摘要：為了對運行中的高壓開關(guān)柜柜內(nèi)開關(guān)觸頭溫度進行檢測，提出一種利用磁場耦合原理獲取溫度采集部分持續(xù)的工作電能，來解決高壓開關(guān)觸頭溫度在線監(jiān)測問題，以達到及時發(fā)現(xiàn)溫度隱患，降低開關(guān)燒毀事故的發(fā)生，該裝置主要由溫度采集部分和溫度顯示兩部分組成，二者之間通過無線傳輸數(shù)據(jù)，經(jīng)試驗測定，該種方法可以方便準確地測量開關(guān)觸頭的溫度，為完全消除因開關(guān)溫升過高引發(fā)重大事故提供一種科學(xué)有效地解決方法。

關(guān)鍵詞：開關(guān)柜；開關(guān)觸頭；測溫；在線監(jiān)測

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0?引言

開關(guān)柜開關(guān)觸頭穩(wěn)升的監(jiān)測一直是輸變電安全運行關(guān)注的重要環(huán)節(jié)，為確保輸變電設(shè)備的安全運行，電力行業(yè)目前均采用熱成像儀等檢測設(shè)備定期對高壓輸變電線路的連接點、閘刀等發(fā)熱部位進行溫度掃描，對防止這些部位溫升過高、消除事故隱患起到了一定的作用，但是這種檢測方法只能定期檢測，不能對氣體密封的開關(guān)柜內(nèi)部開關(guān)觸頭進行溫升檢測，不能達到及時消除安全隱患，為了實時檢測到氣體絕緣開關(guān)柜內(nèi)部開關(guān)觸頭的溫升的變化，及時消除事故隱患，提出一種24小時的在線溫升測量裝置，它不僅可以解決監(jiān)測發(fā)熱點溫升的實時性問題，提前發(fā)現(xiàn)和排除熱故障隱患，還可以實現(xiàn)數(shù)據(jù)遠傳自動超溫警示等功能。開關(guān)觸頭在線式測溫方法主要采用電磁耦合方式獲得持續(xù)的供電電能，利用射頻技術(shù)向外發(fā)送開關(guān)觸頭溫度信號，其優(yōu)點是不需要外接電源，采用自供電方式供電，具有節(jié)能等特點，現(xiàn)有的紅外測溫方法存在的主要問題是需要人工巡檢，有時還會受到天氣等因素的影響，它無法檢測封閉在機柜內(nèi)的高壓開關(guān)觸點、母線，而且無法實現(xiàn)高壓設(shè)備和溫度在線檢測的一體化集成，基于上述要求，設(shè)計了一種開關(guān)柜開關(guān)觸頭在線測溫裝置，可以對高壓設(shè)備發(fā)熱處連續(xù)監(jiān)測，其優(yōu)點是準確度高，實時性好，還可以實現(xiàn)對重要設(shè)備運行溫度遠方遙測和遙信，易于連接成監(jiān)控網(wǎng)絡(luò)，因此，該種檢測方法具有很好的推廣應(yīng)用前景。

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1開關(guān)柜開關(guān)觸頭在線測溫裝置的設(shè)計

開關(guān)柜開關(guān)觸頭在線測溫裝置主要由開關(guān)觸頭溫度采集部分和溫度顯示部分組成，開關(guān)觸頭溫度采集部分包括發(fā)射部分電源電路、溫度采集電路、發(fā)射部分微處理器、無線發(fā)射

電路，如圖1~2所示。

? ? ?? ??圖?1 溫度采集部分原理圖

? ? ? ? ? ?圖?2 溫度顯示部分的原理圖

發(fā)射部分電源電路由電流感應(yīng)線圈、高導(dǎo)磁材料的鐵芯、穩(wěn)壓和濾波電路組成，電流感應(yīng)線圈繞在高導(dǎo)磁材料的鐵芯上，具體圈數(shù)需根據(jù)被測電流值大小按一定比例確定，高導(dǎo)磁

材料的鐵芯制成環(huán)狀用絕緣材料密封后套裝在被測開關(guān)觸頭位置，這樣電流感應(yīng)線圈中就耦合出被開關(guān)觸頭流過的大電流，電流感應(yīng)線圈輸出端的兩根引線與電壓轉(zhuǎn)換模塊連接，這

樣發(fā)射部分電源實現(xiàn)了不需外接電源，利用電磁場耦合原理在高壓母線上直接取得能量為采集器提供電能，解決了傳統(tǒng)電池供電更換困難，有時無法更換的問題。

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2 強磁場的電磁干擾及抗干擾方法

2.1?電磁干擾根源

輸電線路電暈放電是產(chǎn)生無線電干擾的根源。高壓輸電線路在導(dǎo)線周圍形成一個強大的電場且導(dǎo)線表面場強較高，當(dāng)輸電線路表面電場強度超過空氣分子的游離強度（一般在20～30kV/cm之間），就可聽到“刺刺”的放電聲，嗅到臭氧（O3）的氣味，夜間還可以看到導(dǎo)線周圍發(fā)出的藍紫色熒光，這就是電暈放電。電暈放電的基本現(xiàn)象是電荷的脈沖發(fā)射方式，在此過程中，自由電荷（即離子和電子）突然形成并且立即被強電場帶至導(dǎo)線周圍。

2.2?抗干擾措施

高壓輸電線路的電磁干擾是發(fā)送裝置的主要干擾源，而電暈放電是產(chǎn)生電磁干擾的主要根源。對于抗電磁干擾問題首先需要選擇接收發(fā)送模塊的合適頻率（發(fā)射接收頻率選為433MHz或315MHz），頻率的選擇避開了高電暈噪聲電平，以及合理地對發(fā)送接收信號進行處理，在裝置中設(shè)置限幅濾波電路等得到工頻的有用信號。

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3 實施實例

由于傳感器測溫組件在高電壓端，為解決高電壓端的測溫組件供電問題，必須由一個取一次電流的互感器線圈來提供感應(yīng)式電源。由于斷路器、母線排經(jīng)常已預(yù)先安裝連接好，互感器必須通過現(xiàn)場線制的方式來完成取電過程。圓觸臂和扁母線的典型繞制取電互感器鐵芯的方法。當(dāng)觸臂或母線為扁母排形式時（可以從60~120mm寬度不等），采用直形空心線圈，繞制方法基本和圓母線的方式相同，同樣需要穿入熱縮套管。收尾時也要用硅鋼片將空心的孔隙塞緊，尾端要在線圈的孔中。矩形母線繞制完畢后，有一副專用的尼龍罩殼，將繞制好的互感器從兩頭套入尼龍罩內(nèi)，然后將尼龍罩用高溫扎帶穿入孔中扎緊，則扁母線的取電互感器制作完成，如圖3所示。

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圖?3?線圈繞制石示例圖

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4 安科瑞無線測溫系統(tǒng)介紹與選型

安科瑞無線測溫監(jiān)控系統(tǒng)是根據(jù)當(dāng)前無線測溫系統(tǒng)的要求，在廣泛征求用戶和家意見的基礎(chǔ)上,充分吸收當(dāng)前國內(nèi)外廠家的成功案例，并結(jié)合安科瑞多年來的豐富經(jīng)驗，采用面向?qū)ο蟮姆謱臃植际皆O(shè)計思想，結(jié)合自動化技術(shù)、計算機技術(shù)、網(wǎng)絡(luò)技術(shù)、通信技術(shù)而設(shè)計的一款專業(yè)的無線測溫軟件。

4.1 Acrel-2000T無線測溫系統(tǒng)結(jié)構(gòu)

Acrel-2000T無線測溫監(jiān)控系統(tǒng)通過RS485總線或以太網(wǎng)與間隔層的設(shè)備直接進行通信（如圖4），系統(tǒng)設(shè)計遵循國際標(biāo)準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。

Acrel-2000T無線測溫監(jiān)控系統(tǒng)具有遙信、遙測、遙控、遙調(diào)、遙設(shè)、事件警示、曲線、棒圖、報表和用戶管理功能?？梢员O(jiān)控?zé)o線測溫系統(tǒng)的設(shè)備運行狀況，實現(xiàn)快速警示響應(yīng)，預(yù)防嚴重故障發(fā)生。

Acrel-2000T無線測溫監(jiān)控系統(tǒng)主要特點是開放式系統(tǒng)結(jié)構(gòu)，硬件兼容性強，軟件移植性好，應(yīng)用功能豐富。該系統(tǒng)具有強大的處理能力，快速的事件響應(yīng)，友好的人機界面，方便的擴充手段。其軟件系統(tǒng)的設(shè)計依據(jù)軟件工程的設(shè)計規(guī)范,模塊劃分合理，接口簡捷明了，主要包括主控模塊、人機界面、圖形組態(tài)、數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)、通信管理等幾大模塊。

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圖4?Acrel-2000T無線測溫系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖

4.2 Acrel-2000T無線測溫系統(tǒng)功能

■實時監(jiān)測

Acrel-2000T無線測溫監(jiān)控軟件人機界面友好，能夠以配電一次圖的形式直觀顯示各測溫節(jié)點的溫度數(shù)據(jù)及有關(guān)故障、告警等信息

■溫度查詢

溫度歷史曲線（1分鐘、5分鐘、60分鐘可選）

■運行報表

查詢各回路設(shè)備運行溫度報表.

■實時告警

壁掛式無線測溫監(jiān)控設(shè)備具有實時警示功能，設(shè)備能夠?qū)囟仍较薜仁录l(fā)出告警。

■設(shè)備提供以下凡種告警方式：

a.彈岀事件報驚窗口.

b.實時語音警示功能，能夠?qū)λ惺录l(fā)出語音告警.

C.短信吿警，可以向指定手機號碼發(fā)送吿警信息短信（需選配短信貓）.

■歷史告警査詢

Acrel-2000T無線測溫監(jiān)控系統(tǒng)能夠?qū)λ袇叹录涗涍M行存儲和管理，方便用戶對系統(tǒng)和告警等事件進行歷史追溯，查詢統(tǒng)計、事故分析。

■用戶權(quán)限管理

Acrel-2000T無線測溫監(jiān)控系統(tǒng)為保障系統(tǒng)安全穩(wěn)定運行，設(shè)置了用戶權(quán)限管理功能。

通過用戶權(quán)限管理能夠防止未經(jīng)授權(quán)的操作（如數(shù)據(jù)庫修改等）。可以定義不同級別用戶的?登錄名、密碼及操作權(quán)限，為系統(tǒng)運行、維護、管理提供可靠的安全保障。

■定值設(shè)置

用于修改高溫定值、超溫定值。

■WEB（可選）

展示頁面顯示變電站數(shù)量、變壓器數(shù)量、監(jiān)測點位數(shù)量等概況信息，?設(shè)備溫度、通信狀態(tài)，用電分析和事件記錄。首頁顯示場站的變壓器數(shù)量、回路個數(shù)、有功功率、無功功率、用電量、事件記錄等概況信息，可通過實時監(jiān)控、變壓器、通信模塊切換到需要查看的界面。

實時數(shù)據(jù)曲線可監(jiān)測各個回路的測點溫度、電壓、電流、功率曲線信息。

接線圖頁面通過一次圖實時反映電氣參數(shù)變化，包括測量量、信號量等信息（信號量?需要斷路器提供輔助觸點支持）。

能耗統(tǒng)計頁面顯示各回路的功率峰值和用電量峰值，功率、電能趨勢曲線，電能環(huán)比，用電排名。

運維管理\通信狀態(tài)顯示監(jiān)測接入系統(tǒng)設(shè)備的通信狀態(tài)。

■手機APP（可選）

設(shè)備數(shù)據(jù)員面顯示各設(shè)備的電參量數(shù)據(jù)、溫度數(shù)據(jù)以及曲線。

4.3 安科瑞ARTM系列無線測溫終端產(chǎn)品選型

安科瑞電氣接點無線測溫方案由無線溫度傳感器、收發(fā)器、顯示單元組成。溫度傳感器直接安裝于斷路器動觸頭、靜觸頭、電纜接頭、母排等發(fā)熱接點，將測溫數(shù)據(jù)通過無線射頻技術(shù)傳至接收裝置，再由接收器485通訊至測溫終端或無線測溫系統(tǒng)（如圖5）。

?圖5?電氣接點在線測溫結(jié)構(gòu)圖

4.3.1?安科瑞無線溫度傳感器

無線溫度傳感器共有5種，分別對應(yīng)螺栓固定、表帶固定、扎帶捆綁、合金片固定等安裝方式。針對不同的變電站要求，可根據(jù)傳感器供電方式以及安裝位置的不同，考慮安裝方便的因素，選擇相匹配的傳感器。

? 無線測溫收發(fā)器共有3種，通過無線射頻方式接收溫度數(shù)據(jù)。收發(fā)器根據(jù)不同的傳感器型號進行匹配，同時傳感器的傳輸距離決定接收裝置能否多柜接收。4.3.2 安科瑞無線收發(fā)器

? 顯示裝置通過RS485連接收發(fā)器，可嵌入式安裝于柜體上，若柜體開孔不便，也可選擇壁掛式安裝于配電室內(nèi)。方便操作人員現(xiàn)場及時查看電氣節(jié)點實時溫度的同時，也可以通過RS485或以太網(wǎng)通訊的方式在后臺系統(tǒng)查看現(xiàn)場情況。4.3.3 安科瑞顯示終端

5 結(jié)論?

開關(guān)觸頭在線測溫裝置利用CT飽和取電技術(shù)使溫度采集部分，不需借助電池的情況就可以實現(xiàn)測溫度采集部分正常工作，溫度顯示部分可以顯示A相、B相、C相上下觸頭及環(huán)境溫度的溫度值，還具有超溫警示，如果超出設(shè)置的溫度上限值則進行超溫警示，提示相關(guān)人員進行檢修或采取其他相應(yīng)措施，將問題消滅在萌芽狀態(tài)，開關(guān)柜開關(guān)觸頭在線測溫裝置在實際使用時溫度采集端無須外部提供電源，因此，開關(guān)柜開關(guān)觸頭在線測溫裝置也可應(yīng)用于戶內(nèi)外高壓線路開關(guān)溫度在線檢測中，對高壓開關(guān)溫升故障的預(yù)防方面有非常重要的意義。

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【參考文獻】

[1]?李國定.電磁場理論基礎(chǔ)[M].清華大學(xué)出版社,2000,8.

[2]?徐榮杰,劉利華,王然冉.輸電線周圍工頻電場的探測問題[J].沈陽建筑工程學(xué)院報,1994,10(4):399~405.

[3]?張馨月,陳爍彬,符林貝,孫光遠,劉建明.開關(guān)柜開關(guān)觸頭在線測溫裝置的研究與設(shè)計.

[4]?安科瑞企業(yè)微電網(wǎng)設(shè)計與應(yīng)用手冊.2020.06版.