開關柜測溫數據專用檢測儀的研制

摘要：針對開關柜發熱問題，在開關柜測溫裝置的基礎上設計一種測溫數據專用檢測儀，該檢測儀可通過站內現有網絡總線或485總線實現對溫度數據的檢測，及時發現異常。試驗表明，該裝置可靠性高、穩定性好，能很好地滿足實際需求。

關鍵詞：開關柜；測溫裝置；RS485總線；檢測儀

中圖分類號：TM937.5" " 文獻標志碼：A" " 文章編號：1671-0797（2024）21-0007-05

DOI：10.19514/j.cnki.cn32-1628/tm.2024.21.002

0" " 引言

高壓開關柜作為直接面向用戶供電的設備，其可靠性直接關系到供電質量和可靠性。開關柜的內部過熱現象已成為開關柜使用中的常見問題，由于開關柜體的密閉性，在一些負荷較重的地區，存在開關柜的溫升超標問題[1]。開關柜的溫升超標，直接影響設備的安全穩定運行，而且過熱問題是一個不斷發展的過程，文獻[2]指出，如果不加以控制，過熱程度會不斷加劇，并對絕緣件的性能及設備壽命產生很大的影響，嚴重威脅著開關設備的安全。為推動數字化電網轉型、保障電網開關設備的安全穩定運行，在線測溫裝置應運而生，且愈發重要，其可以及時發現溫度異常、發出報警信號，有效防止開關設備發熱造成故障[3]。

按照《廣東電網有限責任公司提高開關柜運行可靠性工作方案》要求，珠海供電局已經基本完成全部變電站開關柜測溫裝置安裝工作，并把溫度上送至調度端，進行24 h監盤，以便珠海供電局運行及檢修單位及時獲得觸頭溫度異常信息，及時開展異常巡視及檢修工作。

由于溫度涉及調度的運行方式，當測溫數據異常時，需要安排運行人員現場監盤，這就造成了人員緊張[4]。

另外，測溫系統涉及傳感器、采集器、防火墻、規約等很多元器件，出現數據故障時，難以判斷哪個元器件存在問題，如等待廠家人員來檢查，不但需要時間，還會因為廠家的手提電腦給網絡安全帶來風險。因此，急需一種專用數據檢測工具來提高缺陷處理的效率。

1" " 檢測儀工作原理

1.1" " 溫度數據傳輸過程

10 kV高壓開關柜測溫裝置采集斷路器觸頭溫度后，將溫度數據通過RS485總線傳輸至測溫管理裝置，測溫管理裝置將信息同步傳輸至測溫系統主站及變電站內交換機，交換機獲取數據后逐級上送，通過站內綜合處理模塊、二次安防交換機、縱向加密裝置后傳輸至路由器，路由器發送數據至調度中心數據網，上報至省公司電科院采集服務器。在線測溫系統組網拓撲圖如圖1所示。

1.2" " 檢測儀工作原理

針對測溫裝置數據上送流程，開關柜測溫數據專用檢測儀有兩種檢測方式，如圖2所示。

方式一：在變電站交換機處接入網線，通過RJ45網口連接61850終端，調用IEC 61850通信協議，讀取測溫管理裝置內對應ICD數據文件，獲得站內溫度實時數據及各開關設備運行狀態。此方式兼容各個廠家ICD文件，若存在異常數據便可即時判定，以維護系統安全。

方式二：在RS485總線接入測溫管理裝置處連接檢測儀，根據不同廠家的不同通信協議，檢測儀可選取相應通信協議讀取站內開關柜觸頭實時溫度，判斷數據是否異常，設備通信是否正常，連接線路是否出現故障，具有較高的通用性與適配性。

2" " 檢測儀結構及功能

2.1" " 檢測儀結構

開關柜測溫數據專用檢測儀由核心板、底板、顯示屏、觸控屏、串口模組、網口模組、電源模組組成，如圖3所示。

2.2" " 檢測儀設計界面與功能介紹

檢測儀軟件操作界面如圖4所示，含客戶端、站點IP、串口通信、站點設備、系統參數模塊，供檢測功能實現。

在客戶端模塊，檢測儀通過RJ45網口連接交換機，對指定IP地址設備連接，使用IEC 61850協議，點對點設定數據采集時間，讀取連接設備數據，并解析設備溫度數據，判斷設備數據是否實時更新及設備狀態，如圖5所示。

在站點IP模塊，管理裝置內部站點信息，方便運維人員查看，可通過“增加” “刪除” “編輯”，實時更新各個站點信息；“導入”可通過U盤方式將Excel文件記錄的站點信息直接導進裝置，方便管理和客戶端調用，如圖6所示。

在串口通信模塊，使用裝置提供的RS485接口與現場485總線連接，根據“站點” “設備地址”和“對應廠家設備協議”，讀取溫度數據，并解析溫度數據，通過柱狀圖和表格形式直觀顯示設備數據的實時狀態。通過總線判斷連接設備是否存在通信異常，如圖7所示。

在站點設備界面，管理裝置內部站點設備地址信息，方便運維人員查看，可通過“增加” “刪除” “編輯”，實時更新各個站點設備地址信息；“導入”可通過U盤方式將Excel文件記錄的站點設備地址信息直接導進裝置，可直觀查看站點設備數量、站點設備地址信息，可與后臺廠家一一對應，也方便串口通信調用，如圖8所示。

3" " 檢測儀試驗

3.1" " 網絡接口通信測試

以110 kV某站為測試對象，該站在線測溫裝置規約轉換器IP為192.168.17.99，子網掩碼IP為255.255.255.0，網關IP為192.168.17.1，將以太網線通過測控屏背后網口連接測溫檢測儀與110 kV該站測溫裝置規約轉換器LAN口1，點擊系統參數，設置IP與規約轉換器IP一致，為192.168.17.99，子網掩碼255.255.255.0，網關192.168.17.1，保存后返回主界面。選擇站點IP進入IP輸入界面，輸入IP192.168.17.171，設置站名，保存后返回主界面，如圖9所示。

點擊客戶端，在IP處選擇192.168.17.171，點擊“連接”，如通信失敗則顯示連接異常，可以判斷故障點在規約轉換器，因防火墻安全訪問策略配置，該檢測儀無法在防火墻處讀取溫度數據。如正常通信則顯示設備溫度信息，如圖10所示。

3.2" " RS485串口測試

點擊站點輸入站名、設備地址，該站6面開關柜安裝對應6臺設備，依次類推，輸入時中間用“；”隔開，保存后返回主界面，如圖11所示。

波特率通常為9 600 b/s，數據位默認8位，無校驗位，停止位1，點擊“打開”按鈕，站點選擇剛保存的站點，地址可以選擇1～6對應6臺開關柜（通常從高壓室入口由近及遠排列）；協議目前有測溫裝置GXKJ前綴、西安西拓電氣新規約裝置（2020年版）XAXT前綴，西安西拓電氣舊規約裝置（2018年版）、深圳特發廠家規約裝置目前不支持，后續將嘗試開發完善。點擊“發送”，若通信正常則會顯示溫度柱狀圖，圖12為該站10 kV分段500開關測溫裝置溫度數據柱狀圖；若無顯示，則為數據未通，可以判斷故障在規約轉換器與開關柜采集器之間。

4" " 結束語

本文通過對所研制開關柜測溫數據檢測儀工作原理、結構及功能的詳盡分析，介紹了檢測儀查找測溫裝置數據缺陷的功能，本裝置已試用于某站10 kV在線測溫裝置，效果良好。

在電網負荷不斷增長、數字化電網不斷建設以及10 kV開關柜測溫裝置普及的背景下[5]，本文研制了一種用于開關柜測溫數據的檢測儀，為在線測溫裝置數據的診斷及實時檢測提供了可靠保障，能實現測溫數據故障的預防和高效檢測，為保障開關柜設備安全穩定運行打下堅實基礎，實現堅強電網；同時，該檢測儀減少了運行人員工作量，可為企業減員增效作出貢獻，具有一定的經濟效益和推廣價值。

[參考文獻]

[1] 袁大陸.全國電力系統高壓開關設備10年運行狀況述評[J].電力設備，2000（1）：29-34.

[2] 杜彥明，顧霓鴻.中國電力系統配電開關設備現狀及事故情況[J].高壓電器，2001，37（3）：1-5.

[3] 盧啟付.2010年度南方電網公司高壓開關設備運行情況及故障分析[R].廣州：廣東省電機工程學會高壓專委會，2011.

[4] 孟慶民.高壓開關設備的溫度在線監測研究[J].電氣制造，2006（12）：63-64.

[5] 梁波，孟慶武，周洪生，等.淺談在線溫度監測預警系統在配變電站設備的應用[J].中國電力教育，2010（增刊1）：493-495.

收稿日期：2024-06-17

作者簡介：黃晨忻（1999—），男，廣東湛江人，助理工程師，研究方向：電力系統及其自動化。

王嘯峰（1974—），男，廣東珠海人，高級工程師，研究方向：電氣工程及其自動化。