10kV高壓開(kāi)關(guān)柜無(wú)線(xiàn)測溫系統(基于物聯(lián)網(wǎng)的開(kāi)關(guān)柜溫度監測系統)

引言

隨著(zhù)電力系統的不斷發(fā)展和升級，10kV高壓開(kāi)關(guān)柜作為電力系統中不可或缺的一部分，其安全性和可靠性日益受到重視。然而，在高壓開(kāi)關(guān)柜的使用過(guò)程中，由于母線(xiàn)連接點(diǎn)和柜內接觸點(diǎn)、動(dòng)靜觸頭電路產(chǎn)生的發(fā)熱量過(guò)大，很容易引發(fā)火災或停電等安全事故。因此，加強高壓開(kāi)關(guān)柜中溫度的監測顯得尤為重要。傳統的溫度監測方法往往難以應對高壓環(huán)境下的絕緣問(wèn)題，而無(wú)線(xiàn)測溫系統憑借其無(wú)需布線(xiàn)、無(wú)需直接接觸高壓設備等優(yōu)勢，成為解決這一難題的有效手段。本文旨在探討10kV高壓小車(chē)開(kāi)關(guān)柜無(wú)線(xiàn)測溫系統的設計與實(shí)現，以期為電力系統的安全穩定運行提供有力支持。

無(wú)線(xiàn)測溫系統設計的重要性

10kV高壓柜不僅是電力系統中的重要組成部分，也是確保用戶(hù)負荷穩定供應的關(guān)鍵設備。高壓柜的特點(diǎn)在于其較大的負荷電流，這導致設備在運行過(guò)程中容易產(chǎn)生大量熱量。根據結構形式的不同，10kV高壓柜主要分為旋轉刀閘式和小車(chē)式兩種。相比之下，小車(chē)式高壓柜因其觸頭完全密封的設計，在外部無(wú)法直接觀(guān)察到內部溫度變化，給日常巡檢帶來(lái)了挑戰。傳統的柜壁測溫方法不僅精度低，且無(wú)法捕捉細微的溫度波動(dòng)，難以滿(mǎn)足現代電力系統對安全運行的高標準要求。

高壓開(kāi)關(guān)柜無(wú)線(xiàn)測溫系統設計原理

2.1 系統的主要組成

無(wú)線(xiàn)測溫系統是一個(gè)高度集成的解決方案，主要由無(wú)線(xiàn)溫度傳感器、無(wú)線(xiàn)溫度監測儀、監控中心上位機及通信鏈路四大部分構成。無(wú)線(xiàn)溫度傳感器通常安裝于開(kāi)關(guān)柜的關(guān)鍵位置，如母排接頭和裸露觸點(diǎn)，負責收集溫度數據并進(jìn)行初步處理。隨后，這些數據會(huì )被傳送至無(wú)線(xiàn)溫度監測儀，后者不僅承擔著(zhù)數據存儲與處理的任務(wù)，還能在溫度超過(guò)預設閾值時(shí)發(fā)出警報。最終，所有監測信息將通過(guò)RS485總線(xiàn)上傳至監控中心上位機，形成一個(gè)完整的分布式監測網(wǎng)絡(luò )。

2.2 無(wú)線(xiàn)溫度傳感器

無(wú)線(xiàn)溫度傳感器是整個(gè)系統的核心部件之一，它主要用于測量帶電物體表面的溫度。對于10kV高壓開(kāi)關(guān)柜而言，這意味著(zhù)對母排接頭和裸露觸點(diǎn)的運行溫度進(jìn)行精確監控。無(wú)線(xiàn)溫度傳感器內部集成了測量電路、溫度感應元件、無(wú)線(xiàn)調制接口、邏輯控制電路以及供電電路等多個(gè)組件。通過(guò)無(wú)線(xiàn)網(wǎng)絡(luò )，傳感器能夠將收集到的溫度信號高效地傳輸給無(wú)線(xiàn)溫度監測儀。鑒于其小巧的體積，無(wú)線(xiàn)溫度傳感器非常適合安裝在開(kāi)關(guān)柜內的狹小空間中，以實(shí)現對電纜接頭、觸點(diǎn)和母線(xiàn)連接點(diǎn)等關(guān)鍵部位的精準測溫。

2.3 無(wú)線(xiàn)溫度監測儀

無(wú)線(xiàn)溫度監測儀作為系統的“大腦”，負責處理來(lái)自多個(gè)無(wú)線(xiàn)溫度傳感器的數據，包括數據的收集、儲存、處理以及異常情況下的報警信號輸出等功能。此外，它還配備了LCD人機交互界面，用以展示當前的溫度監測信息和歷史記錄，方便現場(chǎng)操作人員隨時(shí)查閱。通過(guò)RS485總線(xiàn)與監控中心上位機建立連接，無(wú)線(xiàn)溫度監測儀不僅實(shí)現了本地監控，還支持遠程管理和故障診斷。

2.4 抗電磁干擾設計

考慮到高壓環(huán)境中存在的強電磁場(chǎng)可能對無(wú)線(xiàn)傳感器的正常運作造成干擾，系統設計時(shí)特別注重抗電磁干擾能力。具體措施包括但不限于將傳感器安裝在距離高壓源較遠的位置、采用屏蔽材料封裝傳感器及其傳輸線(xiàn)路、優(yōu)化天線(xiàn)布局等。這些措施有效減少了外界電磁噪聲對傳感器性能的影響，確保了監測數據的準確性和可靠性。

小車(chē)式開(kāi)關(guān)柜無(wú)線(xiàn)測溫系統結構

圖1展示了一種專(zhuān)為小車(chē)式開(kāi)關(guān)柜設計的無(wú)線(xiàn)測溫系統架構。該系統主要包括安裝在小車(chē)動(dòng)觸頭套管上的溫度傳感器、位于端子箱模塊內的電流傳感器、數據接收處理器、顯示屏、通信模塊以及遠程報警單元等組件。溫度傳感器與電流傳感器各自獨立地收集溫度和電流數據，并通過(guò)數據接收處理器進(jìn)行匯總處理。處理后的信息一方面在開(kāi)關(guān)柜上的顯示屏中直觀(guān)呈現，另一方面則通過(guò)通信模塊上傳至遠程報警單元，以便后臺管理人員實(shí)時(shí)監控設備狀態(tài)。值得注意的是，數據接收處理器內部采用了模塊化設計，包括數據接收單元和數據處理單元兩大部分，確保了數據處理流程的高效性和靈活性。

實(shí)際應用案例

該無(wú)線(xiàn)測溫系統已在多個(gè)實(shí)際項目中得到了廣泛應用，特別是在電力系統中的高低壓開(kāi)關(guān)柜、干式變壓器等關(guān)鍵設備上。通過(guò)在這些設備的關(guān)鍵部位安裝溫度傳感器，系統能夠實(shí)時(shí)監測并記錄溫度變化趨勢，提前預警潛在的過(guò)熱風(fēng)險。例如，在某10kV小車(chē)式開(kāi)關(guān)柜的應用場(chǎng)景中，系統成功檢測到了一組觸頭連接處的異常升溫現象，并及時(shí)觸發(fā)了報警機制，避免了一起可能發(fā)生的電氣火災事故。此外，系統還支持通過(guò)手機APP等移動(dòng)終端遠程訪(fǎng)問(wèn)監測數據，極大地方便了運維人員的日常工作。

應用場(chǎng)景拓展

無(wú)線(xiàn)測溫系統的適用范圍廣泛，除了上述提到的10kV高壓開(kāi)關(guān)柜之外，還可應用于其他類(lèi)型的高低壓配電設備中，如電纜接頭、斷路器觸頭、刀閘開(kāi)關(guān)、高壓電纜中間頭等。通過(guò)持續監測這些部位的溫度變化，系統有助于預防因氧化、松動(dòng)、積塵等原因造成的接觸不良問(wèn)題，減少由此引起的設備故障和安全事故，提升整體電力系統的運行效率和安全性。

系統硬件配置

為了實(shí)現高效的溫度在線(xiàn)監測功能，該系統采用了多層次的硬件配置方案。首先是設備層，由安裝在各個(gè)監測點(diǎn)的溫度傳感器和溫度采集/顯示單元組成，負責最基礎的數據采集任務(wù)。其次是通訊層，配備有邊緣計算網(wǎng)關(guān)，用于數據的初步處理和轉發(fā)。最后是站控層，設置了測溫系統主機，用作數據的最終處理中心和管理平臺。這樣的架構不僅提高了數據處理的速度和準確性，也為系統的擴展性和可維護性提供了保障。

結語(yǔ)

總之，10kV高壓小車(chē)開(kāi)關(guān)柜無(wú)線(xiàn)測溫系統憑借其先進(jìn)的設計理念和技術(shù)特點(diǎn)，在保障電力系統安全穩定運行方面發(fā)揮了重要作用。通過(guò)精準的溫度監測和實(shí)時(shí)的數據反饋，該系統不僅能夠有效預防電氣設備過(guò)熱引起的故障，還能顯著(zhù)降低運維成本，提高工作效率。未來(lái)，隨著(zhù)物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)和人工智能算法的不斷進(jìn)步，無(wú)線(xiàn)測溫系統有望進(jìn)一步優(yōu)化，為電力行業(yè)的智能化轉型貢獻更多力量。