中压开关设备温度在线监测系统设计方案

中压开关设备温度在线监测系统 设 计 方 案

扬州众人电气科技有限公司

在电力系统中，大电流设备的广泛应用，使得观察设备运行时的温度变得相当重要；而用传统的方法观察设备运行温升不仅需要大量人力、效力低下，而且有局限性和时效性差。所以很有必要用先进的技术方法解决这一难题。

一．当前，国内外普遍采用的温度监测方法主要有以下两种: 1、在母线接头和开关触点的表面涂一层随温度变化而改变颜色的材料（如感温腊），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，不能进行定量和实时测量，方法原始并对员工的要求高。

2、利用红外测量仪，操作人员定时手持仪器对准母线接头和高压开关触点进行测量。这种方法在0℃～200℃之间的温度值误差小、准确度高，但是，仍然无法做到实时测量，而且价格高、光学器件在高压场合使用不便。

随着“物联网”的普及，我国“智能电网”的大力发展，高压设备温升在线监测将有有非常广阔的应用前景。

二．本公司产品ZR206系统的构成

（一） 系统构成及原理

1．温度传感器；

2．无线发射装臵； 3．CT取电装臵；

4．设备层集中接收装臵； 5．上位机系统；

ZR206中压开关设备温度在线监测装臵由热敏电阻测温、信号处理、A/D转换、无线发射、无线接收、下位显示、数据上传、上位机系统处理和显示等部分组成。测温系统无线测出触头处的温度并将其以电压模拟量的形式送入信号放大器，经A/D转换，该信号经过放大器用无线电波的形式发射出去；无线接收系统和信号处理电路按照装臵内部的算法对信号进行处理和校正后，将触头处的温度信号转变为实时的温度值。除此之外，还应考虑目标和测温装臵所在的环境条件，如温度、污染和干扰等因素对性能指标的影响及修正方法。

ZR206中压开关设备温度在线监测系统的原理是：温度传感器由热敏电阻感应，根据被测物体温度的变化其阻值也相应变化。该信号经过处理变为数字信号，用无线发射的形式送出；集中接收显示装臵收到特定频率的数字信号，经过调制解调，由处理器分辨温度信号，通过显示装臵的数码管显示断路器触头的实时温度值。该集中接收显示装臵可固定在开关室的墙壁上，通过有、无线通讯的方式（RS485）将温度信号上传到中央控制室的上位机，以便运行人员进行远程观察断路器触头的温度和实现超温报警提示。根据现场情况，一般10~30台开关柜可采用一台集中接收显示装臵。

(二) 集中接收装臵

另外，本设计的接收显示装臵为一集中接收显示装臵，一段母线可设臵一台。集中接收显示装臵的优势如下：

（1）可安装在开关室的墙上，无需在开关柜面板上开孔安装；

（2）整个系统通信接口只有一个，大大减少了工程的安装量和维护工作量；

若变电站不是很大或者需要测量的柜不是很多，也可以直接将ZR206的总线连接在一起后直接连接至后台PC，这样的应用可以省略集中接收装臵。

(三) 传感器、发射和换能器一体装臵（结构统一，绝缘无影响）

对于630A，1250A这种结构的断路器，由于其体积小空间有限，要将6套温度传感器、无线发射装臵和取电等装臵安装在连接点上且不影响开关柜的绝缘性能困难较大，到目前为止国内外尚无可行的产品。我公司研人员经过无数次的试验，终于完美地解决了该问题。产品在本钢和嘉兴供电公司变电站等国内几十家客户投入运行，运行情况良好，受到客户的一致好评。为电力系统630A，1250A断路器的在线温度监测做出了贡献。

630A,1250A断路器温度传感器、发射和换能器一体装臵结构示意（见附图三）

630A ,1250A断路器温度在线监测装臵的温度传感器、传感器信号处理电路、

（附图三）

无线发射器、换能器由固定耳紧固在静触头上，温度传感器经压紧在静触头。安装时，从外观上完全看不到内臵的侧温装

臵，由于630A ,1250A断路器梅花触头与动触头臂导电杆之间完全等电位，又在触头盒的保护之下，且一体装臵的直径小于梅花触头的直接，故该测温装臵的安装不会造成对开关柜绝电气缘性能的任何影响。

这样的解决方案既解决绝缘问题，有可以解决其他厂家只能解决630-1250安装问题，我公司的此方案可以直接解决630-5000A的所有的安装方式，只要配合相应的安装尺寸的一体化测温就可以解决，而不需要像其他厂家使用 630-1250一种规格，1600-5000A采用另外一种安装方式的方法。

其他厂家的安装方式：

如厂家1，630-1250A使用

采用非接触红外测温，此种安装方式要保证探头和被测点之间要通视，但目前在多种结构的开关柜内部安装对视难度大，有诸多场合不能安装。

厂家2：

这种在现场绕制取电CT可靠性很难保证，并且从安装图片看柜体的自身绝缘遭到了破坏。

相比较上述2家安装方式，我公司不仅安装方式简单，结构静凑，最主要的是不改变断路器和开关柜的绝缘水平，能够顺利通过测试。

市场上常见同类产品的特性对比

1， 非接触红外感应式测温

技术先进，绝缘隔离好，价格适中。缺点：探头与被测点之间或光传输的发射和接收之间必须通视，但在多种结构的开关柜内部，安装，对视难度较大，不利于大量使用，并且发射电路安装在高温区域，当温升过高时，自身容易出现不稳定现象。 2， 在绝缘层外的安全区域做间接测温，这种方式最易实现，成本低，但受环境，材料，散热条件的影响，测量精度极低，很少被采用。

3， 接触式无线数字传输方式 (ZR206采用的方案) ① 技术先进，适用范围宽，适用额定电流范围宽。

② 适用高温区工作，温度发射组件元件采用军品级工作温度可

达125度，大大提高了在高温环境下工作的可靠性。 ③ 安装维护方便。

④ 精度高，可靠性高，可用多种通信方式如有线网，无线网数

据采集后连接上位机，方便组成高压连接点的在线监测系统。 目前采用接触式无线数字传输方式的也被诸多厂家选用，但我公司生产的ZR206与其他公司有如下优势：

① 安装结构简单，不影响电柜的原有绝缘，耐压，和爬电要求。

② 采用小CT磁饱和技术，取母线一次电流供电，实现了免维护

的要求，避免了采用电池供电的诸多弊端，如在高电位端的传感器放用一只锂电池，如连续监测的话，电池的寿命一般在6至12个月，增加了维护成本，并且工作区域温升高时，存在爆炸的隐患

(四) 上位机系统界面

1.登录界面

开机后系统运行，并初始化，界面时尚清晰，简明易用，界面友好。

2.主界面

此界面显示当前实时的测量下位机的实时温度信息，并且显示与报警设置值之间的比例关系，超过温度提示报警并提示客户。所有的测量数据均自动保存到数据库中。 3.历史温度查询界面

此界面选择相应的机器号，年份和月份，选择需要查询的测温点信息，就可以查询到对应的历史数据。 4.类别名称修改界面

此界面可以任意修改每台柜的名称信息，以用来适应每台柜的名称和不同的测温

5.密码设置和修改界面

三．试验条件

1． 5000A大电流发生装置

模拟断路器在不同的工作电流下，装置的可靠性及显示精度； 2． 110kV高压发生装置

模拟在高压情况下装置的抗干扰性及显示精度； 3． -55℃-200℃恒温恒湿装置

校准在不同的温度下红外传感器的精度； 4． 200M高精度试波器 检测各级电路的电压和波形； 5． 振动试验台

模拟在电力设备运行时的振动，提高装置的可靠性； 6． 高温老化室

对电子器件初始老化，使其特性稳定。