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浅谈无线测温系统在智能化变电站10kV高压开关柜的应用

更新时间: 2023-08-23   点击次数: 384次

摘要:随着智能电网的建设,变电站也得到了广泛地应用,为电力系统提供稳定、可靠运行创造条件。而在智能化高压开关柜中对实时性和可靠性要求较高。基于此,首先介绍了智能化变电站基本功能,接着讲述了智能化变电站系统运行基本要求,强调智能化变电站无线测温技术的重要性,末尾讲述了智能化变电站10kV高压开关柜无线测温实际应用。

关键词:智能变电站;高压开关柜;测温

一、引言

前我国电力系统正向着大电网、高可靠性、高自动化水平方向迅猛发展,电网运行自动化、智能化的监控水平已成为我国电力系统发展的关键问题。高压配电开关柜是配电系统中的重要设备,承担着开断和关合电力线路等重要作用,但在长期运行过程中,开关的触点、母线及出线连接等部位因氧化腐蚀或因紧固螺栓松动等原因至使接触电阻变大,在高负荷运行情况下,连接点发热并形成恶性循环,且发热点温度无法监测,导致连接部位温度过高甚至烧毁,造成事故停电。因此,对高压开关柜连接点的温度变化进行实时监测及预警是非常必要的。

二、智能化变电站简介

1、智能化变电站主要特点

智能化变电站主要有以下特点:

(1)操作方便。

在运行环境下,当设备的某一参数发生了变化,其内部结构及工作状态都会发生变化。例如温度升高、电流变大等情况。同时也可以通过改变电路中元件的选型来调节系统参数,从而对整个电力网进行调控和管理,这样所导致的反应速度比传统变电站更快而且更加灵敏准确。

(2)灵活性强。

在设备运行时,当出现故障或发生突发状况时智能化变电站就可以通过对内部故障进行分析和诊断,并及时采取有效的措施解决问题。

(3)自动化程度高。

在设备运行中如果有突发问题发生时,个系统都会被保护装置自动断开、切断等操作以避免造成人员损伤或事故。同时也能够实现远程监控整个系统工作状态及温度变化过程等功能都是这样所导致得反应速度更快准确度更高且更加灵敏性更强。

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图1 智能变电站结构示意图


三、智能化变电站无线测温的必要性

在变电站的运行过程中,开关柜和变压器是一个重 要组成部分。随着电网规模扩大,其结构也变得越来越 复杂。传统的定、压接触器式测温仪表由于体积大、精度低等缺陷一直未能得到很好解决。而智能化仪器设备具有较高测量速度以及较大范围度地采集现场信息并进行处理与显示功能。同时它还可以根据不同条件下对变 电站内运行状态和参数变化做出快速响应,以满足电力系统安全经济可靠运行要求变电站的绝缘材料。在发展过程中,随着技术进步以及市场需求,其性能也不断提高。其中开关柜、变压器和终端等设备是一个重要组成部分。为保证供电安全、稳定,有必要对开关柜、变压器等重要部分进行测温。


四、智能化变电站10kV高压开关柜无线测温应用

1、高压开关柜在线测温方法分析

(1)蜡片测温法

石蜡片的颜色会随温度的变化而变化,因此,可利用石蜡片来测量高压开关柜的温度。具体方法是,将石蜡片粘贴于设备连接部位,根据其颜色来判断被测温度,这种方法由于原理简单、成本低廉而获得广泛应用。但其需要凭个人经验来判断温度,因而准确率和可靠性比较低,另外也不能进行定量测量和实时在线监测。而且,对高压开关触点、电缆接头等易发热部位因为在运行时几乎看不见而无法测量。

(2)热红外测温技术

基于热红外的高压开关柜测温是利用红外测温枪、红外成像仪及紫外成像仪等热感应设备进行非接触式测温。其优点是测量范围大,准确度较高,可靠性较好,但是设备仪器昂贵,且需大量人力进行定期巡测,无法实现温度的实时在线监测。

另外,由于高压开关柜内部件处于高电压、强磁场及密闭的运行环境中,测温石蜡片、热红外测温等常规的测温方式已无法实现柜内部件温度测量。目前,基于无线温度传感技术的高压供电设备温度实时监测是克服上述问题的一个比较理想的解决方案。

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图2 开关柜无线测温

2、高压柜内静触头和高压断路器动触头测温

在高压电气设备中,静触头和断路器的主要作用是实现分、合,闸。因此为了保证高压用电设备可靠工作就对其进行测温。

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图3 高压断路器动触头、母排无线温度传感器

五、安科瑞温度在线监测系统解决方案

1、概述

电气接点在线测温装置适用于高低压开关柜内电缆接头、断路器触头、刀闸开关、高压电缆中间头、干式变压器、低压大电流等设备的温度监测,防止在运行过程中因氧化、松动、灰尘等因素造成接点接触 电阻过大而发热成为安全隐患,提高设备安全保障,及时、持续、准确反映设备运行状态,降低设备事故率。

Acrel-2000T无线测温监控系统通过RS 485总线或以太网与间隔层的设备直接进行通讯,系统设计遵循国际标准Modbus-RTU、Modbus-TCP等传输规约,安全性、可靠性和开放性都得到了较大地提高。该系统具有遥信、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。

2、应用场所

适合在泛在电力物联网、钢厂、化工、水泥、数据中心、医院、机场、电厂、煤矿等厂矿企业、变配电所等电力设备的温度监测。

3、系统结构

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温度在线监测系统结构图

4、系统功能

测温系统主机Acrel-2000T安装于值班监控室,可以远程监视系统内所有开关设备运行温度状态。系统具有以下主要功能:

  1. 温度显示:显示配电系统内每个测温点的实时值,也可实现电脑WEB/手机APP远程查看数据。

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  1. 温度曲线:查看每个测温点的温度趋势曲线。

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  1. 运行报表:查询及打印各测温点时间的温度数据。

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  1. 实时告警:系统能够对各测温点异常温度发出告警。系统具有实时语音报警功能,能够对所有事件发出语音告警,告警方式有弹窗、语音告警等,还可以短信/APP推送告警消息,及时提醒值班人员。

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  1. 历史事件查询:能够温度越限等事件记录进行存储和管理,方便用户对系统事件和报警进行历史追溯,查询统计、事故分析等。

5、系统硬件配置

温度在线监测系统主要由设备层的温度传感器和温度采集/显示单元,通讯层的边缘计算网关以及站控层的测温系统主机组成,实现变配电系统关键电气部位的温度在线监测。

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六、结语

综上所述,主要研究了变电站10kV高压开关柜无线测温的技术。通过对智能化变电站系统进行设计,分析了影响其温度变化原因,阐述了无线测温的重要性,并列举了无线测温技术在智能变电站中的实际应用。相信无线测温技术在未来得到更广泛应用。