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电气设备开关柜无线测温及局放监测方案

1.项目背景

      发电厂、变电站的高压开关柜是最重要的电气设备之一。 在电气设备系统运行中，局放、温度是表征一次设备运行是否正常的重要参数。尤其是一次设备的连接部位，由于设备制造的原因、设备受环境污染、设备长期运行、严重超载运行、触点氧化、电弧冲击、局部放电等原因造成接触电阻增大，因此在电能传输时往往会在设备内部连接处产生局放和发热现象，而且局放及发热问题是一个不断累积的过程，如果不加以控制，两者变化程度会不断加剧，并对绝缘件的性能及设备寿命产生很大的影响，从而导致电力设备绝缘性破坏、老化、击穿。

各类绝缘缺陷发展到最终击穿，酿成事故之前，往往先经过局部放电阶段，局部放电的强弱能够及时反映绝缘状态，因此通过在线监测局部放电来判断绝缘状态为实现开关柜绝缘在线监测及诊断的有效手段。

      随着现代电力电子技术的不断进步，感应取电技术、低功耗技术、无线无源技术、物联网技术的不断成熟，我公司研发全新的系列产品：无线测温传感器、智能局放传感器。该系列产品通过开关设备无线测温及局放监测系统进行数据采集、数据显示、数据存储、数据管理。

2、电气设备开关柜无线测温及局放监测系统

ST4018型高压开关柜局部放电及无线测温监测装置通过检测伴随局部放电而产生的电磁波辐射及开关柜接头温升现象，装置扫描开关柜内的电磁波辐射并自动确定现场局部放电的实际检测频率，随后将检测的局部放电脉冲簇数据和开关柜头温升数据上传DTU。

2.1 在线监测系统配置

1) 在配电室开关柜断路器，电缆接头和变压器的进出线接头等位置安装温度传感器，用于感应温度，收集数据并上传。

2) 在高压开关柜二次侧安装温无线监测器，用于接收传感器数据，并集中上传数据至监控中心。

3) 在10KV高压柜配电室、低压配电室、10KV无功补偿室高压柜和低压柜内安装温度监测器，局放传感器、局放采集器用于收集数据，在配电室内安装温湿度传感器，显示数据并上传数据至监控中心。

4) 在监控主机和无线温度监测器，局放传感器采集器和温湿度传感器之间用485数据线连接，实现数据传输。

5) 在主控室或者屏柜上安装在线监测主机，并在主机上安装ZRMSCADA软件，用于收集数据并整理显示数据。

2.2 感应供电式无线温度传感器介绍

1) DTS-6无线温度传感器用于测量高压开关柜内的电气接点（如电缆接头，断路器触头等）的运行温度。无线温度传感器是由温度传感器、信号处理及无线发射器、感应电源三部分组成。

2) 温度传感器具有小巧的体积，当与被测物体表面直接接触时，能保证快速测量温度的变化，并将温度变化的信号传到信号处理及无线发射器，进行信号处理并将处理后的信号通过无线传输到温度监测器。感应电源采用小CT磁饱和技术由一次电流感应出电源，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。

性能指标：

测温元件：数字集成温度传感器

测温范围：-55℃～+125℃(可定制-20℃～+200℃的测温范围)

测温误差：小于0.5 ℃（全量程范围）。

测温分辨率：±0.1℃。

接口方式：无线数字通讯接口。

发送频率： 感应电源供电：12S发送一次。

2.3 局放传感器

局放传感器:系统使用内置式高频传感器，内置传感器安装在高压柜电缆进出线仓内。

技术参数

检测频带：200MHz~2000MHz；

高频UHF天线,无源无线原理；

信号传输方式：SMA；

接口：BNC。

检测灵敏度：10pC；

负载阻抗,：50 Ω；

重量：0.6Kg

尺寸：165mm*85mm*30mm

安装方式：强磁吸附安装

安装位置：电缆室

防护等级：IP65

环境条件：-20℃——+70℃,10-95% RH 非冷凝

2.4 局放数据采集器

通过高性能的同轴电缆线将数据传输到采集器上，采集器通过485数据线传到监控主机上。采集器需要24v电源供电。

技术参数：

一体化铝合金设计;

电源：220V/50Hz或者DC24V/DC48V;

外形尺寸： 198mm*239mm*85mm或者228mm*288mm*85mm;

通信协议：modbus RTU、具备遥信功能;

功耗： 5W;

总量：0.65kg;

2.5 挂装式温度检测器

连续监测高压开关柜内接点的运行温度，由数字显示屏  循环显示出每个带电触头的温度值，可确定触头的过热程度，当发生超温时，仪器发出报警指示。并可将温度值通过RS485接口传到计算机作进一步数据处理，实现开关柜温度的集中监测。

2.6 RMSCADA3.0在线监测预警软件平台简介

ZRMSCADA3.0在线监测预警软件安装在本地监控主机上，是一个数据采集，实时监测，超限预警平台，它可以通过各种通信协议采集数据，并通过组态画面展示，具有多种预警方式。主要功能：

l  现场画面组态

l  多种通信接口

l  集成多种协议

l  超限报警

l  历史曲线

l  局域网查看

l  权限管理

l  实时数据显示

l  共享数据到云服务器

     利用开关设备无线测温及局放监测系统的监测和分析，捕捉设备运行异常，及时发现设备事故的早期征兆并采取有效措施，预防严重事故的发生。采用该监测系统可以达到如下的目的：

       弥补人工巡检的不足，减小人工维护成本；

       征兆式报警，将事故消灭在萌芽阶段，防止事态的升级、恶化；

       传感器采用无源无线温度传感器，正常环境使用寿命可10年；

       传感器具备防水、耐高温、耐老化，并具备在强电磁环境下正常工作的特性。

       现场通信设备可采用定向无线网络或移动互联网组网，可方便的将现场数据实时上传到网络服务器。

       后台采用BS结构，联网的移动终端可实现随时随地监控的需要

       实现全天24小时不间断在线监测，监测数据一越限即报警；

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