本文介紹了一種針對高中壓配電盤無線測溫與局部放電測量系統(tǒng)，利用該系統(tǒng)在中海油秦皇島32-6油田海上平臺35kV配電盤和10.5kV 配電盤進(jìn)行應(yīng)用,，通過母排無線測溫及局部放電監(jiān)測等功能，實(shí)現(xiàn)了配電盤內(nèi)母排溫度和盤內(nèi)局部放電狀態(tài)的實(shí)時監(jiān)測,，該技術(shù)能夠代替人工進(jìn)行帶電母排溫度及局部放電進(jìn)行實(shí)時監(jiān)測,，大幅降低人員頻繁檢測的勞動強(qiáng)度及電氣安全風(fēng)險(xiǎn)。

1 系統(tǒng)組成與原理簡介 

       安裝在配電盤無線測溫及局部放電監(jiān)測裝置主要分為三部分：控制箱,、無線測溫傳感器,、局部放電監(jiān)測傳感器。以本次安裝的中海油海上平臺為例,，總計(jì)在4面35 kV和25面10.5 kV 配電盤母排和電纜進(jìn)出線銅排上各設(shè)置3個無源無線測溫傳感器,，通過不銹鋼扎帶和螺紋膠固定，防止松脫脫落而造成短路風(fēng)險(xiǎn),；每面 35 kV 和 10.5 kV 配電盤內(nèi)都配有一個有源無線局部放電傳感器,，局部放電傳感器安裝貼柜側(cè)壁板，由柜內(nèi)AC220 轉(zhuǎn) DC12 V 電源模塊供電,?？刂葡鋬?nèi)安裝有溫度無線接收模塊，用以接收各盤柜內(nèi)溫度傳 感器傳送的數(shù)據(jù),，控制箱內(nèi)配有PLC模塊,，PLC通過對各模塊尋址讀取各盤柜母排溫度，并通過顯示器進(jìn)行顯示,?？刂葡鋬?nèi)裝有無線數(shù)傳電臺用以接收局部放電傳感器的數(shù)據(jù)，再通過 SIS413 將 RS232 協(xié)議轉(zhuǎn)換為 RS485 協(xié)議,，由控制箱內(nèi) PLC 對局部放電傳感器尋址讀取數(shù)據(jù)進(jìn)行處理,，將局部放電相關(guān)數(shù)據(jù)、報(bào)警等數(shù)據(jù)在顯示器上進(jìn)行顯示,。如下圖 1 所述關(guān)系：

圖 1 線溫度及局部放電測量系統(tǒng)示意圖

1.1無線測溫 

       無線測溫系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)一般包括測溫?cái)?shù)據(jù)采集,、通信終端和通信管理三個主要部分構(gòu)成。測溫?cái)?shù) 據(jù)采集是基于感應(yīng)式原理,，通過傳感器實(shí)現(xiàn)對母排重要部位溫度的測量,。通信終端對測溫終端發(fā)出命令，將溫度值等信息傳輸?shù)綗o線通信的主要管理部位,。通信終端是其他兩個部分的進(jìn)行交換的主要機(jī)構(gòu),，能夠通過對信息的收集再經(jīng)過無線將信息發(fā)送至測溫現(xiàn)場顯示終端,，受到數(shù)據(jù)后再 轉(zhuǎn)發(fā)給通信管理，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的轉(zhuǎn)換,，也保證了數(shù)據(jù)的完整與可靠,。 

       無線溫度傳感器主要是指放置在各測溫點(diǎn)的無線信號發(fā)送、接收裝置和無線溫度測量裝置,，本應(yīng)用的無線測溫技術(shù),，選擇阿米特 AT-Ⅱ-C5 型無線溫度傳感器。每個無線傳感器設(shè)置有 ID 編號,，將編號存入到計(jì)算機(jī)數(shù)據(jù)庫中,，測量溫度范圍設(shè)置為-50℃~125℃。本系統(tǒng)溫度傳感器地址按照16進(jìn)制進(jìn)行編碼,，無線測溫收發(fā)器通過讀取ID來確定當(dāng)前傳感器采集溫度值,。傳感器結(jié)構(gòu)、安裝方式如圖 2,、3,。

圖 2 溫度傳感器

      （1-溫度傳感器主體；2-合金底座,，與溫度探頭接出,；3- 鎖扣，用于固定合金片,；4-取電合金片,，用于感應(yīng)取電； 5-配件,，用于支撐合金片,；6-合金片安裝孔，用于安裝合金片） 

圖 3 測溫傳感器安裝位置（紅圈所示）

圖 4 溫度接收單元及接線端口

       測溫通信終端在實(shí)際使用過程中主要負(fù)責(zé)接收無線溫度傳感器傳輸?shù)臏囟葦?shù)據(jù),，并將數(shù)據(jù)上傳到遠(yuǎn)程管理計(jì)算機(jī)工作站中,。為了提高終端的響應(yīng)速度，通常一個終端*多管理 100 個測溫探頭,。溫度在線監(jiān)測工作站,，主要是指一臺裝有管理終端的計(jì)算機(jī)，計(jì)算機(jī)通過 RS485 串口或者互聯(lián)網(wǎng)與測溫通信終端建立連接,，實(shí)時對各監(jiān)測點(diǎn)運(yùn)行溫度數(shù)據(jù)進(jìn)行監(jiān)控比對,，對監(jiān)測點(diǎn)的溫度變化曲線進(jìn)行分析，一旦發(fā)現(xiàn)溫度過熱和急劇升高,，立即報(bào)警,。 

1.2 局放監(jiān)測

      當(dāng)絕緣材質(zhì)發(fā)生局部放電時，放電效應(yīng)會對周圍材質(zhì)進(jìn)行不斷侵蝕，*終導(dǎo)致整個絕緣系統(tǒng)的失效,，進(jìn)而對電網(wǎng)系統(tǒng)的安全運(yùn)行造成威脅,。因此了解好局部放電的產(chǎn)生原理和類型，利用合適的檢測方法對其檢測,，做好預(yù)防工作,，避免發(fā)生嚴(yán)重事故。 

局部放電監(jiān)測主要通過暫態(tài)對地電壓監(jiān)測和超聲法監(jiān)測兩種方式綜合判斷,。 

1)暫態(tài)地電壓監(jiān)測原理： 

       當(dāng)局部放電活動出現(xiàn)在高壓配電盤當(dāng)中時,，它會產(chǎn)生無線電頻率范圍內(nèi)的電磁波，它可以通過金屬外殼上的開孔,，從配電盤內(nèi)泄漏到外表面,。這些開孔可以是外殼或密封墊圈或其它絕緣部件周圍的間隙。

當(dāng)電磁波傳播到配電盤外面時,，它會在接地的金屬外殼上對地產(chǎn)生暫態(tài)電壓。暫態(tài)地電壓 (TEV)在幾個毫伏至幾伏的范圍內(nèi),，存在時間很短,，只有幾個納秒的上升時間?？梢栽谂潆姳P正在工作時,，將探頭放在配電盤的表面，采用這種非侵入方式來檢測局部放電活動,。

2)超聲法監(jiān)測原理： 

       介質(zhì)發(fā)生局部放電時,，其瞬間釋放的能量使分子間產(chǎn)生劇烈碰撞，并在宏觀上形成一種壓力產(chǎn)生超聲波脈沖,，此時局部放電源如同一個聲源,， 向外發(fā)出超聲波。由于放電持續(xù)時間很短,，所以其發(fā)射的聲源頻譜很寬,，可以達(dá)到數(shù)百千赫茲， 另外由于超聲波波長較短,，因此它的方向性較強(qiáng),， 從而它的能量較為集中，可以從配電盤縫隙處檢測到有效的超聲信號,，進(jìn)行對局部放電的診斷,。 利用以上兩個基本原理制成的監(jiān)測傳感器，能有效實(shí)現(xiàn)對局部放電的實(shí)時監(jiān)測,。 

圖 5 無線數(shù)傳電臺

       如圖 5 所示,，無線數(shù)傳電臺的主要作用是接收無線局部放電傳感器的數(shù)據(jù)，通過SIS413協(xié)議轉(zhuǎn)換器將 RS232 轉(zhuǎn)換為RS485，然后將數(shù)據(jù)傳給PLC進(jìn)行處理,。以下為各端口說明： 

      1-SMA 天線接口,，外螺內(nèi)孔

      2-模式選擇撥碼開關(guān) 

      3-DC 電源接口（5.5*2.1），接 DC8~28V 電 源,，（3 和 6 同時只接一個） 

      4-RS232 接口（RS232 和 RS485 同時只能 用一個） 

      5-RS485 接口（RS232 和 RS485 同時只能 用一個） 

      6-DC 電源接口,，接 DC8~28V 電源（3 和 6 同時只能接一個） 

      7-電源指示燈 

      8-串口發(fā)送指示燈 

      9-串口接收指示燈 

      如圖6，控制箱主要功能為數(shù)據(jù)處理,、數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)發(fā),、報(bào)警顯示、數(shù)據(jù)顯示等功能,?？刂葡鋬?nèi)配置有PLC、無線測溫收發(fā)器,、無線數(shù)傳電臺等關(guān)鍵器件,，PLC 通過對無線溫度收發(fā)器和無線數(shù)傳電臺對現(xiàn)場各無線溫度和局部放電傳感器固定的16進(jìn)制地址進(jìn)行尋址讀取，然后由PLC對數(shù)據(jù)進(jìn)行處理,。顯示器主要將PLC 處理的結(jié)果進(jìn)行顯示,。 

圖 6 母排無線測溫及配電盤局部放電監(jiān)測控制箱

2 系統(tǒng)優(yōu)點(diǎn) 

2.1 數(shù)據(jù)準(zhǔn)確，即時傳輸,，能夠識別參數(shù)變化趨勢 

      無線測溫傳感器直接包裹在母排上,，保證母排溫度的采集數(shù)據(jù)更加真實(shí)準(zhǔn)確；同時局部放電監(jiān)測是通過暫態(tài)對地電壓監(jiān)測和超聲法監(jiān)測兩種方式綜合判斷,，并且局部放電探頭放置在盤柜內(nèi)部,，相比于之前的局部放電儀外部測量也更加準(zhǔn)確。此系統(tǒng)將母排溫度和局部放電的數(shù)據(jù)通過無線溫度和局部放電傳感器都傳輸?shù)?PLC 內(nèi)進(jìn)行處理和計(jì)算,。顯示器將各母排溫度和盤內(nèi)局部放電即時數(shù)據(jù),、報(bào)警信息、變化曲線情況都清晰的展現(xiàn)出來,。 

2.2 安全且高效的智能化采集代替人工測量和檢查

       傳統(tǒng)的熱成像和局部放電測量,，都是要通過熱成像儀和局部放電儀進(jìn)行人工測量，而且是每個月才進(jìn)行一次,，非常的費(fèi)時費(fèi)力,，并且都是在外部，數(shù)據(jù)采集干擾因素很多,，數(shù)據(jù)往往不夠貼近現(xiàn)場的實(shí)際情況,。熱成像只能通過觀察孔檢測， 數(shù)據(jù)正確性差,，只能通停電并拆開柜門檢修外觀和緊固檢查,，不能準(zhǔn)確判斷設(shè)備發(fā)熱狀態(tài),。通過配電盤無線測溫及局部放電監(jiān)測系統(tǒng)的應(yīng)用，不僅實(shí)現(xiàn)了溫度和局部放電實(shí)時監(jiān)測,，同時也大大的節(jié)省了人力,，很大的方便了現(xiàn)場的工作。另外,， 通過無線局放實(shí)時監(jiān)測,，避免人員開蓋檢測而造成的觸電風(fēng)險(xiǎn)。 

2.3 無線傳輸,，保證了高中壓配電盤的完整性和安全性

       對原配電系統(tǒng)改造升級后,，盤內(nèi)溫度和局部放電傳感器全都采取無線傳輸方式，避免了對增加的電纜擊穿對高中盤母排安全運(yùn)行造成安全威脅,。另外,，無線傳輸，無需對盤柜開孔,，保證了盤柜的防護(hù)等級和本質(zhì)安全,。該系統(tǒng)能夠及時發(fā)現(xiàn)設(shè)備潛在的隱患，一旦發(fā)現(xiàn)影響設(shè)備正常運(yùn)行的隱患,，現(xiàn)場將制定整改計(jì)劃,，及時糾正設(shè)備狀態(tài)，提升高中壓盤安全性和穩(wěn)定性,。該系統(tǒng)作為高中壓盤實(shí)時“體檢醫(yī)生”，可以避免因?yàn)槲床煊X的重大隱患而導(dǎo)致配電盤損壞,，從而避免了因生產(chǎn)電力系統(tǒng)故障,，給能源企業(yè)造成巨大損失。

3,、安科瑞溫度在線監(jiān)測系統(tǒng)解決方案

3.1,、概述

       電氣接點(diǎn)在線測溫裝置適用于高低壓開關(guān)柜內(nèi)電纜接頭、斷路器觸頭,、刀閘開關(guān),、高壓電纜中間頭、干式變壓器,、低壓大電流等設(shè)備的溫度監(jiān)測,，防止在運(yùn)行過程中因氧化、松動,、灰塵等因素造成接點(diǎn)接觸電阻過大而發(fā)熱成為安全隱患,，提高設(shè)備安全保障，及時,、持續(xù),、準(zhǔn)確反映設(shè)備運(yùn)行狀態(tài)，降低設(shè)備事故率。

       Acrel-2000T無線測溫監(jiān)控系統(tǒng)通過RS485總線或以太網(wǎng)與間隔層的設(shè)備直接進(jìn)行通訊,，系統(tǒng)設(shè)計(jì)遵循國際標(biāo)準(zhǔn)Modbus-RTU,、Modbus-TCP等傳輸規(guī)約，安全性,、可靠性和開放性都得到了較大地提高,。該系統(tǒng)具有遙信、遙測,、遙控,、遙調(diào)、遙設(shè),、事件報(bào)警,、曲線、棒圖,、報(bào)表和用戶管理功能,，可以監(jiān)控?zé)o線測溫系統(tǒng)的設(shè)備運(yùn)行狀況，實(shí)現(xiàn)快速報(bào)警響應(yīng),，預(yù)防嚴(yán)重故障發(fā)生,。

3.2、應(yīng)用場所

      適合在泛在電力物聯(lián)網(wǎng),、鋼廠,、化工、水泥,、數(shù)據(jù)中心,、醫(yī)院、機(jī)場,、電廠,、煤礦等廠礦企業(yè)、變配電所等電力設(shè)備的溫度監(jiān)測,。

3.3,、系統(tǒng)結(jié)構(gòu)

溫度在線監(jiān)測系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖

3.4、系統(tǒng)功能

      測溫系統(tǒng)主機(jī)Acrel-2000T安裝于值班監(jiān)控室,，可以遠(yuǎn)程監(jiān)視系統(tǒng)內(nèi)所有開關(guān)設(shè)備運(yùn)行溫度狀態(tài),。系統(tǒng)具有以下主要功能：

1）溫度顯示：顯示配電系統(tǒng)內(nèi)每個測溫點(diǎn)的實(shí)時值，也可實(shí)現(xiàn)電腦WEB/手機(jī)APP遠(yuǎn)程查看數(shù)據(jù),。

2）溫度曲線：查看每個測溫點(diǎn)的溫度趨勢曲線,。

3）運(yùn)行報(bào)表：查詢及打印各測溫點(diǎn)指定時間的溫度數(shù)據(jù)。

4）實(shí)時告警：系統(tǒng)能夠?qū)Ω鳒y溫點(diǎn)異常溫度發(fā)出告警,。系統(tǒng)具有實(shí)時語音報(bào)警功能,，能夠?qū)λ惺录l(fā)出語音告警,，告警方式有彈窗、語音告警等,，還可以短信/APP推送告警消息,，及時提醒值班人員。

5）歷史事件查詢：能夠溫度越限等事件記錄進(jìn)行存儲和管理,，方便用戶對系統(tǒng)事件和報(bào)警進(jìn)行歷史追溯,，查詢統(tǒng)計(jì)、事故分析等,。

3.5,、系統(tǒng)硬件配置

        溫度在線監(jiān)測系統(tǒng)主要由設(shè)備層的溫度傳感器和溫度采集/顯示單元，通訊層的邊緣計(jì)算網(wǎng)關(guān)以及站控層的測溫系統(tǒng)主機(jī)組成,，實(shí)現(xiàn)變配電系統(tǒng)關(guān)鍵電氣部位的溫度在線監(jiān)測,。