摘要：溫度是維護(hù)電力系統(tǒng)高壓設(shè)備正常運(yùn)行的重要參數(shù)，隨著智能電網(wǎng)的發(fā)展，針對高壓設(shè)備進(jìn)行溫度在線監(jiān)測已變得日益重要。文章中的智能無線測溫系統(tǒng)，通過對開關(guān)柜溫度進(jìn)行智能實時監(jiān)控，可準(zhǔn)確、及時掌握開關(guān)柜運(yùn)行溫度變化趨勢，并結(jié)合實時電流通過特有的橫向和縱向等智能判據(jù)，可提前感知開關(guān)柜因過溫而引起的安全隱患，有針對性地制定預(yù)防措施，從而實現(xiàn)狀態(tài)檢修，避免出現(xiàn)故障，進(jìn)而減少運(yùn)維人員工作量。

關(guān)鍵詞：智能判據(jù) ；無線測溫 ；開關(guān)柜

0引言

在變電站內(nèi)，高壓設(shè)備在長期運(yùn)行過程中，其觸點(diǎn)和連接處等位置會因長期過載、接頭松動、觸頭老化等因素導(dǎo)致接觸電阻增大而產(chǎn)生過熱現(xiàn)象，進(jìn)而導(dǎo)致觸點(diǎn)異常升溫而損壞，甚至發(fā)生熔融、燃燒、爆炸等各種安全事故。因此需對高壓設(shè)備的溫度進(jìn)行全方位監(jiān)測，做

到事故的提前預(yù)防。目前，常規(guī)的無線測溫系統(tǒng)僅監(jiān)測高壓設(shè)備的實時溫度，超過溫度上限進(jìn)行告警，無法提前預(yù)知高壓設(shè)備因過溫而引起的安全隱患，文章的智能無線測溫系統(tǒng)采用傳感器實測溫度結(jié)合實時電流的方式，通過特有智能算法，可提前感知開關(guān)柜因老化或環(huán)

境因素造成接觸電阻增大而引發(fā)的過溫安全隱患。

1智能無線測溫硬件配置

（1）無線溫度傳感器。采集高壓設(shè)備溫度并通過無線方式將其發(fā)送至無線接收器。每個溫度傳感器采集1路溫度量，可安裝在斷路器觸頭、母排、高壓電纜接頭等位置。無線溫度傳感器無源無電池，通過感應(yīng)一次設(shè)備電流獲取自身工作所需的能量，工作頻率為433MHz，

傳輸距離為200m，測溫范圍–25~+125℃。

（2）無線環(huán)境溫濕度傳感器。采集高壓設(shè)備環(huán)境溫濕度并通過無線方式將數(shù)據(jù)發(fā)送至無線接收器。每個溫濕度傳感器采集1路環(huán)境溫度和濕度值，可安裝在開關(guān)柜或配電室內(nèi)。無線環(huán)境溫濕度傳感器內(nèi)置可更換的3.6V 鋰電池，工作頻率為433MHz，傳輸距離為150m。

（3）無線接收器。將溫度傳感器和環(huán)境溫濕度傳感器發(fā)出的無線溫度及溫濕度信號轉(zhuǎn)發(fā)至保護(hù)裝置。無線接收器內(nèi)置磁鐵，吸附于開關(guān)柜低壓室內(nèi)壁上，通過通訊電纜連接至保護(hù)裝置的通信口。

2智能無線測溫通訊方案

無線接收器通過無線信號接收溫度傳感器和溫濕度傳感器發(fā)出的溫度及溫濕度信號，然后通過 ModbusRTU 通訊協(xié)議及 RS–485接口與保護(hù)裝置通訊。由于無線接收器吸附于開關(guān)柜低壓室內(nèi)壁上，通過1根短通訊電纜即可連接至保護(hù)裝置通訊口進(jìn)行通訊，無需進(jìn)行單獨(dú)組網(wǎng)通訊。保護(hù)裝置收到傳感器溫度信號后，將在LCD 面板顯示溫度值，同時結(jié)合一次負(fù)荷電流進(jìn)行智能判斷，然后通過通訊協(xié)議將溫度值及報警信號送至電力監(jiān)控系統(tǒng)，即可實現(xiàn)溫度數(shù)據(jù)和報警信號的遠(yuǎn)程監(jiān)視。與電力監(jiān)控系統(tǒng)共用1套監(jiān)視系統(tǒng)，利用了原有設(shè)備無后期費(fèi)用追加優(yōu)勢，達(dá)到了降低系統(tǒng)設(shè)備運(yùn)維成本的目的，且利于運(yùn)行人員監(jiān)視和維護(hù)。

同時依靠電力監(jiān)控系統(tǒng)網(wǎng)關(guān)通過云服務(wù)可將數(shù)據(jù)接入云平臺，實現(xiàn)測溫信號的移動運(yùn)維，不僅可通過智能手機(jī)監(jiān)測到設(shè)備的溫度，并且能在超溫時自動發(fā)出報警信號，及時推送到具體負(fù)責(zé)人員的智能手機(jī)終端，實現(xiàn)高效的問題處理，地降低了高壓設(shè)備事故風(fēng)險，保證供電可靠性（圖1）。

圖1 通訊架構(gòu)

3開關(guān)柜智能無線測溫系統(tǒng)

3.1 具體應(yīng)用方案

智能無線測溫功能集成于綜合保護(hù)裝置中，支持分布式測溫方案和母線集中式測溫方案。

溫度傳感器的安裝位置位于開關(guān)柜 ABC 三相每相的4個位置：母排、斷路器上觸臂、斷路器下觸臂、進(jìn)出線。

3.1.1 分布式測溫方案

每個間隔開關(guān)柜的保護(hù)裝置配1個無線接收器，可與本間隔的多12個溫度傳感器和2個環(huán)境溫濕度傳感器配套工作。

特點(diǎn) ：①每個間隔均可實現(xiàn)基于實時電流的智能過溫報警功能 ；②具有結(jié)合電流的傳感器離線報警功能 ；③基于間隔配置，方便運(yùn)維 ；④可工作于電磁干擾嚴(yán)重場合。

3.1.2 母線集中式測溫方案

進(jìn)線開關(guān)柜配置1個無線接收器，根據(jù)用戶實際情況選擇重要大負(fù)荷開關(guān)柜安裝無線溫度傳感器。能與安裝在本母線的5個開關(guān)柜的多60個溫度傳感器和10個環(huán)境溫濕度傳感器配套工作。本方案的無線接收器需使用外置高增益天線（圖2）。

圖2 母線集中式測溫方案應(yīng)用場景

特點(diǎn) ：①適用于小型站 ；②進(jìn)線可以實現(xiàn)基于實時電流的智能過溫報警功能 ；③其它間隔根據(jù)純溫度判斷異常過溫狀態(tài) ；④經(jīng)濟(jì)簡單，只需要1個無線接收器。

3.2 智能告警判據(jù)

智能無線測溫基于保護(hù)裝置通過實測溫度結(jié)合實時電流的方式實現(xiàn)智能溫度告警。

智能無線測溫包含4個智能判據(jù)，能同時工作，一旦觸發(fā)其中1個判據(jù)，將會發(fā)出對應(yīng)的測量點(diǎn)溫度告警消息。

4個智能判據(jù)分別是 ：①電流補(bǔ)償同安裝點(diǎn)橫向判據(jù)；②電流補(bǔ)償絕對閥值判據(jù)；③無電流同相縱向判據(jù)；④無電流絕對閥值判據(jù)。

這4類判據(jù)分別對單個測量點(diǎn)的絕對溫升/溫度，縱向測量點(diǎn)及橫向測量點(diǎn)結(jié)合電流后的溫升進(jìn)行監(jiān)測，從而對開關(guān)柜進(jìn)行矩陣式的全面監(jiān)測。

3.2.1 有流判據(jù)

（1）電流補(bǔ)償同安裝點(diǎn)橫向判據(jù)（圖3）。同一間隔，同一組安裝點(diǎn)多會配置 ABC 三相3個測溫點(diǎn)。例如，出線電纜 A 相測溫點(diǎn)，出線電纜 B 相測溫點(diǎn)，出線電纜 C 相測溫點(diǎn)，它們處于同一橫截面，使用相同的材料和連接方式，因此可橫向比較 ABC 三相3個測點(diǎn)電流產(chǎn)生的溫升，來判斷溫升是否異常。三相電流的不平衡會引起溫升的不平衡，電流補(bǔ)償后，當(dāng)檢測到某一測溫點(diǎn)溫升異常升高后告警。

圖3 橫向判據(jù)

由于同一安裝位置的三相測溫點(diǎn)，連接方式相同， 期望溫升相同，因此該判據(jù)靈敏性高。

電流補(bǔ)償絕對閥值判據(jù)。根據(jù)國標(biāo)要求的溫升閥值，確定測溫點(diǎn)額定電流下的溫升閥值。根據(jù)當(dāng)前工作點(diǎn)的電流值，計算對應(yīng)該電流的溫升動作閥值。當(dāng)測溫點(diǎn)測得的溫度超過計算得到的溫升動作閥值后告警。

此判據(jù)電流的溫度告警閥值，對應(yīng)電流做過補(bǔ)償，遠(yuǎn)小于國標(biāo)要求的溫升閥值，因此該判據(jù)靈敏性較高。

3.2.2 無流判據(jù)

（1）無電流同相縱向判據(jù)。同一間隔，同一相多有4個測溫點(diǎn)，例如，母排測溫點(diǎn)、斷路器上觸臂測溫點(diǎn)、 斷路器下觸臂測溫點(diǎn)、進(jìn)出線測溫點(diǎn)。同一相縱向上的各個測溫點(diǎn)，流過的電流相同，溫升只與節(jié)點(diǎn)阻抗和散熱條件有關(guān)，因此可比較同一相縱向上多個測溫點(diǎn)的溫 升，當(dāng)某一測溫點(diǎn)的溫升與縱向其他測溫點(diǎn)的溫升相比異常升高時告警（圖4）。

圖4 縱向判據(jù)

（2）無電流絕對閥值判據(jù)。根據(jù)國標(biāo)要求的溫升閥值，設(shè)定一個大允許溫升閥值，當(dāng)實測點(diǎn)的溫升大于大允許溫升，判斷該測點(diǎn)溫度異常，告警。根據(jù)國標(biāo)要求的溫度閥值，設(shè)定一個大允許溫度閥值，當(dāng)實測溫度大于大允許溫度時，判斷該測點(diǎn)溫度異常告警。

由于國標(biāo)要求的大允許溫升閥值和大允許溫度閥值較高，此判據(jù)不是很靈敏，因此大允許溫升閥值和大允許溫度閥值可以在定值中修改（表1）。

4安科瑞溫度在線監(jiān)測系統(tǒng)解決方案

4.1概述

電氣接點(diǎn)在線測溫裝置適用于高低壓開關(guān)柜內(nèi)電纜接頭、斷路器觸頭、刀閘開關(guān)、高壓電纜中間頭、干式變壓器、低壓大電流等設(shè)備的溫度監(jiān)測，防止在運(yùn)行過程中因氧化、松動、灰塵等因素造成接點(diǎn)接觸電阻過大而發(fā)熱成為安全隱患，提高設(shè)備安全保障，及時、持續(xù)、準(zhǔn)確反映設(shè)備運(yùn)行狀態(tài)，降低設(shè)備事故率。

Acrel-2000T無線測溫監(jiān)控系統(tǒng)通過RS485總線或以太網(wǎng)與間隔層的設(shè)備直接進(jìn)行通訊，系統(tǒng)設(shè)計遵循國際標(biāo)準(zhǔn)Modbus-RTU、Modbus-TCP等傳輸規(guī)約，安全性、可靠性和開放性都得到了較大地提高。該系統(tǒng)具有遙信、遙測、遙控、遙調(diào)、遙設(shè)、事件報警、曲線、棒圖、報表和用戶管理功能，可以監(jiān)控?zé)o線測溫系統(tǒng)的設(shè)備運(yùn)行狀況，實現(xiàn)快速報警響應(yīng)，預(yù)防嚴(yán)重故障發(fā)生。

4.2應(yīng)用場所

適合在泛在電力物聯(lián)網(wǎng)、鋼廠、化工、水泥、數(shù)據(jù)、醫(yī)院、機(jī)場、電廠、煤礦等廠礦企業(yè)、變配電所等電力設(shè)備的溫度監(jiān)測。

4.3系統(tǒng)結(jié)構(gòu)

溫度在線監(jiān)測系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖

4.4系統(tǒng)功能

測溫系統(tǒng)主機(jī)Acrel-2000T安裝于值班監(jiān)控室，可以遠(yuǎn)程監(jiān)視系統(tǒng)內(nèi)所有開關(guān)設(shè)備運(yùn)行溫度狀態(tài)。系統(tǒng)具有以下主要功能：

1）溫度顯示：顯示配電系統(tǒng)內(nèi)每個測溫點(diǎn)的實時值，也可實現(xiàn)電腦WEB/手機(jī)APP遠(yuǎn)程查看數(shù)據(jù)。

2）溫度曲線：查看每個測溫點(diǎn)的溫度趨勢曲線。

3）運(yùn)行報表：查詢及打印各測溫點(diǎn)指定時間的溫度數(shù)據(jù)。

4）實時告警：系統(tǒng)能夠?qū)Ω鳒y溫點(diǎn)異常溫度發(fā)出告警。系統(tǒng)具有實時語音報警功能，能夠?qū)λ惺录l(fā)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。

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

4.5系統(tǒng)硬件配置

溫度在線監(jiān)測系統(tǒng)主要由設(shè)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(wǎng)關(guān)以及站控層的測溫系統(tǒng)主機(jī)組成，實現(xiàn)變配電系統(tǒng)關(guān)鍵電氣部位的溫度在線監(jiān)測。

名稱	外形	型號	參數(shù)說明
系統(tǒng)組態(tài)軟件		Acrel-2000/T	硬件：內(nèi)存4G，硬盤500G，以太網(wǎng)口。 顯示器：21寸，分辨率1280*1024。 操作系統(tǒng)：Windows764位簡體中文旗艦版。 數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)：MicrosoftSQLServer2008R2。 通訊協(xié)議：IEC60870-5-103、IEC60870-5-104、ModbusRTU、ModbusTCP等國際標(biāo)準(zhǔn)通信規(guī)約
智能通信 管理機(jī)		Anet-2E4SM	通用網(wǎng)關(guān)，2路網(wǎng)口，4路RS485，可選配1路LORA，帶電告警功能，支持485，4G從模塊擴(kuò)展。
無線測溫集中采集設(shè)備		Acrel-2000T/A	壁掛式安裝 標(biāo)配一路485接口、一路以太網(wǎng)口 自帶蜂鳴器告警 柜體尺寸480*420*200（單位mm）
	Acrel-2000T/B	硬件：內(nèi)存4G，硬盤128G，以太網(wǎng)口 顯示器：12寸，分辨率800*600 操作系統(tǒng)：Windows7 數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)：MicrosoftSQLServer2008R2 可選Web平臺/APP服務(wù)器 柜體尺寸為480*420*200（單位mm)
顯示終端		ATP007 ATP010	DC24V供電；一路上行RS485接口；一路下行RS485接口；可接收20個ATC200/1個ATC400/1個ATC450-C。
	ARTM-Pn	面框96*96*17mm，深度65mm；開孔92*92mm； AC85-265V或DC100-300V供電； 一路上行RS485接口，Modbus協(xié)議； 可接收60個ATE100/200/300/400；配套ATC200/300/450。
	ASD320 ASD300	面框237.5*177.5*15.3mm，深度67mm；開孔220*165mm； AC85-265V或DC100-300V供電； 一路上行RS485接口，Modbus協(xié)議； 可接收12個ATE100/200/300/400；配套ATC200/300/450。
智能溫度 巡檢儀		ARTM-8	開孔88*88mm嵌入式按照； AC85-265V或DC100-300V供電； 一路上行RS485接口，Modbus協(xié)議； 可接入8路PT100傳感器，適用于低壓開關(guān)柜電氣接點(diǎn)、變壓器繞組、點(diǎn)擊繞組等場合的測溫；
	ARTM-24	35MM導(dǎo)軌安裝； AC85-265V或DC100-300V供電； 一路上行RS485接口，Modbus協(xié)議； 24路NTC或PT100、1路溫濕度測溫、2路繼電器告警輸出，用于低壓電氣接點(diǎn)、變壓器繞組、點(diǎn)擊繞組等場所測溫；
無線收發(fā)器		ATC450-C	可接收60個ATE100/ATE100M/ATE200/ATC400/ATE100P/ATE200P傳感器數(shù)據(jù)。
	ATC600	ATC600有兩種規(guī)格；ATC600-C可接收240個ATE100/ATE100M/ATE200/ATC400/ATE100P/ATE200P傳感器數(shù)據(jù)。ATC600-Z做中繼透傳。
電池型無線測溫傳感器		ATE100M	電池供電，壽命≥5年；-50℃~+125℃； 精度±1℃；470MHz，空曠距離150米； 32.4*32.4*16mm(長*寬*高)。
	ATE200	電池供電，壽命≥5年；-50℃~+125℃； 精度±1℃；470MHz，空曠距離150米； 35*35*17mm，L=330mm(長*寬*高，三色表帶)。
	ATE200P	電池供電，壽命≥5年；-50℃~+125℃； 精度±1℃；470MHz，空曠距離150米,防護(hù)等級IP68；35*35*17mm，L=330mm(長*寬*高，三色表帶)。
CT取電型無線測溫傳感器		ATE400	CT感應(yīng)取電，啟動電流≥5a； -50℃~125℃；精度±1℃470MHz，空曠距離150米； 合金片固定、取電；三色外殼；25.82*20.42*12.8mm(長*寬*高)。
有線溫度 傳感器		PT100	用于低壓接點(diǎn)測溫時，具體封裝、精度、線制、線材、線長與供應(yīng)商聯(lián)系； 用于變壓器、電機(jī)繞組測溫時，建議變壓器或電機(jī)內(nèi)部預(yù)埋好Pt100
	NTC	用于低壓接點(diǎn)測溫時，具體封裝、精度、線制、線材、線長與供應(yīng)商聯(lián)系；

5安科瑞AMB300系列母線槽紅外測溫解決方案

安科瑞AMB300系列母線槽紅外測溫解決方案，這是一款非接觸式紅外測溫裝置，能夠解決母線槽溫升過高的問題，實時把連接器中每相溫度數(shù)據(jù)上傳后臺，提示管理人員應(yīng)對報警點(diǎn)予以重視或采取必要的預(yù)防措施。

此母線槽紅外測溫解決方案由人機(jī)HMI觸摸屏，紅外測溫模塊，紅外采集器，電源模塊組成。該系統(tǒng)通過RS485線與本地觸摸屏和后臺監(jiān)控進(jìn)行通信（如下圖），系統(tǒng)設(shè)計遵循際標(biāo)準(zhǔn)Modbus-RTU傳輸規(guī)約，安全性、可靠性和開放性都得到了很大地提高。RS-485作為一種串行通信的接口具有傳輸距離長、速度較高、電平兼容性好、使用靈活方便、成本低廉和可靠度高等特點(diǎn)，與無線通信方式相比，具有價格低、抗共模干擾能力強(qiáng)等優(yōu)點(diǎn)。

AMB300紅外測溫組網(wǎng)示意圖

AMB300紅外測溫系統(tǒng)拓?fù)鋱D

AMB300紅外測溫原理示意圖

AMB300-D4 AMB300-D1 AMB300-Z

AMB300紅外測溫管理軟件界面

安科瑞系統(tǒng)平臺界面

6 結(jié)束語

智能無線測溫系統(tǒng)進(jìn)行嚴(yán)格的系統(tǒng)測試后，已應(yīng)用到了多個現(xiàn)場，通過對多個現(xiàn)場測試結(jié)果的對比分析，數(shù)據(jù)傳輸準(zhǔn)確可靠，在電力系統(tǒng)監(jiān)控后臺可實時掌握開關(guān)柜各位置的溫度變化趨勢，溫度異常時可智能提前預(yù)警，提醒運(yùn)行人員針對性地制定預(yù)防措施，為運(yùn)行單位減少了運(yùn)維工作量，提高了運(yùn)維單位的工作效率和供電可靠性。

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[5] 安科瑞企業(yè)微電網(wǎng)設(shè)計與應(yīng)用手冊2022年05版.

作者簡介：

盛莉莉，女，現(xiàn)任職于安科瑞電氣股份有限公司 手機(jī):17821169733（微信同號);

公司介紹

安科瑞電氣股份有限公司（股票代碼：300286）成立于2003年，集研發(fā)、生產(chǎn)、銷售及服務(wù)于一體，是一家為企業(yè)提供能效系統(tǒng)和用電安全解決方案的高科技股份制企業(yè)。公司解決方案涵蓋電力、環(huán)保、新能源、消防、數(shù)據(jù)中心、智能樓宇、智慧校園、智慧醫(yī)院、智慧工廠、智慧交通、市政工程等多個領(lǐng)域。

公司總部位于上海嘉定，具備從云平臺軟件到終端元器件的一站式服務(wù)能力，形成了“云-邊-端”的能源互聯(lián)網(wǎng)生態(tài)體系，目前已有14000多套系統(tǒng)解決方案運(yùn)行在全國各地，為用戶高效和安全用能保駕護(hù)航，為企業(yè)節(jié)能降耗和實現(xiàn)能源數(shù)字化建設(shè)提供數(shù)據(jù)服務(wù)。公司在全國主要城市配置銷售、技術(shù)支持團(tuán)隊，快速響應(yīng)客戶需求，為用戶提供良好的服務(wù)體驗。

設(shè)于無錫江陰市的生產(chǎn)基地--江蘇安科瑞電器制造有限公司是安科瑞電氣股份有限公司的全資子公司，也是江蘇省高新技術(shù)企業(yè)、江蘇省兩化融合試點(diǎn)企業(yè)。公司采用自動化無鉛生產(chǎn)工藝，擁有獲得國家實驗室認(rèn)證認(rèn)可（CNAS）的產(chǎn)品測試實驗室，配合信息化管理系統(tǒng)，為公司產(chǎn)品產(chǎn)業(yè)化、規(guī)模化實施提供了保障。

截至2021年12月31日，公司擁有商標(biāo)5項，已獲得證書的專利304項，其中發(fā)明專利22項、實用新型專利132項、外觀設(shè)計專利150項，擁有軟件著作權(quán)251項。

AcrelEMS企業(yè)微電網(wǎng)能效管理平臺為企業(yè)微電網(wǎng)提供覆蓋“源、網(wǎng)、荷、儲、充、運(yùn)維”各環(huán)節(jié)的能效管理解決方案，覆蓋企業(yè)配電系統(tǒng)各個環(huán)節(jié)，打造終端感知、邊緣智能、共建共享、開放合作的電力物聯(lián)網(wǎng)體系。通過一個平臺對企業(yè)用電進(jìn)行進(jìn)行集中監(jiān)控、統(tǒng)一調(diào)度、統(tǒng)一運(yùn)維，為企業(yè)可靠、安全、節(jié)約、高效、有序用電提供平臺支撐。

公司將秉著“創(chuàng)新、高效、團(tuán)結(jié)、誠信”的理念，堅持穩(wěn)健經(jīng)營、持續(xù)創(chuàng)新，為用戶安全、可靠、高效用能提供解決方案，為實現(xiàn)“碳達(dá)峰、碳中和”提供數(shù)據(jù)支持。

審核編輯 黃宇