淺談基于鉑電阻的高壓隔離開關無源無線測溫系統
更新(xin)時間：2022-01-05
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淮亞利
安科(ke)瑞電氣股份有限公司 上海嘉定 201801
摘要：基于感應取電和無線通信技術，結合隔離開關的結構、工作原理進行在線測溫相關技術的理論分析與驗證，解決在高電壓強電磁環境中在線測溫系統的數據無線傳輸、傳感器工作能源供給、設備高可靠性等方面的難題，通過溫升試驗，分析隔離開關不同影響因素作用下的觸頭溫度分布，在試驗研究隔離開關不同觸頭材料和缺陷情況下的回路電阻，以及回路電阻與接觸溫度的對應關系的基礎上，研制出相應的在線測溫裝置，并在運行的戶外高壓隔離開關上進行應用。提出適用于隔離開關的低成本有效率的觸頭溫度實時監測技術，對及時發現高壓隔離開關觸頭的異常發熱缺陷，對保證設備安全運行、提高供電可靠性具有重要意義。
關鍵詞：高壓隔離開關；鉑電阻；無源無線；實時監測；測溫系統
0引言
近(jin)年來，隨著中(zhong)(zhong)國智能電(dian)(dian)網(wang)建設的(de)(de)不斷深入推進，對電(dian)(dian)網(wang)設備(bei)(bei)智能化和運(yun)行(xing)(xing)(xing)可(ke)靠(kao)性的(de)(de)要求越(yue)來越(yue)高(gao)。隔(ge)(ge)(ge)離(li)開(kai)(kai)關(guan)(guan)是電(dian)(dian)網(wang)中(zhong)(zhong)裝(zhuang)用量大(da)的(de)(de)高(gao)壓(ya)開(kai)(kai)關(guan)(guan)設備(bei)(bei)，運(yun)行(xing)(xing)(xing)環(huan)境惡(e)劣、電(dian)(dian)壓(ya)高(gao)、電(dian)(dian)流大(da)，觸(chu)(chu)頭(tou)溫度(du)會對其(qi)運(yun)行(xing)(xing)(xing)可(ke)靠(kao)性產(chan)生(sheng)(sheng)重(zhong)要的(de)(de)影響(xiang)(xiang)。在電(dian)(dian)網(wang)運(yun)行(xing)(xing)(xing)過(guo)(guo)程中(zhong)(zhong)，由(you)于敞開(kai)(kai)式(shi)隔(ge)(ge)(ge)離(li)開(kai)(kai)關(guan)(guan)的(de)(de)觸(chu)(chu)頭(tou)受外界(jie)環(huan)境影響(xiang)(xiang)較大(da)，因接觸(chu)(chu)面(mian)不潔、觸(chu)(chu)頭(tou)氧(yang)化、電(dian)(dian)弧沖(chong)擊、機械變形松(song)動、合閘不到(dao)位、過(guo)(guo)負(fu)荷等原因造成觸(chu)(chu)頭(tou)接觸(chu)(chu)條件惡(e)化，導致觸(chu)(chu)頭(tou)過(guo)(guo)熱(re)燒毀(hui)甚至停(ting)電(dian)(dian)的(de)(de)事故(gu)時有發生(sheng)(sheng)，嚴重(zhong)影響(xiang)(xiang)電(dian)(dian)網(wang)的(de)(de)安全穩(wen)定(ding)運(yun)行(xing)(xing)(xing)。文獻顯(xian)示，隔(ge)(ge)(ge)離(li)開(kai)(kai)關(guan)(guan)故(gu)障、缺陷(xian)中(zhong)(zhong)，發熱(re)問(wen)題(ti)占60%以上(shang)，因此，對隔(ge)(ge)(ge)離(li)開(kai)(kai)關(guan)(guan)的(de)(de)觸(chu)(chu)頭(tou)溫度(du)進行(xing)(xing)(xing)測量，預(yu)防隔(ge)(ge)(ge)離(li)開(kai)(kai)關(guan)(guan)的(de)(de)過(guo)(guo)熱(re)性故(gu)障。
目前常用的(de)(de)(de)(de)測(ce)(ce)(ce)(ce)(ce)(ce)溫(wen)(wen)方(fang)(fang)法主(zhu)要(yao)有接(jie)觸(chu)式(shi)測(ce)(ce)(ce)(ce)(ce)(ce)溫(wen)(wen)、非接(jie)觸(chu)式(shi)測(ce)(ce)(ce)(ce)(ce)(ce)溫(wen)(wen)(如紅(hong)外(wai)線(xian)測(ce)(ce)(ce)(ce)(ce)(ce)溫(wen)(wen)等(deng))、光纖測(ce)(ce)(ce)(ce)(ce)(ce)溫(wen)(wen)等(deng)。接(jie)觸(chu)式(shi)測(ce)(ce)(ce)(ce)(ce)(ce)溫(wen)(wen)通過(guo)熱傳導直接(jie)測(ce)(ce)(ce)(ce)(ce)(ce)量被(bei)(bei)測(ce)(ce)(ce)(ce)(ce)(ce)物體(ti)的(de)(de)(de)(de)溫(wen)(wen)度，主(zhu)要(yao)采(cai)用熱電(dian)(dian)偶、熱電(dian)(dian)阻、半導體(ti)溫(wen)(wen)度傳感器等(deng)溫(wen)(wen)度監測(ce)(ce)(ce)(ce)(ce)(ce)方(fang)(fang)法，傳統(tong)的(de)(de)(de)(de)熱電(dian)(dian)偶或熱電(dian)(dian)阻測(ce)(ce)(ce)(ce)(ce)(ce)溫(wen)(wen)方(fang)(fang)法技術成(cheng)(cheng)熟，性(xing)能可靠，測(ce)(ce)(ce)(ce)(ce)(ce)溫(wen)(wen)精度高，但無源化(hua)和無線(xian)通信(xin)抗干擾(rao)的(de)(de)(de)(de)能力(li)的(de)(de)(de)(de)問(wen)題還有待解(jie)決。紅(hong)外(wai)測(ce)(ce)(ce)(ce)(ce)(ce)溫(wen)(wen)技術主(zhu)要(yao)基于被(bei)(bei)測(ce)(ce)(ce)(ce)(ce)(ce)物體(ti)的(de)(de)(de)(de)紅(hong)外(wai)特征，應用紅(hong)外(wai)成(cheng)(cheng)像儀(yi)或紅(hong)外(wai)測(ce)(ce)(ce)(ce)(ce)(ce)溫(wen)(wen)儀(yi)進行(xing)非接(jie)觸(chu)測(ce)(ce)(ce)(ce)(ce)(ce)量，主(zhu)要(yao)用于線(xian)路(lu)巡檢(jian)，變(bian)電(dian)(dian)站(zhan)高壓(ya)設備例行(xing)巡檢(jian)，但紅(hong)外(wai)線(xian)穿透力(li)弱，需要(yao)近(jin)距(ju)離測(ce)(ce)(ce)(ce)(ce)(ce)量，很大程度上限制(zhi)了紅(hong)外(wai)成(cheng)(cheng)像儀(yi)在高壓(ya)戶外(wai)設備上的(de)(de)(de)(de)應用。光纖測(ce)(ce)(ce)(ce)(ce)(ce)溫(wen)(wen)是將光纖纏(chan)繞(rao)在被(bei)(bei)測(ce)(ce)(ce)(ce)(ce)(ce)設備的(de)(de)(de)(de)表面，以光作為溫(wen)(wen)度變(bian)化(hua)的(de)(de)(de)(de)載(zai)體(ti)，采(cai)用有線(xian)通信(xin)方(fang)(fang)式(shi)，把測(ce)(ce)(ce)(ce)(ce)(ce)得的(de)(de)(de)(de)溫(wen)(wen)度信(xin)息傳給監測(ce)(ce)(ce)(ce)(ce)(ce)中(zhong)心，對于戶外(wai)高壓(ya)開關而言，存在安全隱患。
本(ben)文結合(he)隔離開關的(de)(de)(de)(de)結構、工作(zuo)原(yuan)理開展在線測(ce)溫相關技(ji)術的(de)(de)(de)(de)理論分析(xi)與試驗驗證，解決(jue)在高(gao)電壓強電磁環境中在線測(ce)溫系統數據的(de)(de)(de)(de)無線傳(chuan)輸、傳(chuan)感器工作(zuo)的(de)(de)(de)(de)能源供給、設備(bei)高(gao)可靠性等方面的(de)(de)(de)(de)難題，并(bing)研制出相應(ying)的(de)(de)(de)(de)在線測(ce)溫裝置在運行的(de)(de)(de)(de)戶外(wai)高(gao)壓隔離開關上實現應(ying)用(yong)。
1無源(yuan)無線高壓(ya)隔(ge)離開(kai)關(guan)測(ce)溫系統
高壓(ya)(ya)(ya)隔(ge)離開關(guan)是(shi)電力(li)系統中(zhong)裝用(yong)量大、應用(yong)廣泛的高壓(ya)(ya)(ya)開關(guan)設(she)備，根據(ju)中(zhong)國電力(li)科(ke)學研(yan)究院有限(xian)公(gong)司統計(ji)的電網公(gong)司高壓(ya)(ya)(ya)開關(guan)設(she)備裝用(yong)情況(kuang)，72.5kV及以(yi)上電壓(ya)(ya)(ya)等級的高壓(ya)(ya)(ya)隔(ge)離開關(guan)裝用(yong)量是(shi)高壓(ya)(ya)(ya)斷路器裝用(yong)量的4倍(bei)左右，且價格(ge)相對較低，運行環(huan)境為高電壓(ya)(ya)(ya)、大電流、強電磁場(chang)，長期暴露于戶外面臨各種惡(e)劣天氣，鑒于以(yi)上應用(yong)需求，本文(wen)研(yan)究了一種低成本、效率(lv)、抗干(gan)擾的能力(li)強、環(huan)境適應性能好的高壓(ya)(ya)(ya)隔(ge)離開關(guan)溫度監(jian)測系統。該系統由無線測溫終端(duan)、數據(ju)集中(zhong)處理器和(he)后臺監(jian)控(kong)中(zhong)心3部分組成，如圖1所(suo)示。
圖1無源無線高壓(ya)隔離開(kai)關溫(wen)度監測系統
無(wu)線測(ce)溫(wen)裝置的(de)(de)研發涉及電流(liu)互感(gan)器(TA)取電裝置的(de)(de)設計、鉑(Pt)電阻溫(wen)度(du)傳感(gan)器溫(wen)度(du)信號監測(ce)、模擬信號采集及數(shu)(shu)據處理(li)、數(shu)(shu)據無(wu)線通信采集等各種(zhong)技術(shu)。為了提(ti)高測(ce)溫(wen)系統的(de)(de)環境適應性(xing)(xing)和運(yun)行可靠(kao)性(xing)(xing)，項(xiang)目設計時盡量采用集成芯片，減少分(fen)立元器件數(shu)(shu)量，對(dui)系統的(de)(de)每一部分(fen)都要(yao)周密考慮、精心設計，從(cong)數(shu)(shu)據采集系統始端(duan)到末端(duan)逐個環節進(jin)行問題(ti)分(fen)析，根據分(fen)析結(jie)果以及經驗給出解決問題(ti)的(de)(de)實用技術(shu)。
2無源無線測溫裝置(zhi)
無(wu)源(yuan)無(wu)線(xian)(xian)(xian)測溫(wen)(wen)技術目前常(chang)用的方法有聲表(biao)面波(bo)技術和感應取電(dian)技術。本文采(cai)用感應取電(dian)技術，設(she)計的無(wu)線(xian)(xian)(xian)無(wu)源(yuan)測溫(wen)(wen)裝置(zhi)主要由感應取電(dian)裝置(zhi)、Pt電(dian)阻溫(wen)(wen)度傳感器測溫(wen)(wen)單(dan)元和無(wu)線(xian)(xian)(xian)發射電(dian)路組(zu)成(cheng)。本裝置(zhi)通過(guo)充分運用單(dan)片(pian)機內部資源(yuan)，對多種參數測量、處理和傳輸等進行了(le)研究，設(she)計了(le)一套基(ji)于TA取電(dian)、信號(hao)采(cai)集、信號(hao)處理、無(wu)線(xian)(xian)(xian)通信的無(wu)線(xian)(xian)(xian)測溫(wen)(wen)裝置(zhi)，如圖2所(suo) 示。
感應(ying)取(qu)電(dian)裝置的(de)原理(li)是利用電(dian)磁(ci)波(bo)進行能量(liang)無(wu)(wu)線(xian)傳遞，并通過控(kong)制和調(diao)理(li)電(dian)路實現穩定電(dian)壓輸出；溫度檢測(ce)電(dian)路主要檢測(ce)來自(zi)Pt電(dian)阻(zu)的(de)溫度數(shu)據(ju)；無(wu)(wu)線(xian)發(fa)射電(dian)路將(jiang)溫度數(shu)據(ju)通過433MHz無(wu)(wu)線(xian)方式(shi)傳送至數(shu)據(ju)集(ji)中(zhong)處理(li)器，無(wu)(wu)線(xian)通信距離達(da)300m。系(xi)統(tong)總體方案設計框(kuang)圖如圖3所示。
圖2無線無源測溫裝置外形 
圖(tu)3系統(tong)總體方案設計(ji)框圖(tu)
2.1感應取電技術
感(gan)(gan)應取電(dian)(dian)裝(zhuang)置與溫度檢(jian)測電(dian)(dian)路采用一(yi)體(ti)化(hua)設(she)計，安裝(zhuang)時固定(ding)(ding)在高(gao)壓(ya)導體(ti)上，并(bing)將(jiang)高(gao)壓(ya)導體(ti)穿過取能傳(chuan)感(gan)(gan)器(qi)，為便于安裝(zhuang)，本(ben)文將(jiang)取能傳(chuan)感(gan)(gan)器(qi)設(she)計為卡扣式。取能傳(chuan)感(gan)(gan)器(qi)通(tong)(tong)過電(dian)(dian)磁感(gan)(gan)應提供(gong)穩(wen)定(ding)(ding)的電(dian)(dian)源輸出，并(bing)且通(tong)(tong)過控制和(he)調理電(dian)(dian)路在短路電(dian)(dian)流及沖擊電(dian)(dian)流下(xia)實現(xian)自我保護(hu)，從(cong)而實現(xian)長期(qi)低熱(re)耗穩(wen)定(ding)(ding)運行，是解決高(gao)壓(ya)設(she)備智(zhi)能化(hua)傳(chuan)感(gan)(gan)器(qi)供(gong)能難題的較好選(xuan)擇。
感(gan)(gan)應取電(dian)(dian)(dian)技術原(yuan)理與電(dian)(dian)(dian)流互感(gan)(gan)器(qi)類似(si)，能夠很好地(di)解(jie)決傳感(gan)(gan)器(qi)的(de)供電(dian)(dian)(dian)問題，且體積小、安裝(zhuang)方便(bian)。感(gan)(gan)應取電(dian)(dian)(dian)裝(zhuang)置的(de)電(dian)(dian)(dian)路(lu)(lu)主要包括隔離穩壓電(dian)(dian)(dian)路(lu)(lu)、取電(dian)(dian)(dian)調節(jie)保護(hu)電(dian)(dian)(dian)路(lu)(lu)和整流濾波模塊。取電(dian)(dian)(dian)線(xian)圈從高壓導體上感(gan)(gan)應出(chu)交流電(dian)(dian)(dian)壓，經過3個電(dian)(dian)(dian)路(lu)(lu)的(de)調理后(hou)，可(ke)以輸出(chu)穩定的(de)直流電(dian)(dian)(dian)壓給測溫傳感(gan)(gan)器(qi)使用(yong)。其原(yuan)理如圖4所示。
感(gan)應(ying)取(qu)電(dian)(dian)裝置(zhi)通過取(qu)能互感(gan)器從(cong)高(gao)(gao)壓(ya)導體上(shang)獲取(qu)電(dian)(dian)能，但(dan)電(dian)(dian)壓(ya)和(he)電(dian)(dian)流擾動(dong)較大，所(suo)以設計了取(qu)電(dian)(dian)電(dian)(dian)源(yuan)模塊，對(dui)其進行整流濾波(bo)處理(li)并實現隔離穩(wen)壓(ya)輸(shu)出(chu)。取(qu)電(dian)(dian)電(dian)(dian)源(yuan)模塊內設置(zhi)取(qu)電(dian)(dian)調節保護(hu)電(dian)(dian)路，不(bu)僅能實時調節和(he)限制(zhi)輸(shu)入模塊的電(dian)(dian)能，而(er)且能吸收因雷(lei)擊等特殊情況引起的瞬間(jian)大電(dian)(dian)流，保證取(qu)電(dian)(dian)電(dian)(dian)源(yuan)模塊在高(gao)(gao)壓(ya)導體電(dian)(dian)流不(bu)穩(wen)定時仍能輸(shu)出(chu)穩(wen)定的電(dian)(dian)壓(ya)。
圖4感應取電原理
影響取(qu)能(neng)互感器輸(shu)(shu)出(chu)功(gong)率的(de)因素有2點：(1)高壓(ya)導體上的(de)電(dian)流大(da)小；(2)取(qu)能(neng)裝(zhuang)置的(de)輸(shu)(shu)出(chu)功(gong)率。電(dian)流越大(da)，取(qu)能(neng)裝(zhuang)置輸(shu)(shu)出(chu)的(de)功(gong)率也越大(da)；另(ling)外(wai)，取(qu)電(dian)電(dian)源模塊輸(shu)(shu)出(chu)電(dian)壓(ya)越大(da)，輸(shu)(shu)出(chu)總功(gong)率也越大(da)。
感(gan)應取電裝置可以根據高壓導體的電流大小(xiao)和測溫傳感(gan)器所需(xu)的功(gong)率調節工(gong)作(zuo)模(mo)式(shi)，3種工(gong)作(zuo)模(mo)式(shi)主要(yao)有待(dai)機模(mo)式(shi)、間斷工(gong)作(zuo)模(mo)式(shi)、正常工(gong)作(zuo)模(mo)式(shi)。
(1)當隔離開(kai)關高壓導體的電(dian)(dian)流非常(chang)小(xiao)，不能提供模塊(kuai)啟動所需消耗的電(dian)(dian)能時，取電(dian)(dian)裝置(zhi)會(hui)處于待(dai)機(ji)狀態，此時輸出電(dian)(dian)壓為(wei)(wei)零(ling)，為(wei)(wei)待(dai)機(ji)模式，這種情況(kuang)下隔離開(kai)關一般(ban)為(wei)(wei)停(ting)電(dian)(dian)狀態，不需要(yao)測(ce)溫。
(2)當隔(ge)離開關(guan)高壓導體有一定(ding)的電流，可以(yi)支持模(mo)塊啟動，但(dan)不足以(yi)長期支持測溫傳(chuan)感器正常(chang)工(gong)(gong)作時(shi)，取電裝置會處(chu)于間斷(duan)工(gong)(gong)作狀態，此時(shi)輸(shu)出電壓值為額(e)定(ding)輸(shu)出電壓和(he)OV跳躍變化的方波，為間斷(duan)工(gong)(gong)作模(mo)式，這種(zhong)情況(kuang)下隔(ge)離開關(guan)可能處(chu)于調試或者試驗狀態。
(3)當隔離開關高壓(ya)(ya)導體的電流足夠大，可(ke)以支持(chi)測(ce)溫傳感(gan)器長(chang)期工作時(shi)(shi)，取電裝置正常(chang)輸(shu)出測(ce)溫傳感(gan)器所需(xu)(xu)的功(gong)率，輸(shu)出穩(wen)定的電壓(ya)(ya)，為正常(chang)工作模式，這種情況下(xia)隔離開關處于正常(chang)運行(xing)狀態，需(xu)(xu)實時(shi)(shi)監測(ce)溫度。
2.2 Pt電阻溫(wen)度傳感器(qi)接觸式測(ce)溫(wen)單元
采(cai)用基于Pt電(dian)阻的無源無線溫(wen)(wen)度監(jian)測(ce)(ce)(ce)裝(zhuang)置，可實(shi)(shi)現變電(dian)站隔離開關易發熱(re)部位溫(wen)(wen)度實(shi)(shi)時在線監(jian)測(ce)(ce)(ce)。在隔離開關的導電(dian)臂(bei)上(shang)埋設熱(re)電(dian)偶(ou)或熱(re)電(dian)阻等測(ce)(ce)(ce)溫(wen)(wen)傳(chuan)感器進(jin)行溫(wen)(wen)度測(ce)(ce)(ce)量(liang)，這種(zhong)方法(fa)是接觸式測(ce)(ce)(ce)溫(wen)(wen)，其測(ce)(ce)(ce)量(liang)度高，測(ce)(ce)(ce)量(liang)范圍大(da)，不受中間介(jie)質影響，可以實(shi)(shi)現微(wei)功耗測(ce)(ce)(ce)量(liang)。
Pt100是(shi)一種廣(guang)泛應用(yong)的(de)(de)金屬(shu)熱電(dian)阻，在–50~600℃時測(ce)溫(wen)精度高，穩定性好，抗(kang)干的(de)(de)擾(rao)能力強。本文從(cong)測(ce)溫(wen)系(xi)統(tong)(tong)的(de)(de)運行穩定性、可(ke)靠(kao)性出發，為降低開發成(cheng)本、擴(kuo)大適用(yong)范(fan)圍(wei)，設計了(le)一種以Pt電(dian)阻為溫(wen)度信號(hao)采集元件(jian)的(de)(de)接觸(chu)式傳(chuan)感器溫(wen)度測(ce)量系(xi)統(tong)(tong)。 ;
Pt電(dian)(dian)阻(zu)的(de)電(dian)(dian)阻(zu)值與溫(wen)(wen)度(du)成非(fei)線(xian)(xian)性關系，本文通過對Pt測(ce)溫(wen)(wen)方(fang)(fang)法(fa)的(de)研究，以(yi)運算放(fang)大(da)器(qi)電(dian)(dian)路(lu)為校正補償方(fang)(fang)法(fa)，結合線(xian)(xian)性插值軟校正方(fang)(fang)法(fa)，進行非(fei)線(xian)(xian)性校正，有(you)效地解決Pt電(dian)(dian)阻(zu)測(ce)溫(wen)(wen)電(dian)(dian)路(lu)的(de)非(fei)線(xian)(xian)性誤差問(wen)題，提高(gao)了測(ce)量(liang)精度(du)，測(ce)溫(wen)(wen)電(dian)(dian)路(lu)如(ru)圖5所示。Pt電(dian)(dian)阻(zu)采用(yong)PC工程塑料封裝，抗高(gao)強度(du)跌落和震動，防浸泡(pao)、防沖擊(ji)，滿(man)足工業環境要求。
圖(tu)5兩線制接法橋式測(ce)溫電路(lu)
2.3無線發(fa)射電(dian)路測溫(wen)裝置數據(ju)采(cai)集方案
本文(wen)研制的測溫裝置(zhi)通過安裝在高(gao)壓(ya)隔離開關觸頭(tou)上的Pt100溫度傳感(gan)器(qi)(qi)(qi)，連(lian)續(xu)測量隔離開關觸頭(tou)溫度，對(dui)觸頭(tou)的運行狀態進行實時監(jian)測，通過433MHz無(wu)線(xian)通信(xin)方式(shi)發送給(gei)數(shu)據(ju)(ju)采(cai)集(ji)器(qi)(qi)(qi)處(chu)理(li)，數(shu)據(ju)(ju)集(ji)中(zhong)處(chu)理(li)器(qi)(qi)(qi)顯示當前溫度，并把(ba)測量結果通過無(wu)線(xian)通信(xin)上傳到監(jian)控(kong)中(zhong)心，由后(hou)臺監(jian)控(kong)中(zhong)心數(shu)據(ju)(ju)庫服務器(qi)(qi)(qi)實時進行數(shu)據(ju)(ju)分析和預測。
3數據集中處理器和后(hou)臺(tai)監控中心
監控(kong)中(zhong)(zhong)心接(jie)收(shou)到(dao)(dao)各(ge)個監測點的現場數據(ju)后，分析確定各(ge)個監測點的數據(ju)是否正常。當(dang)有(you)數據(ju)異常發生，及(ji)時(shi)給出相關(guan)提(ti)示(shi)(shi)，并通過局域網傳送(song)到(dao)(dao)監控(kong)中(zhong)(zhong)心，保存到(dao)(dao)數據(ju)庫中(zhong)(zhong)，同(tong)時(shi)顯示(shi)(shi)在不同(tong)的計算(suan)機屏幕上，并且根(gen)據(ju)告警情況提(ti)示(shi)(shi)告警，將相關(guan)數據(ju)發送(song)到(dao)(dao)不同(tong)的工(gong)作站上。
根(gen)據DL/T664—2016《帶電設(she)備(bei)紅外診斷應用規(gui)范(fan)》和《變電設(she)備(bei)標準缺(que)陷庫》，高(gao)壓(ya)隔離(li)開關(guan)過(guo)熱(re)缺(que)陷可分為(wei)3類：(1)危急缺(que)陷：隔離(li)開關(guan)過(guo)熱(re)點(dian)溫度(du)超過(guo)DL/T593—2016《高(gao)壓(ya)開關(guan)設(she)備(bei)和控制設(she)備(bei)標準的共用技術要(yao)求(qiu)》規(gui)定(ding)的允許(xu)溫度(du)的缺(que)陷；(2)嚴重缺(que)陷：設(she)備(bei)過(guo)熱(re)程度(du)較(jiao)重，溫差較(jiao)大(da)、溫度(du)場分布梯(ti)度(du)較(jiao)大(da)的缺(que)陷；(3)一般缺(que)陷：有(you)一定(ding)溫差，溫度(du)場有(you)一定(ding)梯(ti)度(du)，但不會引起事故的缺(que)陷。
根據(ju)DL/T664—2016和DL/T593—2016要(yao)求(qiu)，綜合(he)分析(xi)提出隔(ge)離(li)開關過熱(re)缺(que)陷(xian)判斷(duan)依據(ju)如下：(1)具(ju)有合(he)格鍍(du)銀層的(de)隔(ge)離(li)開關觸(chu)頭(tou)，溫度(du)>90℃為(wei)嚴(yan)重(zhong)缺(que)陷(xian)，溫度(du)>130℃為(wei)危(wei)急缺(que)陷(xian)；(2)接(jie)頭(tou)和線夾，溫度(du)>80℃為(wei)嚴(yan)重(zhong)缺(que)陷(xian)，溫度(du)>110℃為(wei)危(wei)急缺(que)陷(xian)；(3)裸銅、裸銅合(he)金或涂有不合(he)格鍍(du)銀層的(de)隔(ge)離(li)開關觸(chu)頭(tou)，溫度(du)>65℃為(wei)嚴(yan)重(zhong)缺(que)陷(xian)，溫度(du)>105℃為(wei)危(wei)急缺(que)陷(xian)。
根據(ju)上述判據(ju)，在(zai)(zai)后臺(tai)監(jian)(jian)控中(zhong)心設置報警(jing)閾(yu)值，對變(bian)電站(zhan)高(gao)壓隔(ge)離開(kai)關觸(chu)頭(tou)等(deng)易(yi)發(fa)(fa)熱部(bu)位實現(xian)溫度在(zai)(zai)線監(jian)(jian)測(ce)，發(fa)(fa)現(xian)溫度異常時進(jin)行預警(jing)，能夠有效杜絕變(bian)電站(zhan)火災或(huo)停電事故的發(fa)(fa)生。
4試(shi)驗驗證
文(wen)獻(xian)顯示，隔離開關(guan)導(dao)電(dian)回路發(fa)熱(re)部位主要(yao)集中(zhong)在觸(chu)(chu)頭(tou)(tou)接觸(chu)(chu)部位，導(dao)致發(fa)熱(re)的原因(yin)主要(yao)有：(1)觸(chu)(chu)頭(tou)(tou)接觸(chu)(chu)面鍍層脫落，導(dao)體腐蝕或表面臟污引起的接觸(chu)(chu)不(bu)(bu)(bu)良；(2)觸(chu)(chu)頭(tou)(tou)材(cai)質(zhi)不(bu)(bu)(bu)良，接觸(chu)(chu)電(dian)阻(zu)變(bian)大，導(dao)致觸(chu)(chu)頭(tou)(tou)發(fa)熱(re)；(3)合(he)閘(zha)不(bu)(bu)(bu)到位，觸(chu)(chu)頭(tou)(tou)夾(jia)緊力不(bu)(bu)(bu)足(zu)，導(dao)致觸(chu)(chu)頭(tou)(tou)發(fa)熱(re)。
本文依托GW6-252型隔(ge)(ge)離(li)(li)開(kai)關(見圖6)，根據隔(ge)(ge)離(li)(li)開(kai)關觸頭(tou)發(fa)熱原因，人(ren)為(wei)設置(zhi)了(le)3類缺陷，進行(xing)了(le)不同觸頭(tou)材(cai)質、不同表面臟(zang)污程度、不同夾緊力的(de)溫(wen)(wen)升試驗(yan)(yan)，通過大量實(shi)際測試，驗(yan)(yan)證無(wu)源無(wu)線實(shi)時溫(wen)(wen)度監測裝置(zhi)的(de)各項性能，并(bing)得出了(le)不同缺陷情況下隔(ge)(ge)離(li)(li)開(kai)關溫(wen)(wen)度變(bian)化曲線，如圖7~9所示。
由圖(tu)7可知：在(zai)夾緊力(li)為(wei)(wei)400~600N時(shi)(shi)，接觸電阻(zu)變(bian)(bian)化不明顯(xian)，從25.8℃變(bian)(bian)化為(wei)(wei)26.3℃；夾緊力(li)為(wei)(wei)200N附近時(shi)(shi)，溫升有(you)了一定的(de)提高(gao)。夾緊力(li)會影響動靜觸頭接觸面積，而接觸面積變(bian)(bian)小，使接觸電阻(zu)變(bian)(bian)大，導致溫度微弱的(de)提升。
圖6GW6B-252隔離開關試驗平臺
圖7不同夾緊(jin)力(li)熱點溫升
圖8不同(tong)污穢、不同(tong)夾(jia)緊力熱點(dian)溫升
圖9不同蝕點程(cheng)度熱(re)點溫(wen)升(sheng)
從圖8可以明顯看出(chu)，相較于(yu)表面狀態正常情況下接觸(chu)壓力對溫(wen)升的影響，污(wu)穢缺陷(xian)對熱點(dian)溫(wen)升有顯著(zhu)的影響。
由圖9看出：在輕度蝕點情況下，熱點的穩態溫升為26.6℃；在重度蝕點的情況下，熱點的穩態溫升為27.1℃。由此說明，蝕點對GW6B型隔離開關的穩態溫升影響不大，原因是GW6B型隔離開關閉合時接觸面積比較大，蝕點對應的面積相較于實際接觸的面積很小，對接觸電阻的影響也很小。在外加相同電流的情況下，熱點的穩態溫升和正常情況下的溫升情況接近。
5.5.3測溫通訊終端(溫度顯示儀)選型
5安科瑞無(wu)線測溫監控系統及在線測溫產品(pin)介紹
5.1概述
開(kai)(kai)關柜(ju)溫(wen)度(du)在線(xian)監(jian)測(ce)系統是(shi)基于470MHz無線(xian)測(ce)溫(wen)技術開(kai)(kai)發的針對開(kai)(kai)關柜(ju)進(jin)行測(ce)溫(wen)的系統，可對開(kai)(kai)關柜(ju)分別為母線(xian)排、上下觸頭、電纜接頭，柜(ju)體表面等部位溫(wen)度(du)進(jin)行實時監(jian)測(ce)，方便運(yun)維人員及遠程(cheng)監(jian)控中(zhong)心掌握現場設備(bei)運(yun)行情(qing)況。
5.2應用場(chang)所
變(bian)電(dian)所，配電(dian)室，箱變(bian)等
5.3系統架構
開(kai)關(guan)柜(ju)無線(xian)測(ce)溫(wen)(wen)系統由無線(xian)溫(wen)(wen)度傳感(gan)器(qi)、測(ce)溫(wen)(wen)通訊終端(溫(wen)(wen)度顯(xian)示儀(yi))、溫(wen)(wen)度監(jian)測(ce)預警工作(zuo)站三部分組成，
5.4系統功能
5.4.1實時監測
Acrel-2000T無線測(ce)溫監控軟件人(ren)機(ji)界面友好，能夠(gou)以配電(dian)一次(ci)圖的形式(shi)直(zhi)觀(guan)顯示(shi)各測(ce)溫節點的溫度(du)數據及有關故(gu)障、告警等信息。
5.4.2溫(wen)度(du)查詢(xun)
溫度歷史曲(qu)線(1分(fen)(fen)鐘(zhong)、5分(fen)(fen)鐘(zhong)、60分(fen)(fen)鐘(zhong)可選)：
5.4.3運行報表
查(cha)詢(xun)各回路設備(bei)運行(xing)溫度(du)報(bao)表。
5.4.4實時(shi)報(bao)警
壁掛式無(wu)線(xian)測(ce)溫監控設(she)備具(ju)有實時報警(jing)功能，設(she)備能夠對溫度越限(xian)等事件(jian)發(fa)出警(jing)告。設(she)備提供(gong)以(yi)下(xia)幾(ji)種告警(jing)方式：
1)彈出(chu)事(shi)件報(bao)警窗(chuang)口。
2)實時語(yu)音報警功能，能夠對所有(you)事(shi)件發出語(yu)音告警。
3)短(duan)信(xin)警告。可以向zhi定號碼(ma)發送(song)告警信(xin)息短(duan)信(xin)(需選配短(duan)xin貓(mao))。
5.4.5歷史告警查詢
Acrel-2000T無線測溫監控系統(tong)能夠(gou)對(dui)所(suo)有告警事(shi)件(jian)記錄進(jin)行存儲(chu)和管理，方便用戶(hu)對(dui)系統(tong)和告警等(deng)事(shi)件(jian)進(jin)行歷史追溯，查(cha)詢(xun)統(tong)計、事(shi)故分析。
5.4.6用戶(hu)權(quan)限管理
Acrel-2000T無線測溫監(jian)控(kong)系(xi)統(tong)為保障系(xi)統(tong)安全(quan)穩(wen)定運行，設置了用戶(hu)(hu)權(quan)限(xian)(xian)管(guan)理功(gong)能(neng)(neng)。通過用戶(hu)(hu)權(quan)限(xian)(xian)管(guan)理能(neng)(neng)夠防止未經授權(quan)的(de)操(cao)(cao)作(如數(shu)據庫修(xiu)改等)。可(ke)以定義不(bu)同(tong)級別用戶(hu)(hu)的(de)登錄名、密碼及操(cao)(cao)作權(quan)限(xian)(xian)，為系(xi)統(tong)運行、維護(hu)、管(guan)理提供可(ke)靠的(de)安全(quan)保障。
5.4.7定值設置
用于修改高溫定(ding)值(zhi)、超溫定(ding)值(zhi)。
WEB，手機APP(可選)：
通(tong)過網zhi和手機APP展示頁面顯示變電站數量、變壓器數量、監測點位數量等概況信息，設備溫度、通信狀態，用電分析和事件記錄。
5.5.產(chan)品(pin)選型
5.5.1無線測溫傳(chuan)感器(qi)選型
5.5.2收發(fa)器(qi)選型
5.5.3測溫通訊終端(溫度顯示儀)選型
5.6典型配置(zhi)方案
5.6.1高低壓柜(ju)內電氣接(jie)點無線(xian)測溫(單(dan)柜(ju)就地顯示)
a)配置方案
說(shuo)明：ARTM-Pn通過RS485接(jie)口(kou)連接(jie)ATC實現開關柜溫度集(ji)中顯示，可接(jie)收60只無線溫度傳感(gan)器(qi)
ATE100/100M/200/400/100P/200P。
b)安裝實例 
5.6.2高(gao)壓(ya)柜內(nei)電氣接點無線測溫帶(dai)操(cao)顯功能(單柜就(jiu)地顯示) ;
a)配置方案
說明：ASD320通(tong)過(guo)RS485接口連接ATC實現開關柜溫(wen)度(du)(du)集中顯示，可接收12只無(wu)線(xian)溫(wen)度(du)(du)傳感器ATE100/100M/200/400/100P/200P。
b)安裝實(shi)例
5.6.3高低壓(ya)柜內電氣接點無(wu)線測溫(集中就地(di)顯(xian)(xian)示/就地(di)無(wu)顯(xian)(xian)示)
a)配置方案
說明(ming)：觸摸屏通過RS485接(jie)口連接(jie)ATC實現開關柜溫(wen)度集中(zhong)顯示(shi)，可接(jie)收240只(zhi)無線溫(wen)度傳(chuan)(chuan)感器(qi)ATE100/100M/200/400/100P/200P。如果現場不需要就地顯示(shi)，可以直接(jie)通過ATC的(de)RS485接(jie)口，把數據傳(chuan)(chuan)送(song)到值班(ban)室的(de)遠程溫(wen)度監控(kong)系統。
b)安裝實例
5.6.4就地壁掛式集中顯示方案(適用于改造，不方便(bian)在(zai)柜子上加裝顯示屏的(de)現場)
方案一：Acrel-2000T/A就地集中顯示：
說明：Acrel-2000/A通過RS485接口連接ATC實現開(kai)關柜溫度集(ji)中顯(xian)示，可接收240只無線溫度傳感器ATE100/100M/200/400/100P/200P。
方案二：Acrel-2000T/B就地集中顯示：
說(shuo)明(ming)：Acrel-2000T/B不(bu)僅可(ke)(ke)以(yi)(yi)通過(guo)RS485連(lian)接多種ATC收(shou)發器接收(shou)所有型號傳感器實(shi)現集(ji)中顯示(shi)，還(huan)可(ke)(ke)以(yi)(yi)通訊連(lian)接配電(dian)室內無線測(ce)溫(wen)相關就地顯示(shi)裝置實(shi)現集(ji)中顯示(shi)，同時還(huan)可(ke)(ke)以(yi)(yi)連(lian)接配電(dian)室內智能(neng)操控、微機保護、電(dian)力儀(yi)表等(deng)電(dian)力監控設備進(jin)行監測(ce)。
5.6.5低壓(ya)電氣接點有線測溫、變壓(ya)器繞組測溫
a)配置(zhi)方案
說明(ming)：ARTM-8溫度巡檢儀可配8路Pt100傳(chuan)感(gan)(gan)器，有線連(lian)接，Pt100傳(chuan)感(gan)(gan)器客戶自配，測量低壓(ya)電氣(qi)接點(dian)時Pt100傳(chuan)感(gan)(gan)器需做好絕緣處理。
b)安裝實(shi)例(li)
6總結
通(tong)過(guo)(guo)將無(wu)線(xian)(xian)(xian)(xian)測(ce)溫(wen)(wen)終(zhong)端(duan)(duan)與(yu)感(gan)應(ying)取(qu)電(dian)裝(zhuang)置安裝(zhuang)在高(gao)(gao)壓(ya)(ya)隔(ge)離(li)開關上，由感(gan)應(ying)取(qu)電(dian)裝(zhuang)置通(tong)過(guo)(guo)電(dian)磁互感(gan)的(de)(de)(de)方式從高(gao)(gao)壓(ya)(ya)隔(ge)離(li)開關上獲取(qu)電(dian)能，并提供給無(wu)線(xian)(xian)(xian)(xian)測(ce)溫(wen)(wen)終(zhong)端(duan)(duan)，對高(gao)(gao)壓(ya)(ya)導體電(dian)流(liu)變(bian)化適(shi)應(ying)能力強，實(shi)現無(wu)線(xian)(xian)(xian)(xian)測(ce)溫(wen)(wen)的(de)(de)(de)無(wu)源化，提高(gao)(gao)了安全性(xing)。無(wu)線(xian)(xian)(xian)(xian)測(ce)溫(wen)(wen)終(zhong)端(duan)(duan)內的(de)(de)(de)Pt電(dian)阻溫(wen)(wen)度(du)傳感(gan)器與(yu)高(gao)(gao)壓(ya)(ya)隔(ge)離(li)開關直(zhi)接(jie)接(jie)觸(chu)，對于目前應(ying)用較多(duo)(duo)的(de)(de)(de)非接(jie)觸(chu)、非實(shi)時(shi)監測(ce)的(de)(de)(de)紅(hong)外測(ce)溫(wen)(wen)方式來說，更加有效準(zhun)確；相(xiang)比(bi)光纖有線(xian)(xian)(xian)(xian)測(ce)溫(wen)(wen)方式，環(huan)境適(shi)應(ying)性(xing)更強。通(tong)過(guo)(guo)數據集(ji)中處理器擴大無(wu)線(xian)(xian)(xian)(xian)測(ce)溫(wen)(wen)終(zhong)端(duan)(duan)與(yu)后(hou)臺(tai)監控(kong)(kong)中心的(de)(de)(de)通(tong)信范(fan)圍，可以容納(na)多(duo)(duo)臺(tai)終(zhong)端(duan)(duan)同(tong)時(shi)進(jin)行測(ce)溫(wen)(wen)，實(shi)時(shi)性(xing)高(gao)(gao)。本(ben)文的(de)(de)(de)研究(jiu)成(cheng)果適(shi)用于變(bian)電(dian)站(zhan)高(gao)(gao)壓(ya)(ya)隔(ge)離(li)開關的(de)(de)(de)實(shi)時(shi)溫(wen)(wen)度(du)監控(kong)(kong)，具有精(jing)度(du)高(gao)(gao)、低成(cheng)本(ben)、直(zhi)觀(guan)可靠以及安裝(zhuang)方便(bian)等(deng)優點。 參考文獻
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作者簡介：淮亞利，女，安(an)科瑞電氣股份(fen)有限公司，主要從事無線(xian)測溫(wen)系統的研發(fa)與應(ying)用
