基于无线2G/3G/4G网络实现开关柜温度监测的方案【百科全说】

电力系统安全运行关系到国民经济的稳定发展。近年来，电厂自动化、信息化飞速发展，加快了对高压开关柜内的温度检测技术的研究。一系列的开关柜的温度无线监测技术也因此应运而生，并且发挥着越来越重要的作用。高压开关柜是发电厂、变电站、动力车间最重要的电气设备，每个开关柜都有多个进出线接头盒开关触头。在运行过程中，开关的触点、母线连接头等部位因长期负荷较大、老化等原因会导致接触电阻过大而发热。由于开关柜密闭运行、内部空间狭小和绝缘保护等原因，这些发热部位的温度在运行状态下几乎无法监测，最终可能会因过热造成火灾和大面积停电事故的发生。因此，设计一套高压开关柜无线测温系统是势在必行。

操作方法

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1、引言电力系统安全运行关系到国民经济的稳定发展。近年来，电厂自动化、信息化飞速发展，加快了对高压开关柜内的温度检测技术的研究。一系列的开关柜的温度无线监测技术也因此应运而生，并且发挥着越来越重要的作用。高压开关柜是发电厂、变电站、动力车间最重要的电气设备，每个开关柜都有多个进出线接头盒开关触头。在运行过程中，开关的触点、母线连接头等部位因长期负荷较大、老化等原因会导致接触电阻过大而发热。由于开关柜密闭运行、内部空间狭小和绝缘保护等原因，这些发热部位的温度在运行状态下几乎无法监测，最终可能会因过热造成火灾和大面积停电事故的发生。因此，设计一套高压开关柜无线测温系统是势在必行。为解决光纤式电力开关柜温度实时监测系统在信息传输时存在的有效传输距离短、容易出现灰尘漏电等问题，根据设备的设计特点，提出了一种采用无线2G/3G/4G网络通信传输方式进行数据远程传输的非接触检测方式。此方式可有效地提高光纤式电力开关柜温度实时监测系统信号的有效传输距离，避免了采用有线方式进行信息传送的复杂性与危险性，具有很好的应用前景。关键字：高压开关柜，温度测量，无线2G/3G/4G网络传输
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2、高压开关柜高压开关柜是指用于电力系统发电、输电、配电、电能转换和消耗中起通断、控制或保护等作用，高压开关柜按作电压等级在3.6kV~550kV的电器产品，高压隔离开关与接地开关、高压负荷开关、高压自动重合与分段器，高压操作机构、高压防爆配电装置和高压开关柜等几大类。
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3、应用前景近年来，电力系统已发生多起因设备过热而发生火灾和大面积停电事故。据统计分析，我国每年发生的电力事故，有40％是由高压电气设备过热所致；而在采用高压开关柜和电力电缆的供电系统中，有70％以上的电缆运行故障是因为连接部位接触电阻变大、过负荷等引起接头温度过高所致。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。目前电厂高压开关柜触头温度监测有多种方式。近年来出现了采用无线电传输方式进行温度采集的监测系统，满足了非接触检测的要求，检测系统中的通信控制器不仅能发送接收数据，而且具有了数据存储、液晶显示、报警等功能。
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4、无线测温系统与其它测温方式的对比优势（1）普通测温常规的热电偶、热电阻、半导体温度传感器等测温方式，需要金属导线传输信号，绝缘性能不能保证。无线测温具有优异的绝缘性能，能够隔离开关柜的高压，因此能够直接安装到开关柜内的高压触点上，准确测量高压触点的运行温度。（2）红外测温红外成像仪无法透过柜门测量内部设备，开关柜运行时必须关闭柜门，导致红外方式无法测量。无线测温系统温度传感器直接安装到带点物体的表面，可在封闭的柜体内直接测量设备温度后，以无线网络方式传出。（3）光纤测温光纤式温度测温仪采用光纤传递信号，其温度传感器安装在带电物体的表面，测温仪与温度传感器间用光纤连接。光纤具有易折、易断、不耐高温。积累灰尘后易使绝缘性能降低，且在柜内布线难度较大，造价高。无线测温系统没有复杂的引线，完全绝缘，造价低廉。
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5、无线测温系统组成测温系统由无线测温终端、无线测温集中器、无线2G/3G/4G DTU传输模块和上层温度监测管理中心构成。无线测温终端负责对高压开关柜内的温度进行采集，并通过无线ZigBee传输模块进行实时发送数据。无线测温集中器负责对数据的接收、处理，并通过RS485总线将数据传输给监控计算机。监控计算机软件采用C#编程，实现监测数据的显示和数据库的访问，以便集中管理和最优控制。同时将监控计算机所采集到的温度数据利用无线2G/3G/4G DTU远程传输到上层温度监测管理中心，并在温度监测管理中心计算机中进行显示、存储、分析与报警。图一（工作原理图）
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此方案的高压开关无线测温系统，能够实现对分散地域的多个高压开关柜内温度进行集中有效监测，能大大提高高压开关柜的安全运行。图二（系统拓扑图）
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6、无线测温系统的功能优势 1）通信的先进性——采用先进的数字化及无线2G/3G/4G网络传输技术，独特的绝缘性能，使用方便经济； 2）通信的可靠性——通信系统要长期经受恶劣环境例如较强的电磁干扰和高温的考验，并保持通信的畅通； 3）双向通信——不仅能实现信息量的上传，还要实现控制量的下达； 4）多业务的数据传输速率——随着以后终端业务量的不断增长，主站到子站、子站到终端之间通信对实现多业务的数据传输速率要求越来越高； 5）通信的灵活性和可扩展性——标准化设计，可方便扩展与其它系统互联，费用低廉，安装灵活。
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7、结束语现代工业中，工作温度的升降反映了设备运行状态和许多物理特征的变化，工业设备异常或故障常表现出温度的异常变化。因此工业设备运行温度监测是设备安全监控最为有效、最为经济的手段，对设备的安全运行具有重大的意义。随着无线测温系统的发展和应用，基于2G/3G/4G网络的无线测温系统是目前世界上最先进、最有效的温度在线监测系统，特别是在电力系统、石油化工、交通运输、工业消防等领域得到广泛的使用。

基于无线2G/3G/4G网络实现开关柜温度监测的方案

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