開關柜在線測溫系統的設計

摘要：在當前的社會之中，電力資源是重要的能源資源之一，人們對于電力資源的依賴程度也逐漸升高，到目前為止，任何人的生活與工作都不能離開電力資源，這就導致電力系統的普及型大大提高。電力系統具有著高的利用率和普及率，因此一個穩定的電力系統對于提高人們的生活質量以及工作效率就十分有必要，在某些電力負荷比較大的地區，就會產生高壓開關柜的溫度上生產從而導致開關柜封閉性下降的情況，影響到了電力設備的運行，進而降低了電力系統的穩定性和安全性。在當前的高壓開關柜溫度監測之中，通常會采用電觸頭的傳統監測方式進行監測，但是這種方法收到電觸頭的影響，其監測的準確程度降低，并且嚴重依賴于紅外線溫度傳感器，從而導致這種監測方法的造價與成本較高，不能夠大范圍的進行應用。

關鍵詞：高壓開關柜；在線監測；無線測溫

0引言

在電力系統之中，包括了多個組成部分和組成設備，其中任何一個部分和設備都要保持穩定的工作狀態，任何一個環節出現故障，就會導致整個電力系統陷入癱瘓，而在這之中，高壓開關柜設備就是非常重要的電力設備之一，其主要作用在于控制與保護電力系統的運行。當前絕大多數的高壓開關設備都會采用封閉式的結構，這種結構不僅會導致熱量大量堆積，并且會給監測與維修帶來一定的障礙。當不能夠及時將高壓開關柜之中的溫度控制到合理范圍時，就有可能導致過高的溫度引發火災，最終給電力系統造成難以彌補的損失。由此可見，一套科學并且合理的高壓開關柜溫度監測系統能夠有效的提高電力系統的穩定性和安全性，從而確保電力系統高效運行。

當前對高壓開關柜進行溫度監測，主要包括以下幾種方法，比如CCD攝像頭監測法，示溫蠟片監測法以及紅外監測法等，這些方法盡管都能夠對溫度進行監測，但是都存在嚴重的缺點，那就是不能夠運行環境以及負荷等其他情況進行監測，單一的監測指標局限了監測效果。對此，設計一個能夠全面監測各項指標的監測系統就顯得十分有必要，本文中所設計的系統，目的就是為了應對傳統高壓開關柜監測方法之中的問題以及不足，從而達到更加全面的監測效果，并且還要保證監測系統結構較為簡潔，操作便利，并且也具有較為可靠的性能，降低各種電力系統事故，提高電力系統的穩定性。

1高壓開關柜概述

高壓開關柜是電力系統運行之中的重要電氣設備之一，主要是以斷路器為主要的組成設備，是生產廠家根據不同的電氣系統接線圖需要，從而將電力系統之中有關的高低壓電器以及線路和導體等，全部封裝在一個金屬柜體之中，從而作為電力系統分配電能的裝置。

在進行高壓開關柜的結構設計時，要具有“五防"，即一誤分，二防短路、三防帶負荷分，四防隔離，五防帶電掛接地線并且防誤入帶電間隔。

當前絕大多數的高壓開關柜按照斷路器的安裝方式可以分為移開式以及固定式兩類，其中移開式的高壓開關柜主要是應用在手車之上，這是由于手車柜具有著比較好的互換性，從而能夠保證電力輸送的穩定性。而固定式的高壓開關柜，因為電氣設備都是固定式安裝的，因此不具有移動性，所以具有著更加經濟性的優點。

根據不同的高壓開關柜內部結構可以分為金屬封閉式開關柜、金屬間隔式開關柜以及金屬封閉箱式和敞開式開關柜三大類，不同結構的高壓開關柜，其內部的構成以及優缺點都有所不同，金屬封閉式開關柜主要由斷路器、母線等部分組成，因為這些組成都安裝在金屬封閉的隔室之中，因此被稱為金屬封閉式開關柜。而金屬間隔式和封閉式之間，有較大的相同點，其所組成的金屬原件同樣安裝在隔間之中，但是因為安裝有防護作用的非金屬隔板，從而能夠起到更好的保護作用。金屬封閉式的開關柜外部是金屬材質的保護外殼，而敞開式開關柜則是將部分設備敞開在外，從而導致封閉性較低。

2系統設計要求

2.1體積要求

針對于絕大多數高壓開關柜而言，其內部空間都非常小，很難將大體積的監測設備安裝入其中，因此在設計監測系統時，必須要盡可能的降低監測設備的體積，從而才能夠保證高壓開關柜內部空間足夠。

2.2絕緣性能要

高壓開關柜中存在大電流和高電壓，如果不能夠做好絕緣以及安全防護的話，很容易導致設備內部短路或者誤觸事故發生，因此要加強監測設備的絕緣性能，杜絕發生事故的可能。

2.3穩定性要求

溫度監測系統是對高壓開關柜內部溫度進行監測，這種監測不僅僅要求實時進行，并且還要求所監測的數據要準確，因此在設計溫度監測系統時，要保證監測設備具有足夠的穩定性，從而才能夠確保監測結果的科學、有效。除此之外，監測設備因為具有著較高的準確度要求，因此要定期進行檢查和維護，在設計監測設備時，還應當盡量便于維護，從而降低維護人員的工作和操作難度，提高設備的易用性。

3系統總體方案

高壓開關柜的溫度監測系統，由溫度的采集設備、數據計算設備以及監測控制器三部分組成，這三部分各司其 職，都發揮著十分重要的作用。

溫度采集設備，即是對高壓開關柜之中的空氣溫度進行采集，其中包括了溫度傳感器、微型控制器以及信息傳輸 器等多個部分。一般情況下，溫度采集設備都安裝在高壓開關柜的斷路器之上，負責對斷路器的觸頭溫度進行檢測， 并且通過數據傳輸設備將數據傳輸到監測控制器之上，完成溫度采集工作。

數據計算設備，其中包括有處理器、顯示器以及警告器等多個組成部分，絕大多數的數據計算設備都安裝在高壓開關柜的柜門之上，來對所獲取的溫度進行計算，在數據經過計算之后，將所得處理結果顯示在顯示器上，以便于工作人員獲取相關數據。

監測控制器之中備有溫度監測分析統計軟件，它能夠對溫度采集設備所獲取的溫度數據進行統計以及計算，并且將所獲得的數據進行保存，當溫度超過了系統所設定的溫度上限，將會及時發出警告，從而告知工作人員溫度已經超過標準。

針對于溫度監控分析統計軟件而言，其中包括了四個組成部分，分別是智能分析系統、實時數據系統、UI界面以及數據傳輸。

智能分析系統是整個溫度監控分析統計軟件的核心所在，它利用內部的計算和分析核心，來負責指揮整個軟件的運行，其中主要求實時監測、數據統計、警告信息管理等數個部分組成。智能分析系統能夠將監測系統所獲得的數據進行智能分析，并且對高壓開關柜設備的內部情況進行預測，通過改變警告閾值的方式來實現動態監控高壓開關柜的溫度。

實時數據系統，能夠為分析統計軟件提供一個快速并且科學的數據訪問渠道，它利用了共享存儲的技術，在軟件之中的每一個模塊都能夠通過標準接口來提取實時數據，從而保證每一個模塊都能夠發揮出至大的作用，對高壓開關柜中的各項指標進行嚴格的控制。

UI界面，顧名思義，是為了實現軟件與用戶之間的交互以及信息交流，它能夠將軟件所獲取的數據以及情況準確并且形象的反饋給用戶，從而實現監測系統的作用。在UI界面之中，往往會采用圖形化的界面，以此來提高便用程度，降低用戶的操作難度和學習難度。用戶可以快速并且便捷的利用UI界面，來查詢高壓開關柜之中的各項數據，比如實時溫度、統計圖表以及分析結果等等。

數據傳輸系統，能夠將其他模塊所采集的數據以及分析結果進行傳輸以及上報，并且能夠將溫度監測分析統計軟件所得數據傳輸給儲存系統，從而更好的保存數據，便于后期的調用。

4安科瑞無線測溫系統

4.1系統結構

Acrel-2000T無線測溫監控系統通過RS485總線或以太網與間隔層的設備直接進行通訊，系統設計遵循國際標準Modbus-RTU、Modbus-TCP等傳輸規約，安全性、可靠性和開放性都得到了很大地提高。該系統具有遙信、遙測、遙控、遙調、遙設、事件報警、曲線、棒圖、報表和用戶管理功能，可以監控無線測溫系統的設備運行狀況，實現快速報警響應，預防嚴重故障發生。

溫度在線監測系統結構圖

4.2系統功能

測溫系統主機Acrel-2000T安裝于值班監控室，可以遠程監視系統內所有開關設備運行溫度狀態。系統具有以下主要功能：

.       溫度顯示：顯示配電系統內每個測溫點的實時值，也可實現電腦WEB/手機APP遠程查看數據。

.       溫度曲線：查看每個測溫點的溫度趨勢曲線。

.       運行報表：查詢及打印各測溫點指定時間的溫度數據。

.       實時告警：系統能夠對各測溫點異常溫度發出告警。系統具有實時語音報警功能，能夠對所有事件發出語音告警，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。

.       歷史事件查詢：能夠溫度越限等事件記錄進行存儲和管理，方便用戶對系統事件和報警進行歷史追溯，查詢統計、事故分析等。

4.3系統硬件配置

溫度在線監測系統主要由設備層的溫度傳感器和溫度采集/顯示單元，通訊層的邊緣計算網關以及站控層的測溫系統主機組成，實現變配電系統關鍵電氣部位的溫度在線監測。

5結束語

為了確保電力系統的正常運行，就要高中重視高壓開關柜中的溫度在線監測，進行有針對性的監測系統設計，從而讓監測系統能夠發揮出正常的作用，保證高壓開關柜中的溫度適中保持在合理范圍之內，避免發生各種事故，影響電力系統的穩定。

參考文獻

[1]陳亞東.高壓開關柜溫度在線監測系統設計

[2]劉志群.基于RS485實現的PC機與單片機多機通信[J].閩江學院學報，2007(2).

[3]安科瑞企業微電網設計與應用手冊2020.06版．

[4]安科瑞用戶變電站變配電監控解決方案2021.10