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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。
无线测温技术在供电系统中的应用摘要：户内高压真空断路器广泛应用于供配电系统中，真空断路器通过杯状动静触头与母线连接，导通及分断负荷电流，控制电器设备启停和运行。
据统计，大量电气设备故障是由于连接松弛或过热引起。
在供配电系统中，导体流过电流后会产生发热现象，开关柜主回路的运行温度也是衡量设备运行可靠性的关键指标。
实现开关触头的实时温度检测对供电系统的安全稳定运行特别重要。
关键词：无线测温；预知故障；安全稳定运行。
1.前言KYN28-12系列高压开关柜目前广泛应用于我国10KV供配电系统。
户内高压真空断路器与开关柜配合使用，作为工矿企业、发电站及变配电站电气设备控制和保护设备。
真空断路器通过杯状动静触头与母线连接，导通及分断负荷电流，控制电器设备启停和运行。
据统计，大量电气设备故障由于连接松弛或过热引起。
在供配电系统中，导体流过电流后会产生发热现象，开关柜主回路的运行温度也是衡量设备运行可靠性的关键指标。
电气设备连接部位由于线路过载、连接工艺、长期振动、冷热变化、杂质影响、接触不良等原因影响，将造成电气接点接触电阻过大，运行过热，从而导致设备老化、绝缘性能下降，甚至可能形成接地或相间短路，造成设备损坏，中断供电，引发火灾事故等，对供配电系统设备安全稳定运行带来严重威胁。
陕焦化工公司所属黄陵煤化工公司110KV变电站10KV10161#主变出线开关柜真空断路器2019年5月23日因动静触头发热，触头弹簧疲劳，接触不良发生弧光放电，造成弧光短路事故，造成全公司停电。
陕焦化工公司本部2019年8月1日110KV变电站发生同样事故，对生产系统造成严重影响。
由此可见在真空断路器运行过程中，及时掌握动静触头处运行温度，十分必要。
《GB50116-2013 火灾自动报警设计规范》9.3 章节也说明：“根据对供电线路发生的火灾统计，在供电线路本身发生过载时，接头部位反应最强烈，应重点监控其接头部位的温度变化。
温升状况是衡量电气设备健康状况的重要参数之一，开关柜设备的绝缘老化、过载、虚接等故障均可通过温升状态反映，通过及时准确的监测电气接点的温度变化，超过允许温度之前发出预警，可使运行维护人员有充分的时间采取控制措施，从而预知和避免供电中断及火灾事故的发生，这已经被证明是行之有效的方法。
声表面波无线无源温度监测系统0 引言近年来，我国快速的现代化发展对电网系统提出了越来越越高的要求，现代电力朝着高电压和大容量发展。
在此背景下，对电网系统的安全运行提出了更高的要求。
随着材料技术、微电子加工技术、信号处理技术等科学技术的飞速发展，使得在声表面波技术基础上研制出的具有体积小以及可靠性高等优点的声表面波器件在电力通讯领域得到了应用。
由于电网系统中的高压开关柜密闭运行，人工巡视无法实现，而它又是电网系统的核心部分之一，它的安全稳定运行非常重要。
作为高压开关柜内的开关触头及母排连接节点更是重要隐患，当其中某个节点发生氧化腐蚀导致接触电阻增大，会使其局部温度升高，从而可能发生火灾等事故，给电网的运行带来无法预料的后果。
对高压开关柜内的触头等位置进行在线温度监测可及时发现异常，从而可提前维护，避免事故发生或者减小损失，提高经济效益和社会效益。
声表面波器件体积小，因此由其研制出的温度传感器，适合不同的安装方式，无线信号传输不受高压开关柜内的结构影响，并且它无须供电，耐压高，高低压隔离，可免除高压击穿的危险，可实现连续不断的温度监测，使其结合计算机技术可以达到高压开关柜内的触头接触点温度在线监测，很好地解决了电网系统中高压开关柜触头接触点测量存在的问题。
1 无线无源温度监测系统1.1 声表面波温度传感器无线测温原理由温度采集器发射一定频率的电磁波信号，经由无线天线由声表面波温度传感器的叉指换能器接收转换成声表面波，再由器件反射器发射回叉指换能器，并重新转换为电磁波信号经由无线天线传回采集器。
如果在声表面波温度传感器表面施加有温度参量的扰动，会引起声波速度的变化，从而引起接收端反射信号的频率或者相位发生相应的变化，实现对待测量的无线检测，声表面波无线测温工作原理见图1。
1.2 系统硬件结构声表面波无线无源温度监测系统由温度传感器、温度采集器、测温主控制端组成，如图2所示。
温度传感器是触点的温度感知元件，安装在被监测的触点处。
2.4G无线测温系统和915M无线测温系统的比较一、功耗与寿命比较2.4G无线测温系统功耗相对比较大，电池使用寿命短。
因为目前市面上出现的2.4G无线测温系统大多采用Z i g b e e芯片制造，该芯片需要经常地无线收发数据,功耗较大，因此电池的使用寿命较短，一般不会超过3年。
915M无线测温系统功耗相对来说比较小，采用的是专用的通信协议，温度在不变化的时候它是不发送数据的，只有在温度变化或者是等待较长的时间后才发送数据，这样能够保证有较长的使用寿命。
根据电子产品检验中心的鉴定，电池的使用寿命可以达到10-15年。
二、传输距离和绕射能力比较在发射功率相等的条件下，2.4G无线测温系统的收发距离要小于915M无线测温系统。
因为频率越高空中传播时损耗越大，收发距离越短这是无线产品的共性。
其次，2.4G无线测温系统属于微波无线系统，信号绕射能力很弱，特别是针对变电站、高压开关柜的应用，其信号很难绕过金属材料作长距离传输。
一般一个高压柜就得需要1台接收终端。
915M无线测温系统属于超高频无线系统，收发距离相对来说要高于2.4G无线测温系统，并且具有绕射功能，测温点和接收终端不需要可视，特别是针对高压开关柜，只要高压柜有玻璃孔、或间隙等，测温点就可以把电波传送到接收终端。
一般一个高压柜室只需要2个接收终端就可以把整个高压室的测温点全部接收到了。
三、设备用量及施工难度比较对于变电站应用，一般一个110kV变电站的室外测温点要有数百个。
目前，2.4G无线测温系统的接收设备最大只能接收32个测温点的信号，考虑到2.4G无线测温系统绕射功能弱，以及变电站的环境错综复杂，如有阻挡就要考虑增加接收设备，这样就需要很多的接收设备来接收所有的测温点的信号。
这不仅要增加设备投资，更重要的是设备安装施工难度很大。
915M无线测温系统的单台接收端设备可以支持接收100个测温点信号。
根据我们实地安装经验，一个110kV变电站要想接收所有的测温点的信号，只是需要3个接收终端就可以把整个变电站测温点的信号全部接收起来，而且设备架设相当简便。
无线测温技术在钢包炉中压柜的应用摘要:目前炼钢厂钢包炉用中压开关柜基本为封闭式结构,开关柜内各关键点温度监测较为困难,开关柜内小车触头、母排、出线电缆接头等部件往往因环境粉尘、断路器分合闸振动冲击等因素引起接触不良,导致温升过高,引发电气事故。
本文简要介绍了无线测温技术的原理、方案、特点以及在南钢钢包炉中压开关柜中的应用。
关键词:中压开关柜在线监测无线测温中压开关柜是钢包炉中压系统中的重要设备,用于向炉子变压器供电,柜内主要由真空断路器小车、过电压保护装置,隔离车、连接母排等设备组成。
在长期运行过程中,因设备制造、灰尘污染、触点氧化、振动冲击等原因,造成小车的动、静触头和母排连接等部位的接触电阻增大,在运行时不断发热,温度不断上升,给设备安全运行埋下了隐患,如果不及时发现,会导致起火、短路或接地,最终导致事故发生。
目前对电气设备电气接点的温度监测手段多采用手持式红外线测温仪定期进行,而中压开关柜属封闭式结构,柜内存在35kV高压,要监测柜内发热点位置的温度必须打开后盖板,破坏安全性能,危及值班人员人身安全,而且对于关键部分小车动、静触头的接触位置无法测量,因此不能实现安全准确地测温,造成柜内设备缺乏跟踪监测手段,不能及时发现柜内设备的发热点,设备的安全可靠性得不到有效保证。
本文介绍一种采用无线技术的中压柜实时测温系统的原理、组成及应用以及在钢包炉中压柜的应用。
1 目前常用在线测温方法和特点目前国内使用较为普遍的在线测温方法有以下几点。
1.1 红外测温法红外测温系统由红外温度传感器、数据采集器和计算机后台管理系统组成。
在高压配电装置测温点附近安装红外温度传感器,红外温度传感器接收被测量设备的热红外信号,转换成p基于无线测温技术的高压开关柜温度监测系统首先通过无线温度传感器感测设备表面温度,然后通过无线射频技术将温度信号传输至无线温度接收模块,接收模块完成数据采集后通过信号电缆传输数据到无线温度监测仪,再通过CAN网络将无线温度监测仪互联起来并连接至中心监测计算机来实现无线测温。
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。
（3）连接部位紧固螺栓压力不当。
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）41-0146-020 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。
NT1000无线测温系统介绍
系统组成：
系统主要由无线温度传感器、测温通信终端（温度显示仪）、温度检测预警工作站三部分组成。
无线温度传感器：由控制单元、无线数据传输和温度测量三部分组成。
测温后，将温度数据通过无线方式传递给测温通讯终端。
主要安装在易发热的电缆连接、变压器与开关的表面。
每个无线温度传感器具有唯一的ID编号，实际安装使用时记录每个传感器的安装地点，并与编号一起录入温度检测工作站计算机数据库中。
传感器每隔一定时间（可以事先设定）自动发射一次监测点的温度数据，发现温度异常立即报警，可不受发送周期限制。
测温通信终端（温度显示仪):安装在集控室内，负责接收各无线温度传感器发送出的温度数据，在数据库中作长期保存，实时显示监测点.
系统组网结构，可参考下图:
1.无线温度显示仪
温度显示仪负责与附近的传感器通信，接收显示传感器传回的温度信息，并将解析的温度信息上传至主站软件系统。
技术特色：
.无线通讯，组网灵活
.工业标准，坚固可靠
.人性化插接口，便于安装调试
.液晶显示，便于现场查看
.操作便捷，省时省力
技术指标：
型号： NT1000
50HZ
电源 220V±10%
可配传感器数 270个
MHz（免申请）
频率范围： 433
根据需要灵活设计
传输距离（空旷） 100m~10km
通讯方式 RS485
485通讯波特率 9600bps
显示 LED液晶显示
工作温度 -50℃~+100℃
工作湿度＜95%RH
主机尺寸30cm x25 cm x 70cm
使用年限 10年
显示仪功能：
无线温度显示仪由无线收发模块、单片微处理器、LCD显示单元以及485通讯模块几部分组成, 能够准确自动接收温度传感器传来的测温数据，经过分析处理，在LCD液晶屏上直接显示。
显示仪能够实现以下功能:
1. NT1000主机能够准确接受1-270个探头传来的温度数据。
2液晶屏能准确显示输出的每只传感器测量的数据，数据显示能够区分出那一路触头传来的温度数据以便用户能够方便的看出各个测量点的温度值。
3.温度报警，在一组传感器中有一路达到报警值就要报警。
报警值可以人工设置，方式为声光报警。
4.四路继电器控制
A.风扇控制-温度达到一定温度时能够发出一个信号，驱动风扇转动（风扇电流最大可以达到5A，可
以外置其它输出线路），当温度降低到一定温度时能断开风扇电路。
（温度可人工设置）
B.跳闸控制-一个跳闸控制接口，当温度达到一定值后无线测温接收装置能够发出信号，切断该电路。
（跳闸温度值可以人工设置）
C.加热控制-湿度达到一定值时能够发出一个信号，驱动加热器开启，当湿度降低到一定一定值时能断
开加热电路。
（湿度可人工设置）
D.报警控制-可外接报警器，温度达到一定值时启动报警器。
5.无线测温通信终端220V交流电直接供电。
6.一个RS485接口，电脑软件或其他综保设备可以通过该接口采集温度信号实现集中显示控制。
TCPIP
网络传输方式
7. 自动记录：实时自动记录无线温湿值，自动生成历史记录报表与曲线，并且自动实时保存、备份数
据到PC计算机，数据永存。
2.无线温度传感器
温度传感器是直接安装在被测物体表面的测温元件，负责采集温度信息，进行数据处理，通过射频信号发射至温度显示仪。
技术特色：
.无线式传输，无需布线
.体积小巧，安装简便
.功耗低，使用寿命长
.灵敏度高，传输距离远
.实时准确，安全可靠
技术指标：
型号： BM100
测量温度 -40℃~+150℃
传输距离(空旷) 300m
测量精度 ±0.5℃
测温分辨率 0.1℃
MHz（免申请）
频率范围： 433
整机睡眠电流＜5μA
最大发射功率 10dbm
工作电压 2.7~3.6V
温度采样间隔：最小可达到100ms
发送模式温度变化即时发送，温度无变化10分钟发送一次
传感器尺寸：5cm x 3 cm x 2.5cm
使用年限： 10年
3.无线测温工作站
测温工作站负责接收各温度显示仪上传的温度数据集中显示、分析处理。
通过安装在PC机上的后台监测软件，以电子地图的形式显示各测温点的位置及温度变化，实时在线监测。
4．监控软件
监控软件可以以电子地图的形式显示整个温度场的分布，便于清晰发现温度异常点，判定故障隐患。
软件提供强大的数据存储分析处理功能，为设备运行及设备的状态检修提供可靠、祥实的技术数据。
开关柜温度监控软件的主要功能包括温度显示、曲线显示、历史查询、报警记录、事件查询等。
根据实际情况，这些应用功能可以作为电力自动化系统的一个功能模块存在（将温度信息通过标准数据接口接入电力自动化系统），也可以单独作为一套开关柜温度监测的主站系统。
各类运行管理人员通过远程访问及时准确的监控开关柜温度情况
软件功能：
1．可将整个变电站分布图作为主界面并显示检测点部位和对应测点的实时温度值，当发生过热时，屏幕上能显示发生故障的部位并在客户端弹出报警窗口，提示工作人员采取必要措施。
也可直接以短信通知相关人员。
2．具有直接显示实时温度数据和最高温度数据的功能，也可查询某个时间段的历史数据，并绘制曲线，以图形化的方式反映状态量的变化情况。
整个软件简单明了，直观方便.
3、实现web发布，在局域网内任何一台计算机上可浏览实时温度数据，设有管理权限，管理员可在局
域网内任何计算机上对传感器参数进行远程设置。
