浅谈10kV高压开关设备在线测温的研究与应用

摘要：随着人们生产生活过程中用电需求的不断增加，高压电力的供应逐渐得到了普及和发展，而高压开关设备作为高压供电系统中的重要组成部分及关键性保护设备，对于保障整个高压电网系统的高效运行具有重要意义。而10kv高压开关设备作为常见的种高压开关设备，在我的电力系统中得到了十分广泛的使用，其使用过程中故障的出现往往会造成大范围、深程度的负面影响。而经过研究分析，高压开关设备的接头发热是导致10kv高压开关设备故障出现的主要原因，因而化对10kv高压开关设备的在线测温工作，对于提高电网系统运行的稳定性具有重要意义。

关键词：高压开关；在线测温；方案要求；具体类别

0 引言

就应用领域而言，10kv高压开关设备在我变电站及发电厂等电力供应系统中的重要组成部分得到了十分广泛的使用，并在保障电网安全方面发挥了十分重要的作用。这是由于10kv高压开关设备在方面能够准确控制分线路的投入运行及关闭，在另方面又能及时地将故障线路从整体线路中切除，对于维持电网系统的正常运营及保障其安全具有突出的意义。因而对其进行在线测温，及时排除接头发热引起的故障，能够有效地减少电力系统的故障。

1 10kV高压开关设备在线测温概述

在我传统的高压供电系统中，也开展了对高压开关设备温度的测算工作，但由于相关技术的不发达，采用的是用测温仪器直接接触高压开关设备的方式进行温度测量的方式，这种方式所得到的设备温度数据及时性较差，且准确性较低，因而对于检测排除接头发热故障所起到的参考作用有限。而在线测温技术作为种利用有线及无线技术进行实时温度测量的测温技术，不仅能够有效地防止高压开关设备内部强大的电磁波干扰，而且能够对温度进行及时的反馈，参考意义较大。再加之随着科学技术的不断发展，高压开关设备的在线测温技术也逐渐实现了信息化及智能化，测量偏差日益缩小，及时性大大提高，很大程度上促进了我电力系统安全管理效益。

2 10kV高压开关设备在线测温的相关要求

（1）测温仪器应当具备高压绝缘性能

由于10kv高压开关设备的在线测温工作要同时实现温度的测量及温度的反馈功能，因而且必然由温度测量仪器及温度接受仪器两个部分组成。而由于温度测量仪器般需要直接与10kv高压的开关设备进行直接连接，而温度接受仪器需要由人工直接接触并进行数据处理。因此在进行测温仪器的安装的过程中，应当保障仪器整体的绝缘性能，对测量仪器及接收仪器之间进行隔断处理，保障测温工作的安全性。

（2）测温过程不能影响开关设备功能

10kv高压开关设备般具有较为复杂的内在结构，由较多的元件组合而成。不同的元件只有维持在恰当的位置才能保障整个开关设备功能的充分发挥。而基于上文所述内容可知，在开展在线测温工作的过程中要对测量仪器及接收仪器进行阻断处理，而这工作的开展很容易对高压开关设备中的元件造成影响，从而妨碍开关设备正常功能的实现，因此在测温过程中须注意不可移动开关设备元件，不可影响其功能。

（3）测温仪器应当能够适应运行环境

在般情况下，10kv高压开关设备都被安置在封闭的开关柜当中，其所处的环境温度较高、通风性能较差，且具有较强的电流及电磁波干扰。因而为了保障在线测温仪器测温功能的稳定发挥，在进行测温仪器的选择时应当对其耐热性及抗电流及电磁波干扰性等性能进行检测，由此以避免由于高压开关设备所处环境所带来的不良影响制约在线测温效果的发挥。

3 10kv高压开关设备在线测温系统的设计方案

（1）在线测温系统设计原理分析

就在线测温系统的设计及运行原理而言，其主要利用的是10kv高压开关设备在运行使用的过程中会散发温度并发出定的信号，通过温度测量仪器对设备的温度进行测量则可以得出相关温度数据的原理。并在此基础上将温度测量仪器与相关的数据传输系统进行连接，使得温度测量仪器所测量出的温度能够实时地通过有线或者无线的方式反馈给高压开关设备的相关管理人员，以为高压开关设备的管理提供参考依据。

（2）在线测温系统大致设计方案

就在线测温系统的具体设计来说，需要配备温度传感器、多路开关及温度接收器等部件，并将温度传感器置于整个系统的底部，与高压开关设备中故障多发部位的耦合器进行相应地连接。在此基础上，再将温度传感器与多路开关进行连接，并通过多路开关与温度接收器进行连接，继而通过温度接收器进行温度数据的传递。需要注意的是，在整个安装连接的过程中应当做好绝缘处理，防止安全问题的发生。

4 10kv高压开关设备在线测温技术的具体类别

（1）光纤光栅测温技术

这是种基于光纤传感技术进行温度测控的在线测温技术，其可以实现各个传感器及接收器之间的灵活互通，且测温系统性能较为稳定，维护也较为简单。就其精度而言也具有相当的势，光纤光栅测温能够将测量精度精确到0.5摄氏度，能帮助工作人员准确把握开关设备温度情况。但在安装的过程中应当注意不能将传感器安装在母排上，否则旦对其进行更换，就需要对整个母线系统进行调整。

（2）无线测温技术

与光纤光栅测温技术相区别，无线测温技术的使用是以电子传感技术为基础而的。整个测温系统主要通过电池进行电力的供应，且通过无线形式进行相关数据的传播。就温度测量精度而言，其较光纤光栅测温技术较差，精度仅能达到1摄氏度，但其后期更换较为便利，无需影响整个母线系统。另外，还需注意的是，这种温度测量仪器的耐用性较低，且易受到开关柜中的电磁影响。

（3）红外测温技术

红外测温技术与无线测温计数所依据的都是电子传感技术，但与无心测温技术不同的是，红外测温技术需要进行电路连接处理，不能依靠电池供电。其精度与无线测温技术的精度相差不大，但在传感器的互换性方面却较曲线测温技术较差。再则这种测温仪器的使用同样容易受到开关柜中电磁波的影响，且当系统中任部分出现问题时，也需要对整个系统进行更换处理，因而其使用局限性较大。

5 安科瑞无线测温系统介绍与选型

安科瑞无线测温监控系统是根据当无线测温系统的要求，在广泛征求用户和家意见的基础上,充分吸收当内外厂家的成功案例，并结合安科瑞多年来的丰富经验，采用面向对象的分层分布式设计思想，结合自动化技术、计算机技术、网络技术、通信技术而设计的款无线测温软件。

5.1 Acrel-2000T无线测温系统结构

Acrel-2000T无线测温监控系统通过RS485总线或以太网与间隔层的设备直接进行通信（如图1），系统设计遵循际标准Modbus-RTU, Modbus TCP等传输规约，可靠性和开放性都得到了很大地提高。

Acrel-2000T无线测温监控系统具有遥信、遥测、遥控、遥调、遥设、事件报警、曲线、棒图、报表和用户管理功能。可以监控无线测温系统的设备运行状况，实现快速报警响应，预防严重故障发生。

Acrel-2000T无线测温监控系统主要特点是开放式系统结构，硬件兼容性强，软件移植性好，应用功能丰富。该系统具有强大的处理能力，快速的事件响应，友好的人机界面，方便的扩充手段。其软件系统的设计依据软件工程的设计规范,模块划分合理，接口简捷明了，主要包括主控模块、人机界面、图形组态、数据库管理系统、通信管理等几大模块。

图1 Acrel-2000T无线测温系统结构图

5.2 Acrel-2000T无线测温系统功能

■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

■温度查询

温度历史曲线（1分钟、5分钟、60分钟可选）

■运行报表

查询各回路设备运行溫度报表.

■实时报警

壁挂式无线测温监控设备具有实时报警功能，设备能够对温度越限等事件发出告警。

■设备提供以下凡种告警方式：

a.弹岀事件报驚窗口.

b.实时语音报警功能，能够对所有事件发出语音告警.

C.短信吿警，可以向指D手机号M发送吿警信息短信（需选配短信M）.

■历史告警査询

Acrel-2000T无线测温监控系统能够对所有吿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。

■用户权限管理

Acrel-2000T无线测温监控系统为保障系统稳定运行，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、管理提供可靠的保障。

■定值设置

用于修改高温定值、超温定值。

■WEB（可选）

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。页显示场站的变压器数量、回路个数、有功功率、无功功率、用电量、事件记录等概况信息，可通过实时监控、变压器、通信模块切换到需要查看的界面。

实时数据曲线可监测各个回路的测点温度、电压、电流、功率曲线信息。

接线图页面通过次图实时反映电气参数变化，包括测量量、信号量等信息（信号量 需要断路器提供辅助触点支持）。

能耗统计页面显示各回路的功率峰值和用电量峰值，功率、电能趋势曲线，电能环比，用电。

运维管理\通信状态显示监测接入系统设备的通信状态。

■手机APP（可选）

设备数据员面显示各设备的电參量数据、温度数据以及曲线。

5.3 安科瑞ARTM系列无线测温终端产品选型

安科瑞电气接点无线测温方案由无线温度传感器、收发器、显示单元组成。温度传感器直接安装于断路器动触头、静触头、电缆接头、母排等发热接点，将测温数据通过无线射频技术传至接收装置，再由接收器485通讯至测温终端或无线测温系统（如图2）。

图2 电气接点在线测温结构图

5.3.1 安科瑞无线温度传感器

无线温度传感器共有5种，分别对应螺栓固定、表带固定、扎带捆绑、合金片固定等安装方式。针对不同的变电站要求，可根据传感器供电方式以及安装位置的不同，考虑安装方便的因素，选择相匹配的传感器。

5.3.2 安科瑞无线收发器

无线测温收发器共有3种，通过无线射频方式接收温度数据。收发器根据不同的传感器型号进行匹配，同时传感器的传输距离决定接收装置能否多柜接收。

5.3.3 安科瑞显示终端

显示装置通过RS485连接收发器，可嵌入式安装于柜体上，若柜体开孔不便，也可选择壁挂式安装于配电室内。方便操作人员现场及时查看电气节点实时温度的同时，也可以通过RS485或以太网通讯的方式在后台系统查看现场情况。

6 结语

总的来说，在线测温技术的不断化对于保障10kv高压开关设备的安全稳定性具有重要意义，因而相关工作人员应当加强对这技术的研究及相关系统的设计，以期为更好地避免高压开关设备的接头发热故障起到促进作用，为保障我电网系统的稳定运行贡献份力量。

【参考文献】

[1] 朱黎.10kV高压开关设备的在线测温剖析[J].科学技术创新,2018(34):166-167.

[2] 谢成炳.10KV高压开关设备的在线测温剖析.

[3] 安科瑞企业微电网设计与应用手册.2020.06版.