摘要：高压开关柜无线测温系统采用无线通讯网络进行连接形成互联互通模式，在互联网等环境中，可远程实时监测高压开关柜封闭区域关键部位的温度。同时也能通过云数据的过滤分析，对设备温度异常进行预警，确保电力设备的安全稳定运行。
关键词：高压开关柜；无线测温；物联网
1、引言
由于压接头不紧、松动、老化、电弧冲击等原因容易造成电力设备接触电阻增大，引起电力设备过热、短路起火爆炸，甚至大面积停电、人员伤亡等灾难事故。而目前红外热成像测温仪、有线测温（感温光缆/电缆）等传统测温方式存在成本高、维护量大、精度低等缺点，难以提前发现设备局部温度异常缺陷。飞速发展的物联网技术为电力设备的无线测温提供了可能。尽早发现电力设备的温度异常对于保证设备安全运行至关重要，本文介绍的高压开关柜无线测温技术具有安全可靠、实时直观、组网简单、安装维护方便等优点。
2、高压开关柜无线测温系统的组成
无线测温系统主要由触头温升监控单元、智能控制单元（MDC4）、显示单元（HMI）等组成。具有触头温升监控单元的智能触臂安装在断路器的极柱上，实时监测断路器触头触指的温度。智能监控单元（MDC4）直接固定在低压室网格板上，负责命令控制和数据交换，实现断路器触头温度监测功能及断路器二次元器件和机械特性参数监测功能。HMI显示单元负责数据的实时显示及设定功能。
2.1触头温升监控单元
触头温升监控单元采用一体化设计，射频组件、测温元器件等全部嵌入高压开关柜的智能触臂内，集成取电、温度检测和无线传输等功能，实时监测断路器六路触指触头的温升。触头温升监控单元采用CT一次回路取电及过流磁饱和技术，当一次侧电流大于50A时，无源取电可供温升监控单元稳定运行；当一次侧电流大于200A时，CT进入磁饱和状态，从而避免温升监控单元烧毁。通过先进的无线射频技术与智能控制单元（MDC4）进行通信，实现一次侧高低电位间的隔离。触头温升监控单元避免了传统测温元件电池工作寿命短、高温易爆炸、腐蚀易漏液以及外部捆绑造导致绝缘降低设备损坏事故。
2.2智能控制单元（MDC4）
智能监控控制单元包含断路器温升实时监测、二次元件及机械特性监测、手车电机驱动子单元、eKey智能编码识别等子单元，并通过两路基于Modbus协议的RS485接口进行本地后台监控及数据远传。
（1）温升实时监测子单元
温升实时监测子单元的无线数据采集器采用先进可靠的2.4G无线射频技术，与触头温升监控单元、上分支母线温升监控单元、电缆温升监控单元组成一个低成本、低功耗、短延时、高容量、高安全的近距离无线网络，可实时获取断路器触头温升监控单元触头触指、分支母线温升监控单元铜排搭接等关键点位置的温度值，并能实现节点握手、多节点组网、数据交换、数据路由等功能。
（2）二次元件及机械特性监测子单元
二次元件及机械特性监测子单元内部采用先进的霍尔元件来感应储能电机、分闸线圈、合闸线圈等执行部件导线周围的磁场变化，实时对电压、电流等进行记录分析，从而实现非介入式电压电流测量。二次元件及机械特性监测子单元的数据采集分析系统不仅能实现断路器内储能电机、分闸线圈、合闸线圈的状态监测及断路器合/分闸时间检测，而且还能通过故障波形分析、数据对比，实现对二次元件潜在故障的快速诊断，避免紧急状况、突发事件的出现。
（3）手车电机驱动子单元
手车电机驱动子单元与电动手车相连接，可根据指令控制电机实现断路器手车的电动摇进、摇出及手车电机状态监测。当电机运行受阻达到保护条件时，立即对电机制动，随后逆向驱动电机解除卡死，实现手车电机电动向手动的切换。
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（4）eKey智能编码识别模块
智能编码识别模块主要用于存储断路器触头温升监控单元的生产编码，采用USB接口通信。备用断路器投入运行前，只需将备用断路器所配的eKey智能编码识别模块插入到智能控制单元（MDC4）的USB端口内，即可完成编码的快速识别和快速自动组网。
2.3 HMI显示单元
HMI显示单元安装在开关柜的低压室门板上，与智能控制单元（MDC4）相连，具有数据实时显示及设定等功能。主要显示断路器动触头温度、储能电机的储能平均电流、储能时间、断路器合/分闸时间显示、相关参数。
3、高压开关柜无线测温技术的应用效果
3.1实时监测维护方便
可实时监测高压开关柜内电气连接处、断路器触指触头等封闭部位温度，测量精度高，测温范围为-15℃～125℃，测温精度为±2℃。现地显示单元能实时显示温度、参数设定值，并支持历史数据查询，可为事故分析处理提供数据支持。无线测温技术成功解决了高压隔离、封闭高压带电设备内不能在线测温以及手持式红外测温偏差大等难题。
3.2远程诊断及时预警
监测数据通过无线通信及时上传到云数据中心，可随时随地通过任浏览器或手机访问数据中心，了解高压开关柜的运行状态。同时，云数据中心每天会定时对获取的数据进行过滤、分析、保存，然后通过阈值及判据算法，对疑似故障信息发出报警，提示维护人员、厂家技术对疑似数据进行人工分析，从而实现设备的状态评估和故障诊断。无线测温技术能及时发现各关键点部位的温度异常状况，避免开关触点和母线连接等部位老化或接触电阻过大而产生过热现象，为电力安全生产和可靠供电提供了有力保证。
4、结束语
基于物联网的高压开关柜无线测温技术的应用，解决了长期以来高压设备需要人工现场测温，数据存储困难等问题，大大减少了设备检修预试停电次数和时间，减轻了日常巡检的工作量，提高了设备的可靠性，实现了温度在线监测和数据存储，切合 “状态检修”技术研发及应用发展趋势，是一次具有实用意义的成功尝试。随着社会的发展，人们对用电的需求越来越大，电力无线测温提供一种新的测温方式，对高压开关柜等设备安全稳定运行具有重要意义。
参考文献：
[1]邹浩.基于物联网技术的变电站设备在线测温系统研究[D].山东大学，2011(11):89—90.
[2]杨红光.基于物联网技术的无线测温系统设计[D].山东大学，2013(3):99—100.
简介：申良（1982-），男，湖南邵东，大学本科，高级工程师，现就职于湖南黑麋峰抽水有限公司，主要从事电厂发电生产运维工作。
吴志峰（1982-），男，湖南衡阳，大学本科，高级工程师，现就职于湖南黑麋峰抽水有限公司，主要从事电厂发电生产运维工作。
赵聚平（1982-），男，湖南衡阳，大学本科，高级工程师，现就职于湖南黑麋峰抽水有限公司，主要从事电厂发电生产运维工作。
李既明（1987-），男，湖南益阳，大学硕士，工程师，现就职于湖南黑麋峰抽水有限公司，主要从事电厂发电生产运维工作。
吴敏（1985-），男，湖南常德，大学本科，高级工程师，现就职于湖南黑麋峰抽水有限公司，主要从事电厂发电生产运维工作。
何忠华（1982-），男，湖南郴州，大学硕士，高级工程师，现就职于湖南黑麋峰抽水有限公司，主要从事电厂发电生产运维工作。
论文作者:申良,吴志峰,赵聚平,吴敏,李既明,何忠华
论文发表刊物:《基层建设》2018年第36期
论文发表时间:2019/2/27
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