保护系统采用无线电波进行信号传输，传感器安装在高压设备上，与接收设备之间无电气联系，因此该系统从根本上解决了高压设备接点运行温度不易实时在线监测的难题。
在线监测综合保护系统具有极高的可靠性和安全性。相对低廉的价格，使得该系统可以安装到每台高压开关、母线接头、室外刀闸或变压器上，系统配备标准Modbus协议通讯接口，可联网运行，通过上位计算机，可记录高压设备实时运行温度的数据，并提供严格的温升变化率报警机制，为高压设备的维修提供累积数据依据，实现了高压设备热故障的预知维修。
在线监测综合保护系统是专门设计用于高压带电体的运行温度实时监测，该系统采用前沿的ZigBee组网技术设计，实现了高压带电体温度远距离遥测。本产品密封性能良好，室内外均可安全使用。系统具有低功耗、等电位测量、数据无线传输、精度高、响应速度快、操作灵活、组网方便等优势。
通过连续监测高压开关柜内触点或电缆接头的运行温度，可确定触点和接头处的过热程度，当发生超温或温度变化率越限时，系统能够及时发出预警指示。实现这一功能，采用在线监测综合保护系统是最佳的解决方案。
在线监测综合保护系统实时显示系统时钟及PT的三相电压及开口三角电压 在线监测综合保护系统使用说明书
的电压分量，可以区分过压、失压、以及单相接地，可配置通信接口把故障信息传送至有关部门，适用于无人职守变电站。
在线监测综合保护系统具备了过负荷监测及报警功能，大大的提高了供电的可靠性。
在线监测综合保护系统具备了失负荷监测及报警功能，进一步的解决了系统维护的难题。
二、技术指标
工作温度：－20～＋65℃
高压开关柜多参数及视频监测系统设计
第6期 机电技术 107
高压开关柜多参数及视频监测系统设计
邓龙君 崔博文
(集美大学轮机工程学院,福建 厦门 361021)
摘 要:针对高压开关柜可能出现故障的原因,分类对其相关状态参数进行监测,为后续开发出符合实际的诊断专家
系统提供各种信息支持。通过采用多种通信技术对站内采集的多个高压开关柜的机械特性参数､电气参数､环境参数等数
据以及视频图像进行实时传送,从而实现高压开关柜的现场及远程在线监测。
关键词:高压开关柜;多参数;视频;监测
中图分类号:TM591 文献标识码:A 文章编号:1672-4801(2012)06-107-03
随着计算机技术及检测技术的发展,电力系
统的综合自动化程度越来越高,相应地对各种电
力设备运行状态的监控提出了更高的要求。而在
电力系统的发电､输电､配电中,高压开关柜作为
控制､通断和保护的装置起着不可替代的作用。因
此高压开关柜不仅本身必须具备非常可靠的稳定
性,而且应该能够实时监控其运行的状态。对高压
开关柜的各项运行参数进行全天候地监测,是保
证电力系统稳定可靠运行的关键。
高压开关设备的状态监测和故障诊断已有很
长的研究历史,但至今还有许多关键技术没有解
决,比如设备异常和老化的故障机理,故障诊断过
程中的推理策略,开关电弧及真空开关真空度的
在线监测以及结合实际进行综合分析与判断的系
统软件开发等。高压开关设备从结构修改､设计优
化到制造和生产过程都迫切需要其在实际运行过
程中获取的各项参数数据及相关信息,以保证其
设计尽可能合理。同时,电力企业如何在条件允许
的情况下根据开关设备运行规律制定出合理的检
测维修制度,也急需相关监测系统软件根据已有
的知识库对高压开关柜的运行状态进行分析,通
过故障预警和报警,及时告知相关人员采取措施,
从而充分发挥开关设备潜力,延长使用寿命以及
提高开关设备运行的可靠性､安全性和有效性,减
少损失[1]。而要达到上述目的,关键是首先要采取
合理的检测技术和方法对高压开关柜的各种运行
变电站无线测温在线监测系统技术规范书
技术协议
第 1 页 共 9 页
变电站无线测温在线监测系统
技术规范书
批准：
审核：
拟制：
技术协议
第 2 页 共 9 页 总 则
1．本“规范书”明确了某城市供电公司35～220kV变电站无线测温在线监测系统的技术规范。
2．本“技术规范书”与商务合同具有同等的法律效力。
1.1 系统概述
在变电站或开闭所，母排、刀闸、高压开关柜、断路器、电缆、架空线路之间一般都采用插头连接，长期过载、接头松动、触头老化等因素容易导致接触电阻增大，可能发生触头升温过高甚至烧毁等严重事故。一旦出现故障停电，首先给人民群众生活带来不便，干扰了企业的正常生产经营；其次给供电公司造成较大损失；再者变电站内开关柜、母排、电缆、架空线的分接头众多，呈网状及封闭结构，查找故障隐患非常困难，浪费了大量的人力，物力。
变电站无线测温在线监测系统主要包括开关柜内母排接头测温、站内输电线路和电缆接头测温，将监测点的接头温度、温度传感器的电池电压实时上报到变电站后台或远程主站系统进行显示、存储和越上下限预报警处理。当现场的接头接头温度越限和温升过快时，温度传感器会立即主动上报紧急告警信息到站内后台或远程主站系统，由软件系统给出声光报警并发出短信，通知运行值班人员处理。对于变电站的户外架空线路和电缆接头，还可以在线监测线路负荷电流、局部放电等运行状态。
1.2 总体要求
1.2.1 正常运行时：系统能够及时掌握各监测点的正常运行情况，将站内接头的温度、站内温度传感器的电池电压、户外架空线或电缆头的温度、户外架空线或电缆头的负荷电流、户外架空线或电缆头的对地电场等运行信息发送到站内后台或远程主站系统，在计算机上能够方便地查询有关实时信息和历史数据。为及时掌握各监测点在故障前的运行状态，预防隐患的发生，保证设备的正常运行，并提供灵活的参数调整手段。