基于红外测温技术的开关柜非接触式监测系统研究

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1、基于红外测温技术的开关柜非接触式监测系统研究史红伟，王俊平2,刘守明i，卜祥洲3,韩爱芝1（1.河南省电力公司周U供电公司；2.河南职业技术学院；3.河南宏博测控技术有限公司）摘要：供电行业常用的开关枳因热故障常造成人面积停电等现象，本文对热故障产生的机理进行分析，并对红外监测技术进行了应用研究，设计Y开关柜热故障预警裝置。该装置具有成本低、安装方便的特点，通过非接触式的红外测温仪对开关柜进行实时监测，可实现数据传输和报警提示，丼且能够对故障位置进行准确定位，便于故障查找和及时排除。关键词：开关柜非接触式监测系统引言供电行业常见的开关柜热故障是由

2、于高压开关长吋间大负荷运行、接头松动、触头老化、接触面压力不够等诸多因素导致接触电附增大，近而引起触头温度升高所至[1]。由于热故障造成设备的损坏影响到人民群众的生活及企业的正常生产，给供电公句造成一定的经济损失和负而影响。由于开关柜内结构环境复杂，不便于故障的杳找，还浪费大量的人力、物力。通过研究分析，发现从开关触头发热到触头融化故障发生，需要一个较长的吋间周期，其发展速度比较缓慢。为Y实吋监测开关柜内部各部件的发热情况，保证设备正常运行，降低事故率，如何全面监测开关枳的热故障，以及建立一个温度预警系成了供电行业生产上迫在眉捷的大事。常见的监控方

3、法存在众多弊端，不能满足实际的需求。本文研究了一种切实宥效的开关枳故障预警装置，通过红外监测技术实吋监控开关枳内温度，对容易产生过热现象的设备部位进行温度在线监测，能够实吋检测开关柜内各元器件的温度，将柜内温度显示在装置后面的LCD显示器上，当设备温度超过设定温度或温度上升过快时，发出报警声音和闪光警示信号，提醒运行值班人员丌关柜异常，从而确保设备安全运行。该装置成本较为低廉，安装方便，适用于新开关柜出厂安装或对老III开关柜改造，应用前景十分广阔P]-[3J。1.国A外开关枳测温技术现状开关柜发热的主要部位多表现在刀闸动静触头处和开关、CT、刀闸

4、联接铝排处，原因多为接触不良，导流面积不足或刀闸触头接触压力不够。实时监视、检测开关枳内元器件的温度是最终H的。监视柜元器件温度，可以在柜内置入测温电偶，发热点处于一个空间内，热点温升很高，但柜内温度分布不均，再者也不一定能将整个柜内温度提高多少，并11测量偏差太大；另外还可以在柜门上开孔安装一个红外透镜，使用红外成像仪，但造价高昂，性价比低，不符合实际。再茗就是在高压电触头表面涂上一层发光材料，其颜色会随温度的变化而变化，通过观察其颜色变化來判断0标表面的温度范围，这样可以起到预防作用，但其准确度低，可靠性差，不能进行定量测量。目前，国内外对开关

5、枳测温采取的方法主要有四种方式。一是在开关枳内触头附近,加装带传感器的测温装置。将传感器埋入或固定在可靠的触臂上，使之十分靠近发热点，传感器将采集到的数裾宥线或无线传输至监测仪。其优点是数裾就地显示，也可实现对设备的远程监控；彻底隔离高压；手车和非手车型开关枳都适用。缺点是通道数量受限，导致实际发热的部位因没奋装传感器而偏检；测温范鬧为0〜125°C。奋线传输使柜内布线繁杂凌乱；无线传出时受变电站强电磁场干扰，影响信号质量。开关枳内原有的电场均布改变，造成电气设备放电等新的故障。电池能量冇限，一旦电量耗尽，测景装备将全而瘫痪，部分CT取电设备，往往

6、因电量小而不能稳定工作，不方便检测设备口常维护及出现故障时维修［4］。二是在开关枳门上加装可透过红外线的特殊透明材料，用红外成像仪监测枳内发热情况。其优点是测温范閙广；施工工艺简争。缺点是不能实现远程监控，需人为监测，工作量大；在巡检过程中工作人员的责任心及巡检问隔时问都会影响到巡检结果；存在着一定的安全风险，不能实现实时监测，更不能预测未来情况并对故障缺陷及时报警；开孔位置受限，必须开在合适位置，才能监测到尽可能多的部位；红外成像仪和透视片需配合使用，成本偏高，对推广应用冇一定难度。三是使用红外线在线监测系统对枳A触头进行监控，该方式采用的是非接

7、触式测温。其优点是测温速度快，测温范鬧广，且对被测温场无干扰，与高电压完全隔离；技术先进，系统可靠稳定。缺点是该系统测温还停留在点对点上，一个触头需要对应一个温度传感，没冇探测到整个开关内接头的发热情况。四是将光纤传感器固定在静触义上，将采集到的温度信号通过光纤传至主处理器，进行温度监控。其优点是抗干扰能力强，化学性能稳定。缺点是易受光源波动和连接器损耗变化的影响，一旦测温设备出现问题，不易检修，在电力系统屮应用还处于一种初步尝试阶段，尚需要建立温度与设备状态运行模型，并且成本高，制约推广；如果在空气湿度和对比较大的情况1或出现雾水、霜露的情况T会

8、给电气造成安全隐患。总之，加装传感器，受通道限制，不一定能监测到实际发热点，可能出现漏检；加装透视片，不能实现实时监测。而