35 kV变电站温度远程在线监测及预警研究

刘　林

(沈阳特种设备检测研究院 电梯检验一部,辽宁 沈阳 110035)



35 kV变电站温度远程在线监测及预警研究

刘林

(沈阳特种设备检测研究院 电梯检验一部,辽宁 沈阳 110035)

摘要：针对变电站内高压开关柜工作过程中的内部温度监测问题，开发了一套全新的自动化远程监测系统。通过在开关柜内安装测温以及无线信号收发装置，实现了对母线接触头温度的实时监测，并可以针对监测数据进行筛选分析，进而确定危险位置。进行试验验证，结果表明：测试结果与现场实际工况基本一致，系统的检测精度与可靠性较高。

关键词：高压开关柜；远程监测；无线信号；母线；温度

变电站内高压开关柜是保证变电站正常运行的关键设备，高压开关柜在长期连续作业过程中，其母线的触点接触位置会有所偏移，这就容易造成开关柜内动、静隔离触头接触不良，进而产生严重发热现象。如果高压开关柜内部触头接点的温度持续增高，就会导致开关柜温度过热，并由此造成火灾及大面积的停电事故。因此，对高压开关柜温度实现远程实时监测，对降低事故发生率以及提高工作效率具有深远意义。

1温度测试系统总体结构

基于无线信号传输的变电站远程在线测温系统采用3层集散分布式结构，如图1所示。温度传感器附着在高压设备发热点上，将数据处理后通过无线通讯方式按照一定的周期将数据传送到汇聚终端设备，再由汇聚终端经通讯信道上传至监控中心。监控中心软件系统将数据进行处理、显示、打印、存储、告警和Web 发布等。

图1　变电站远程在线测温系统总体结构

基于无线信号传输的变电站测温系统结构由三层框架组成：第一层为温度数据的采集层；第二层为信号的无线传输层；第三层为温度数据的分析处理和在线诊断。温度数据采集通过在变电柜上安装无线温度传感器监测各个关键点的温度数据。无线传输层主要采用无线信号传输技术将检测到的温度信号传送给上位机，上位机将所有采集到的信号进行分析、统计，筛分出不正常的温度信号，并确定其位置。

变电站温度在线监测系统硬件结构包括无线温度传感器、无线测温采集终端以及上位机系统工作站。无线温度传感器为基层数据采集装置，无线测温采集终端用于采集各基层的温度信号，抗干扰能力较强，扩充性能好，可在所需区域内自由移动和添加终端。各无线测温采集终端之间通过总线与上位机系统工作站连接，将从各基层采集到的温度数据通过总线传输给上位机系统，进行数据的分析、处理，实现温度数据的数据库存储和温度曲线的实时在线显示，对高温测点进行实时监控预警，并通过web发布实现数据的实时全局共享。

2变电站测点分布

根据相关部门的统计，大部分设备故障都首先表现为发热现象。因此，监测点主要为三相电易发热的连接点处，主要针对其中长期、高频使用的触点进行温度实时在线监测，并汇聚到无线采集终端。

3试验与分析

3.1系统现场安装及调试

选取某煤矿的35 kV变电站对上述理论进行实际试验研究，变电站分设有开关柜布置间和监测系统及操作人员作业间。如图2所示，开关柜分两列布置，最远传输距离约为30 m，无线采集终端可直接采集到各温度传感器检测到的温度信号，无需增设中继器。

分别在各监测开关柜的触点处安装温度传感器，将带有温度检测触点的一侧与需要测试的部位紧密接触，并通过传感器外部的锁紧带将传感器固定在测试点上。每个开关柜共有3个测试点，分别对三相电每条线路的易发热烧毁部位进行测试，并将传感器用红、黄、绿3种颜色的外壳封装以示区分，传感器的安装位置如图3所示。根据现场实际安装要求，分别在编号为泉101、泉102、泉104-106、泉113、泉115-120和泉125-130共18个变电柜内安装温度传感器进行温度的实时在线监测，每个柜中安装3个传感器，安装总数为54个。

图2　泉店煤矿变电站开关柜布局

图3　变电柜内温度传感器的安装位置

温度监测上位机系统安装在变电站的调度监控室内，上位机现场监测界面如图4所示。正常运行情况下，系统默认显示测温点分布图界面，值班人员可实时观测到各变电柜温度值的变化，当某个温度超限时，该温度值背景由绿色变成红色，并产生声光报警，提示值班人员进行维护和处理。

图4　现场上位机监测界面

上位机与无线采集终端采用RS485转232模块实现通讯连接，根据现场安装的传感器初始序号对无线采集终端进行设置，同时设置无线采集终端系统的通讯地址、通讯速率、温升报警限值以及温度报警限值，无线采集终端的现场调试如图5所示。

图5　无线采集终端现场调试

3.2现场数据测取及分析

在变电站监控室测取的2015年8月15日11时12分至2015年8月16日9时54分期间，泉101#、泉106#、泉118#和泉129#4个开关柜的温度曲线分别如图6至图9所示。

图6　泉101#开关柜温度测试曲线

图7　泉106#开关柜温度测试曲线

图8　泉118#开关柜温度测试曲线

图9　泉129#开关柜温度测试曲线

1)通过分析现场的温度监测数据可知，系统通讯正常，数据传输稳定，信号传输过程中无丢包现象，基层传感器、无线数据采集终端以及上位机系统工作稳定，无温度超限报警情况发生。

2)各开关柜监测触点温度正常，在为期1 d的检测周期内，各触点监测温度受环境影响有微小波动，通过手持测温系统对测试数据进行校验，测试结果误差小于0.5 ℃。

综合以上分析结果，变电站温度在线监测及预警系统可以实时、在线监测各开关柜三相触点的温度变化情况，并能对各温度信号进行分析、处理和判断，最终判定各开关柜触点的工作状态正常与否，为实现变电站开关柜设备温度的远程无线监测提供了一种重要的技术手段。

4结论

1)提出了一种全新的高压开关柜工作状态下的实时监测方法，该方法通过安装在设备关键测温点上的测温元件收集实时温度，利用无线传输将采集的信号传输到主机，主机对上传的数据进行筛选、分析进而实现发热位置的确定。

2) 现场试验结果表明，变电站温度在线监测及预警系统能够实现变电站各关键触点温度数据的实时采集与传输，并能对各温度信号进行分析和处理，进而可以实现变电站设备温度实时在线监测功能。

3)测试结果与现场实际工况基本一致，因此，变电站温度在线监测系统运行稳定，温度测试结果精确、可靠，为实现变电站设备的早期预警提供了重要依据。

参考文献

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[5]石毅壮.基于μC/OS-Ⅱ的GPRS远程监控系统设计[J].沈阳工程学院学报：自然科学版，2014，10(2)：189-192.

(责任编辑佟金锴校对张凯)

Research on Remote Online Monitoring and Forewarning of 35 kV Substation

LIU Lin

(Shenyang Institute of Special Equipment Inspection & Research, Shenyang 110035，Liaoning Province)

Abstract：Aiming at substation high voltage switch cabinet working process of internal temperature remote real-time monitoring problems， a new automated remote monitoring system was developed, The temperature detection of bus connection contact was achieved by the switch cabinet installation temperature measuring and wireless signal transmitting device, and the detection data were screened and analyzed to determine the dangerous position。It is verified by experiments，the results show that: The result of test was consistent with the results got from the actual working conditions , it has accuracy and high reliability of the system detection.

Key words：high voltage switch cabinet; remote monitoring; wireless signal; bus; temperature

中图分类号：TP273

文献标识码：A

文章编号：1673-1603(2016)02-0139-04

DOI：10.13888/j.cnki.jsie(ns).2016.02.010

作者简介：刘林(1989-)，男，辽宁沈阳人，助理工程师。

收稿日期：2016-03-20