浅谈基于铂电阻的高压隔离开关无源无线测温系统

摘要：基于感应取电和无线通信技术，结合隔离开关的结构、工作原理进行在线测温相关技术的理论分析与验证，解决在高电压强电磁环境中在线测温系统的数据无线传输、传感器工作能源供给、设备高可靠性等方面的难题，通过温升试验，分析隔离开关不同影响因素作用下的触头温度分布，在试验研究隔离开关不同触头材料和缺陷情况下的回路电阻，以及回路电阻与接触温度的对应关系的基础上，研制出相应的在线测温装置，并在运行的户外高压隔离开关上进行应用。提出适用于隔离开关的低成本有效率的触头温度实时监测技术，对及时发现高压隔离开关触头的异常发热缺陷，对保证设备安全运行、提高供电可靠性具有重要意义。
关键词：高压隔离开关；铂电阻；无源无线；实时监测；测温系统

0引言

1无源无线高压隔离开关测温系统

图1无源无线高压隔离开关温度监测系统
       无线测温装置的研发涉及电流互感器(TA)取电装置的设计、铂(Pt)电阻温度传感器温度信号监测、模拟信号采集及数据处理、数据无线通信采集等各种技术。为了提高测温系统的环境适应性和运行可靠性，项目设计时尽量采用集成芯片，减少分立元器件数量，对系统的每一部分都要周密考虑、精心设计，从数据采集系统始端到末端逐个环节进行问题分析，根据分析结果以及经验给出解决问题的实用技术。

2无源无线测温装置

图2无线无源测温装置外形

3数据集中处理器和后台监控中心

       监控中心接收到各个监测点的现场数据后，分析确定各个监测点的数据是否正常。当有数据异常发生，及时给出相关提示，并通过局域 传送到监控中心，保存到数据库中，同时显示在不同的计算机屏幕上，并且根据告警情况提示告警，将相关数据发送到不同的工作站上。
       根据DL/T664—2016《带电设备红外诊断应用规范》和《变电设备标准缺陷库》，高压隔离开关过热缺陷可分为3类：（1）危急缺陷：隔离开关过热点温度超过DL/T593—2016《高压开关设备和控制设备标准的共用技术要求》规定的允许温度的缺陷；（2）严重缺陷：设备过热程度较重，温差较大、温度场分布梯度较大的缺陷；（3）一般缺陷：有一定温差，温度场有一定梯度，但不会引起事故的缺陷。
根据DL/T664—2016和DL/T593—2016要求，综合分析提出隔离开关过热缺陷判断依据如下：（1）具有合格镀银层的隔离开关触头，温度＞90℃为严重缺陷，温度130℃为危急缺陷；（2）接头和线夹，温度＞80℃为严重缺陷，温度＞110℃为危急缺陷；（3）裸铜、裸铜合金或涂有不合格镀银层的隔离开关触头，温度＞65℃为严重缺陷，温度＞105℃为危急缺陷。
       根据上述判据，在后台监控中心设置 警阈值，对变电站高压隔离开关触头等易发热部位实现温度在线监测，发现温度异常时进行预警，能够有效杜绝变电站火灾或停电事故的发生。

4试验验证

图6GW6B-252隔离开关试验平台
 

图7不同夹紧力热点温升

图8不同污秽、不同夹紧力热点温升

图9不同蚀点程度热点温升
       从图8可以明显看出，相较于表面状态正常情况下接触压力对温升的影响，污秽缺陷对热点温升有显著的影响。
       由图9看出：在轻度蚀点情况下，热点的稳态温升为26.6℃；在重度蚀点的情况下，热点的稳态温升为27.1℃。由此说明，蚀点对GW6B型隔离开关的稳态温升影响不大，原因是GW6B型隔离开关闭合时接触面积比较大，蚀点对应的面积相较于实际接触的面积很小，对接触电阻的影响也很小。在外加相同电流的情况下，热点的稳态温升和正常情况下的温升情况接近。 

5安科瑞无线测温监控系统及在线测温产品介绍

5.1概述
       开关柜温度在线监测系统是基于470MHz无线测温技术开发的针对开关柜进行测温的系统，可对开关柜分别为母线排、上下触头、电缆接头，柜体表面等部位温度进行实时监测，方便运维人员及远程监控中心掌握现场设备运行情况。
5.2应用场所
       变电所，配电室，箱变等
 
5.3系统架构
       开关柜无线测温系统由无线温度传感器、测温通讯终端（温度显示仪）、温度监测预警工作站三部分组成，

 
5.4系统功能

5.4.1实时监测
       Acrel-2000T无线测温监控软件人机界面友好，能够以配电一次图的形式直观显示各测温节点的温度数据及有关故障、告警等信息。
5.4.2温度查询
       温度历史曲线（1分钟、5分钟、60分钟可选）：
5.4.3运行 表
       查询各回路设备运行温度 表。
5.4.4实时 警
       壁挂式无线测温监控设备具有实时 警功能，设备能够对温度越限等事件发出警告。设备提供以下几种告警方式：
       1）弹出事件 警窗口。
       2）实时语音 警功能，能够对所有事件发出语音告警。
       3）短信警告。可以向指定手机号码发送告警信息短信（需选配短信猫）。
5.4.5历史告警查询
       Acrel-2000T无线测温监控系统能够对所有告警事件记录进行存储和管理，方便用户对系统和告警等事件进行历史追溯，查询统计、事故分析。
5.4.6用户权限管理
       Acrel-2000T无线测温监控系统为保障系统安全稳定运行，设置了用户权限管理功能。通过用户权限管理能够防止未经授权的操作（如数据库修改等）。可以定义不同级别用户的登录名、密码及操作权限，为系统运行、维护、管理提供可靠的安全保障。
5.4.7定值设置
       用于修改高温定值、超温定值。
       WEB，手机APP（可选）：
       通过 址和手机APP展示页面显示变电站数量、变压器数量、监测点位数量等概况信息，设备温度、通信状态，用电分析和事件记录。
5.5.产品选型
5.5.1无线测温传感器选型

5.5.2收发器选型

5.5.3测温通讯终端（温度显示仪）选型

5.6典型配置方案
5.6.1高低压柜内电气接点无线测温（单柜就地显示）
a）配置方案

 
       说明：ARTM-Pn通过RS485接口连接ATC实现开关柜温度集中显示，可接收60只无线温度传感器ATE100/100M/200/400/100P/200P。
b）安装实例

   
 
5.6.2高压柜内电气接点无线测温带操显功能（单柜就地显示）
a）配置方案

       说明：ASD320通过RS485接口连接ATC实现开关柜温度集中显示，可接收12只无线温度传感器ATE100/100M/200/400/100P/200P。
 
b）安装实例

5.6.3高低压柜内电气接点无线测温（集中就地显示/就地无显示）
a）配置方案

       说明：触摸屏通过RS485接口连接ATC实现开关柜温度集中显示，可接收240只无线温度传感器ATE100/100M/200/400/100P/200P。如果现场不需要就地显示，可以直接通过ATC的RS485接口，把数据传送到值班室的远程温度监控系统。
b）安装实例

5.6.4就地壁挂式集中显示方案（适用于改造，不方便在柜子上加装显示屏的现场）
方案一：Acrel-2000T/A就地集中显示：

       说明：Acrel-2000/A通过RS485接口连接ATC实现开关柜温度集中显示，可接收240只无线温度传感器ATE100/100M/200/400/100P/200P。
方案二：Acrel-2000T/B就地集中显示：

       说明：Acrel-2000T/B不仅可以通过RS485连接多种ATC收发器接收所有型号传感器实现集中显示，还可以通讯连接配电室内无线测温相关就地显示装置实现集中显示，同时还可以连接配电室内智能操控、微机保护、电力仪表等电力监控设备进行监测。
5.6.5低压电气接点有线测温、变压器绕组测温
a）配置方案

       说明：ARTM-8温度巡检仪可配8路Pt100传感器，有线连接，Pt100传感器客户自配，测量低压电气接点时Pt100传感器需做好绝缘处理。
b）安装实例
 

6结语