高压电柜母线无线测温系统

高压电柜母线无线测温系统

电力系统是国民经济的命脉和发展的基础，因此电力系统中供配电设备的安全性、稳定性和可靠性也越来越受到广泛的关注。在整个供配电系统中，开关柜是最重要的环节之一，其运行的安全性直接关系着整个电力系统的安全。开关柜的故障种类很多，其中由于各种原因导致的热故障是影响开关柜安全性的最常见因素。据有关统计，电力系统发生事故的原因中有很多是因为热问题产生的。由于开关柜一般为密闭装置，散热条件差，再加上用电设备长期满负荷甚至超负荷运行，导致发热量过大，热积累加剧，从而引发破坏柜内设备绝缘部件甚至短路、火灾等重大安全生产事故。及时测量柜内尤其是主要部件的温度，并了解其变化趋势是有效预防此类事故的关键，但是开关柜密闭结构的特点，使得人工巡检等常规检测手段难以方便地实施，因此，如何便捷、有效地实时监测开关柜内母线温度便成了电力工程技术人员所共同面临的时代课题。

一般来说供配电系统中的电气设备大多工作在大电流、高电压和强电磁场环境中，在实现实时测量时必须要求被测量对象与测量设备之间进行电气隔离，其测量的温度值信号难以进行有效地传送出来，因此一些常用的温度测量方法很难适用。

目前世界上对电力设备母线温度测量的方法及设备主要有下列几种：

(1) 光纤光栅式温度测量设备：它主要由光栅热度传感器、传导

光缆和热点监测仪三部分组成。该设备采用的是具有材料上抗干扰性能较好的光纤及光电子技术，该技术

该系统与传统意义上的测温系统比较具有以下特点：

①光纤传感器可以直接输出摄氏温度数值，便于系统设计。

②实现了测温装置与测温点之间电气隔离，完成非接触式测温，同时使用光纤进行与外部显示装置之间数据传送，抗电磁干扰能力强。

③电力测量温度所用的传感器体积较小，对待测设备内体积要求不高，易于实现分布式测量。

但是由于该测量装置的传输信号是利用光纤进行有线传输的，会使得设备内线路过于复杂，且光纤线路易被其它线路挤压或损坏，从而使信号传输受到影响导致通信失败，使得系统可靠性降低[4-5]。

(2) 热红外检测技术：当前，热红外测温技术已经广泛应用于包括工业生产、日常生活等许多场合，尤其是在电力系统温度测量方面取得了明显的技术进步，为巡检、维护电力装置提供了可靠的数据依据，对重大安全事故有一定的预防预警作用，使得设备运行的可靠性大大提高。热红外技术认为所有温度高于绝对零度的物体都会向四周辐射能量，该检测设备就是利用这一理论，通过测定辐射红外能量值并比照其与待测对象温度之间的比例关系换算得到被测对象的温度。

热红外检测技术使用起来方便、测量速度快、灵敏能够实现隔离式测温，因此在电力系统日常维护及故障诊断中得到广泛的应用，为

设备检修提供了依据，使缺陷处理更具针对性，很大程度提高了设备运行的可靠性。

但是由于测温原理的限制，该设备对开关柜内的高压母线等封闭式装置无法检测，同时在装置安装上也无法实现一体化集成，且设备价格较高。

(3) 采用色片进行温度测量：色片，即示温片，其材料本身的物理特性和化学特性决定了其颜色深浅程度会随着周边环境温度的变化而变化，色片传感器就是利用这一原理是将其颜色于标本对照即可得出被测物体的温度值。传统的色片检测法只能根据色片颜色的深浅判断温度的高低，不能实现温度值的准确测量，随着技术的发展，虽然可以对比样本得出温度的基本数值但是其人工程度高，不容易实现数字智能技术。

(4) 无线温度监测技术：无线温度监测技术中虽然使用的是接触式数字温度传感器来实现温度检测的，但是其检测到的温度信号值是通过无线传输的方式传送给系统中其它设备的，因此实现了电气隔离。无线传输的设备种类很多，合理地加以选择就可使利用其结构上的绝缘性和抗电磁干扰性能，较好地解决了开关柜内母线温度监测的问题。

本案克服现有技术中的不足，提供一种安全可靠，具有批量处理数据能力的高压电柜母线无线测温系统。

本案是通过以下技术方案实现的：

一种高压电柜母线无线测温系统，包括测温传感器，红外模块，单片机系统, RS485总线和上位机，其具体流程关系为：位于高压电柜内的测温传感器直接接触母线绝缘层并取得温度数据，位于高压电柜门上的红外模块将温度数据编码调制后通过红外方式无线传输给下位机解调译码处理，单片机系统通过RS485总线与上位机通讯并接受其轮询和发出的控制命令，上位机显示母线的表面温度值和报警画面。

所述的单片机系统为AT89C52单片机系统。

所述的测温传感器和红外模块采用多路高隔离电压输出高频电源开关供电。

所述的上位机由PC机加组态或组态触摸屏组成。

所述的上位机的监控系统采用MCGS组态软件制作。

所述的红外模块包括红外编码/译码器MCP2120和低功率红外收发模块TFDU4100。

本案的一种高压电柜母线无线测温系统，包括以下测温步骤：

1)本系统测温传感器采用接触式温度传感器，温度测量部分安装在母排上，用以测量母线发热点温度，负责采集对应测温点的温度值；

2)温度数据从测温传感器的串口发送端送到红外模块编码/译码器MCP2120，由它将信号编码调制后送低功率红外收发模块TFDU4100通过红外光传给下位机一侧的低功率红外收发模块TFDU4100；

3)系统下位机一侧的低功率红外收发模块TFDU4100接收到红外信号后，将其送到与之相连接的红外编码/译码器MCP2120，解调译

码后送给下位机进行数据处理；

4)系统下位机通过无线方式同时接收多个红外模组收集的各测温点的温度数值，再经过RS-485总线的主从结构方式接受上位机轮询，将数据上传给作为主机的上位机，同时接受上位机的控制命令及温度限值；

5)上位机通过RS—485总线实时监管整个系统、发布控制命令、轮询温度值、处理保存并打印数据。

同时有2支所述的测温传感器对一相母线进行测温。

所述单片机系统可通过RS485总线接收上位机的温度轮询指令，显示实测温度值且具有超温报警功能。

本案提供了一种能够实现接触式测量、无线传输并实时监控的开关柜母线温度监测系统。

本系统由温度采集装置、柜面处理及通信装置和上位机监测中心组成，温度采集装置安装在开关柜内，其中测温传感器采用特殊封装的数字式传感器并与母线绝缘层直接接触，采集到的温度值以红外无线通信方式按相序发送给柜面处理及通信装置；工作范围内的各柜面处理及通信装置中的单片机分接于RS–485总线的主从分布式结构，AT89C52单片机为核心的从机，在独立地完成温度的显示和逾限报警任务的同时，又承担了与组态软件计算机或触摸屏数据传输的任务，接受上位机监控软件的温度值轮询，综上本案具有以下优点：

1)多路温度检测，每台温度测温采集装置可以检测6路温度传感器信号；