高压开关柜无线测温系统设计.pdf

研究与开发
电力安全技术
第17卷(2015年第7期)
an luyukai
lifa
高压开关柜无线测温系统设计
刘朝霞
(国家发展和改革委员会大连培训中心,辽宁大连116000)
〔摘要〕在对现有高压开关柜温度检测技术进行比较的基础上,提出了高压开关柜无线测温
系统的设计方衆,并介绍了该无线测温系筑的构成以及各部分的设计原理,同时给出了采取的绝缘
和抗电磁千扰措施,从而实现了对高压开关柜温度的可靠监测。
〔关键词〕高压开关柜;无线测温系统;无线温度传感器
0引言
3)光纤测温技术。这种方法具体实现又可分
为2种:一种是采用光纤光栅温度传感器」另一种
高压开关柜是发电厂和变电站的重要电器设是仅利用光纤传输温度信号。两者都利用了光纤耐
备,其内部通常有6组动静触头和多组母排接头。温、抗腐蚀、抗电磁干扰等优点。这种方法的最大
由于这些连接部件长期处于高电压、大电流的工作缺陷是被测带电体与测量设备需要通过光纤连接,
状态下,只要其接触电阻存在微小的增大,就将引·因此不能解决污闪的问题;此外,严格地说该技术
起触头或接头处温度升高。如果温升没有得到及时还存在安全性问题。
处理,将会产生恶性循环,并最终导致开关柜烧毁,
可见以上3种方法均存在不足之处。而采用无
甚至造成巨大的经济损失。因此,对高压开关柜中线通信技术使温度变送器与数据集中显示器之间实
触头和接头的温度进行实时监测,对于保障开关柜现无线数据传输,可在不改变开关柜内部物理结构
的安全运行,乃至电网的正常运行都具有十分重要的基础上,很好地解决隔离的问题;同时采用低功
的意义。
耗设计和屏蔽技术,可解决温度变送器使用寿命和
抗强电磁干扰的问题。因此,应考虑设计无线测温
1高压开关柜温度在线检测技术比较
系统,以解决高压设备温度在线监问题
在高电压、大电流环境下,要实现高压开关柜2高压开关柜无线测温系统设计原理
温度的在线监测,首先要解决隔离和抗强电磁干
扰的难题。目前用于开关触头温度在线监测的技术2.1系统构成
主要有涂层变色测温、红外测温、光纤测温。
该无线测温系统由若干无线温度传感器、无线
(1)涂层变色测温技术。即在母排接头和开关温度监测仪、监控中心的上位机和通信链路4部分
触点的表面涂一层会随温度变化而改变颜色的材料组成。无线温度传感器贴附于母排接头表面和接近
(如感温蜡),通过观察其颜色变化来大致确定温度开关触头的触臂上,通过无线通信方式将温度数据
范围。这种方法准确度低、可读性差,不能进行定传送给无线温度监测仪;无线温度监测仪安装于开
量和实时测量,并且对员工的技术水平要求高
关柜面板上,收集来自各无线温度传感器的温度数
(2)红外测温技术。即由操作人员定时手持红据并进行处理、存储、显示和实现相应的报警控制
外测量仪对准母排接头和开关触点进行测量。这种功能。所有无线温度监测仪通过RS485总线与监
方法对在0~200℃的温度值测量时误差小、准确控中心的上位机通信,构成分布式监测系统。
度高;但是仍然无法做到实时测量,且光学器件在2.2无线温度传感器
高电压场合使用时较不便,同时价格高。
无线温度传感器用来测量带电物体表面的温
0
第17卷(2015年第7期)
电力安全技术
Y
研究与开发
anluyukalfa
度,如高压开关柜内的裸露触点和母排接头的运行史数据记录和分析、报警状态记录等功能。帮助运
温度。无线温度传感器由温度传感器、测量电路、行人员监测和分析开关柜触点的发热情况,预测出
逻辑控制电路、无线调制接口和供电电路组成,并故障发生的部位,保证高压开关柜设备的安全运行。
通过2.4G无线网络将温度信号发送到无线温度监
测仪。
主程序开始
无线温度传感器有一个側面是感温面,传感器
测到的温度就是该感温面的温度,因此为了准确测
初始化
量物体表面的温度,应保证此感温面与被测物体的
表面紧密接触。在安装无线温度传感器前,首先要
采集温度
找到传感器的测温面,然后将该面贴到被测物体表
Y
面,并用尼龙扎带将其固定在被测物体上。根据实
清采集标志
际情况的不同,也可采用粘结或其他方法固定。
采集数据
在开关触头温度测量环境下,无线温度传感器
计数器+1
性能指标要求如下
(1)温度测量范围:-55~+125℃
数据处理
计数值>5少N
2)精度;士0.5℃(-20~+80℃)
3)分辨率:0.0625℃;
清数据处理标志
计数器清翠
(4)温度测量周期:约758
(5)供电:采用AA3.6V锂电池,工作时间
数据处理
请求采集温度标志
大于5年
(6)射频标准:IEEE802.15.4
体眠
(7)外形尺寸:56mm×29mm×18mm
图1温度測軟件主程序
无线温度传感器因体积小巧,最适用于开关柜
温度热接点测量,它可测量开关柜内的触头、引出2.5抗电磁干扰揹施
线电缆接头和母线连接点的运行温度。
由于无线温度传感器贴附于母排接头表面和接
2.3无线温度监测仪
近开关触头的触臂上,当母排或触臂上有大电流流
无线温度监测仪主要完成对各温度传感器的数过时,会形成较大的电磁场,对传感器造成很大的
据收集、处理、存储、LCD显示、报警信号输出电磁干扰,因此,必须采取一定的屏蔽措施来保证
和与监控中心通信等功能。其通过RS485总线与无线传感器的可靠运行。系统设计中,除天线外接
监控中心的PC机通信;LCD人机交互则用于显示外,将其他所有电路均包装于一个屏蔽盒内,以最
当前各无线传感器的温度数据信息和无线温度监测測大程度地减少电磁辐射对传感器的干扰。无线温度
仪的重要信息。现场用户可执行输人、输出操作,传感器贴附在导热片上,导热片一面贴于被测量的
如无线传感器信息査询和设置,无线温度监测仪运监测点上,屏蔽盒内其余空间全部灌胶,同时为了
行日志查询和配置等。
提高绝缘性能,使用热缩管包裹传感器。通过采取
2.4温度监测软件
上述措施,很好地解决了高低压隔离、降低功耗和
无线测温系统的温度监控软件主程序流程如图抗强电磁干扰的技术难题
1所示,主程序运行1次循环后进入休眠,采用单
片机硬件“看门狗”唤醒机制1s唤醒1次,然后3结束语
对看门狗复位次数进行计数,由计数值可得到时间
的累加,在一定时间间隔内(约5s)启动温度传感
高压开关柜等电气设备部件的传统温度检测方
器,采集并传送温度数据。
法,由于无法解决开关触点和母线接点的高电压测
另外,温度监测软件可实现温度实时显示、历量受环境影响的问题,工作可靠性较差。由此可能