无需电池供电更安全——开关柜智能无线测温系统

发电厂、变电站的高压开关柜在电力系统中起着发电、输电、配电和电能转换过程中开合、控制和保护作用。随着电网设备技术的发展，高压开关柜也得到广泛的使用。温度是表征开关柜运行正常的一个重要参数，开关柜在长期运行过程中,开关的触点和母线连接等部位因老化导致接触电阻过大而发热，而这些发热部位的温度很难监测，并且由于高压开关柜的密闭性，因此难以测量运行中柜内接（触）头的实际温度，如不及时发现并处理接（触）头过热性缺陷，严重威胁电力安全生产。开关柜设备长期的超温运行，会降低设备的性能及使用寿命，引发设备故障，影响电网的正常运行，甚至引起电气火灾，造成巨大经济损失。

   高压开关柜的温度在线监测越来越得到用户的认可和重视，目前CT感应取电无线测温系统在高压开关柜上得到广泛应用，无源无线测温传感器安装维护方便，组网简单，实时在线，可以代替传统的人工定期巡检的方式，及时发现电力设备的温度异常，保证设备安全运行。

开关柜智能无线测温系统主要由无源无线温度传感器、无线温度监测装置、无线测温监测主机及软件系统等组成，实现高压开关柜关键电气部位的温度在线监测。

 

1、无源无线测温传感器的设计

无源无线测温传感器的感应电源采用小CT磁饱和技术由一次电流感应出电源。充分利用高压开关柜内三相母线电流产生的大量电磁能，根据电流互感器模型进行设计。当通过电流保持在3A-5000A之间，感应电源即可不间断提供给传感器稳定的工作电压，消除了电池供电需要停电更换的弊端，大大减少了维护工作量。

能量来源：传感器利用一次回路电流取电，能量供给远远不断，温度采样速率随意设定。

 超低功耗设计：主芯片采用美国TI公司，功耗低，低可至0.03mw，区别于传统的感应供电，不存在发热现象。

 温度传感器一次回路取能范围大大加宽:只用2a就可启动，高至10000A，完全满足现有市场的开关柜负荷要求（现有市场的开关柜设计负荷高可至6000A），基本无盲区。

外观设计：超精小化设计，适合所有的开关柜及电缆接头等多种部位的温度监测，无需根据不同测温位置，不同开关负荷选用不同规格尺寸，不同技术参数的传感器，大大节省了供货难度和供货时间，同时现场安装更方面快捷，大大缩短了现场安装时间。

测温元件：采用耐高温、高精度热敏电阻，测温范围宽至-40℃～+200℃，精度 ±1% 。

2、无源无线测温传感器的软件设计

无源无线传感器的软件采用C语言进行编程，编程需要注意规范，代码简洁易读，传感器为低功耗设计，需要控制好整个电路系统的功耗，及时对单片机和外设进行休眠或电源关断，使得系统空闲时电流消耗不超过2uA。

为了保障传感器系统的可靠运行，需要正确配置单片机的看门狗，保证不会出现传感器死机的情况。此外还要防止传感器通信碰撞，提高通信抗干扰性能，采用随机延时的算法进行温度上报，并对通信数据进行CRC校验，滤除异常数据。

3、无源无线测温传感器的主要性能与安装

按照以上的原理和方法设计出的无源无线测温传感器ZRDTS-6，可在一次回路电流在5~5000A范围内取电工作，每15秒（时间可以根据用户需求设置）进行一次测量发热点温度并无线上传至柜面安装的显示单元。传感器温度测量范围为-50℃~+125℃，精度高达±1℃，测温分辨率0.1℃，体积小巧，安装方便，抗干扰性能强，广泛应用于高压柜电气接头测温。

下图为安装图片

5、无线测温接收装置主要功能

可用于高压开关柜触点及接点、刀闸开关、高压电缆中间接头、变压器、低压大电流等设备的温度监测。用于接收无源无线温度传感器（DTS-6）发射的无线数字信号, 并将信号转换成电信号,经内部电路处理，通过显示屏显示当前所测温度，可以实现250个无线温度传感器的数据采集。同时通过RS485通讯上传到监控主机，使运行人员能够对温度进行实时在线准确地巡检，对高压电气设备接点温度状态能够及时地掌握。可以根据用户设定预警、报警温度值，实现高温预警、超温告警、相间温差报警、温度突变量告警等功能，装置可存储200条告警记录，同时告警时继电器出口可以控制声光报警器，帮助用户及时发现故障，尽快分析查找设备故障原因，恢复正常供电。所有测量数据都可以通过485接口及标准Modbus-RTU协议接入边缘计算网关，实现网络组网，将数据上传至无线测温监测系统主机。

6、开关柜无线测温智能监测系统ZRMSCADA V3.0的功能

ZRMSCADA在线监测软件分为通讯模块，监控模块，组态设计模块组成。

通过该软件，能够与不同协议的终端仪表通讯，并将数据写入SQL数据库，可查询历史记录，曲线，报警窗口弹出，打印等。同时能够实现局域网内客户端查看数据。

系统具有以下功能：

（1）电气监控系统分布图：在显示界面可以显示一次系统模拟图。

（2）温度监测：在监控系统上集中显示被测各点的温度值。

（3）报警功能：实际测量到的参数值超过报警值时进行声光报警，并带有语音报警功能。

（4）故障显示：被测设备温度点的位置非正常工作时显示故障。

（5）数据库功能：存储所有被测点的各个时刻的温度值，以便进行历史查询历史曲线显示。

（6）权限管理：可进行权限设置。运行数据的设定、修改等需经有使用权限的系统操作人员操作方生效。

（7）远程通信：系统提供 RS485 总线通讯方式，以满足远程通信。

总结语

开关柜无线测温系统的应用，解决了长期以来高压开关柜需要人工现场测温，开关柜内部温度无法测量等问题，大大减少了设备检修停电次数和时间，减轻了日常巡检的工作量，提高工作人员自身安全性。无源无线测温系统能及时发现各关键点部位的温度异常状况，避免连接部位老化或接触电阻过大而产生过热现象，为电力安全生产和供电提供了有力保证，提高了设备的智能性。

 

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