35 kV高圧スイッチキャビネットオンライン温度測定システム

唐雪陽

安科瑞電気株式会社上海嘉定201801

要約：近年、電力市場の需要の増加に伴い、高圧スイッチキャビネットは電力システムの重要な構成部分として、その自体の安全性、経済性も重視されている。本文は重点的に35 kV高圧スイッチキャビネットの無線温度測定技術の応用情況を紹介し、技術特徴と動作原理を紹介し、35 kV高圧スイッチキャビネットにおけるその応用に対してまとめ、及び変電所の受動無線温度測定システムの運用を行った。

キーワード：高圧スイッチキャビネット、ワイヤレス温度測定、テクノロジーアプリ

0はじめに

電力市場の電力システムに対する安定した需要が増加するにつれて、電力供給の品質と信頼性に対してより高い要求を提出した。スイッチキャビネットには新技術や新技術が広く採用されており、信頼性が大幅に向上しています。六フッ化硫黄ガスは良好な絶縁性と消弧特性を有し、高圧スイッチング装置に広く応用されている。全閉塞高圧スイッチキャビネットは長時間の高負荷下で、その放熱性能がよくなく、熱凝集を招きやすく、温度上昇は電気機器の絶縁性能に不利な影響を与える、全閉塞高圧スイッチキャビネットは動接点とキャビネット内の静接触位置の接続、接地ナイフブレーキの分合などを観測できず、キャビネット内部の温度測定ができず、大きな安全リスクがある。高圧スイッチキャビネットのバスバー、ケーブルコネクタの直接監視により、過熱による火災や大面積停電を効果的に低減することができる。

1高圧スイッチキャビネットの無線温度測定技術の応用意義

電気設備の導電接続部の緩み、ナイフブレーキ、遮断器の接触緩みなどは、設備の温度を集め、関連部品の性能を悪化させ、それによって導線の溶融、絶縁破壊を引き起こし、電力網の安全を深刻に危害する。鉄鋼業界の絶え間ない発展に伴い、電力システムにおける無人変電所は広く応用され、変電所内の各種情報をより厳格に制御することができるが、現在の変電所の主要設備に対する温度監視はまだ初級段階にあり、監視範囲は小さく、特に密閉設備の温度監視の中で、さらに「盲点」にあり、技術レベルも比較的に遅れている。現在の変電所の高圧設備は基本的に閉鎖されており、伝統的な測温方法は不可能であり、一部の装置は開孔と赤外線測温器の方法を採用しているが、その欠点はリアルタイムにデータを収集し、送信することができず、電力システムの絶縁性能に高い要求がある、高圧帯電装置に直接付着することはできず、精度が低く検査が必要であり、現場に人がいなければ効果が現れず、露出にしか適していない設備、しかし、このモデルの方が安全性が高い。従来の測温方法では、無人駅が主要設備の重要な位置をリアルタイムで監視する要求を満たすことはできなかった。適用範囲が広く、安全で信頼性の高い温度測定システムを開発し、重要設備（特に密閉装置）の重要部位の温度をリアルタイムに監視し、故障の危険性をタイムリーに発見し、措置をとり、事故のさらなる拡大を防止し、電力網の安全運行を保障する上で意義が大きい。

2 35 kV高圧スイッチキャビネットによく使われるいくつかの無線測温センサーの原理と技術特徴

2.1ワイヤレス温度測定の原理

無線温度測定の基本原理は、温度センサ、赤外温度センサ、半導体センサ、表面温度センサ、受動無線センサである。感熱センサーの動作原理は、抵抗は温度の変化に従って変化し、感熱抵抗は高度な感受性を持ち、温度の変化を容易に検出することができる、欠点は、抵抗値が非線形で、温度範囲が厳しく、素子が老化しやすく、使用寿命が相対的に短く、使用年限の短縮に伴い、精度と安定性も低下することである。赤外線温度計の特徴は無接触式で、被測定物の状態を妨害しないことである。温度、湿度、放射線などの影響を受けやすい点が不足している。半導体センサは精度が高いが、サーミスタに比べて反応時間が遅い。半導体センサの利点は、安全性が高く、識別精度が高く、信頼性が高いことにある。その特徴は受動式温度測定を採用し、無線伝送の方法を採用してスイッチキャビネットの温度測定を実現することである。その長所は体積が小さく、エネルギー消費が低いが、その短所は信号伝送距離が短く、伝送時に障害物があってはならず、測定点に変位や振動が発生すると、位相の変化をもたらし、温度測定の精度に影響を与える。受動式無線センサはエネルギー収集方式を採用してセンサに必要なエネルギーを獲得し、電池と通常のCTの取電方式を廃棄した。等電位法を利用して高圧電力網の安全性と信頼性を実現し、EH技術は循環、低エネルギー消費などの特徴を持ち、将来の無線温度測定の発展方向である。

2.2この温度測定の技術的特徴

以下は受動無線温度測定システムの技術的特性であり、すなわち、バスバーが交流を通過すると、バスバーの近くに交番磁場が形成され、通常、これらの磁場は空気中に放出され、利用できない。ここで、主列には特殊な金属棒が取り付けられ、磁場中のエネルギーを金属棒に流すことができますが、金属棒にはコイルがあり、電流が集まるとMCUは十分な電流を放出し、ワイヤレスネットワークでMCUに熱を伝えることができます。このセンサーは、バッテリーを使用せずに長時間動作し、寿命が10年を超えるようにMCUにエネルギーを供給するために使用されていない交流磁場を採用しており、メンテナンスはほとんど必要ありません。一般的なシリコン鋼片とは異なり、シリコン鋼片には直線があり、一次電流と二次電流は直線的な関係を呈しており、一次電流が大きい場合、二次電流は大量の二次電流に吸収され、二次電流が放出されず、危険をもたらす。受動式無線センサは特別な合金を採用し、その線形範囲は小さく、磁場は急速に飽和状態に達し、一次電流は持続的に上昇し、電流はほとんど増加していないため、加熱設備を必要とせず、渦電流と温度上昇も発生しない。

受動式無線温度計は、その体積が小さく、設置が完了した後、その高さと動接触鉄環の高さは、絶縁距離にはほとんど影響を与えず、電力装置の安全性にも影響を与えない。受動式無線センサーの信号はスイッチボックスから20メートル以上離れているので、スイッチボックスに受信装置もケーブルもアンテナもなく、センサーが1つしかなく、電気製品の安全には何の影響もありません。現在、我が国の無線センシング装置の多くは高精度の輸入デジタルセンシング素子を採用し、しかもすべて接触式温度測定を採用している。このセンサは、発熱点付近の温度変化を迅速に測定することができ、精度を高めることができる。すべての資料転送プログラムは検査され、検出された資料は削除されるので、転送によって誤差のある温度になることはありません。小型で、動接触子、静接触子、変圧器の入出線、ナイフブレーキなどの部位に取り付けることができ、1種の複数のセンサーの取り付け形式は、施工に便利を提供した。

すべてのセンサの出荷番号は固定されており、受信デバイス上でマッチングを行うだけでよく、前期の調整も専門的な修理や交換も必要ありません。センシングシステムは周波数分割多元接続技術を使用し、各センサは同じ周波数帯域を使用して通信を行い、必要な周波数帯域は20 msを超えない。受動式無線測温センサと他の環境温湿度、帯電表示、抽湿機、変位センサなどのセンサはすべて同じ通信アーキテクチャを使用し、単一の受信装置を共用でき、後日センサを設置して他の物理量を収集するのに便利である。また、MODBUS、61850などの標準インタフェースも統合されており、他のメーカーとの通信が可能です。他のプラットフォームの資料共有のために、さまざまな共有インタフェースを提供します。RS 485通信インタフェース、TCP/IP通信インタフェース、RS 232通信インタフェースを有する。ユーザーが使いやすいように、さまざまな表示インタフェースがあり、それぞれのスイッチキャビネットと変電所の表示インタフェースがあり、全省の資料をサーボに集中することができます。受動式無線温度計は電池の電力供給不足の欠点を克服し、より多くの電力を提供するため、比較的高い温度でもデータ伝送が可能である。温度範囲は-45 ~ 125℃で、現在もメーカーは改善を続けており、将来的には-45 ~ 135℃の間になるだろう。

3受動無線温度測定技術の35 kV高圧スイッチキャビネットへの応用

変電所の修理作業を改善し、高圧スイッチキャビネットの発熱問題をタイムリーに解決するために、無線温度測定システムを選択した。関連規定に基づき、実際の条件を結合して35 kV高圧スイッチキャビネットに対して現場調整、テストを行い、資料を収集し、分析し、このシステムが信頼性があり、実用的であることを検証した。無線温度測定技術を採用した後、変電所は35 kV高圧スイッチキャビネットの発熱問題に対して有効な制御を行い、電力供給の安全を保証した。

4アンコール無線温度測定システム

4.1システム構造

Acrel-2000 T無線測温監視システムはRS 485バスまたはイーサネットを通じてスペーサ層の設備と直接通信を行い、システム設計は国際標準のModbus-RTU、Modbus-TCPなどの伝送規約に従い、安全性、信頼性と開放性は大きく向上した。このシステムは遥信、遠隔測定、遠隔制御、遠隔調整、遠隔設定、イベント警報、曲線、棒図、報告書とユーザー管理機能を有し、無線測温システムの設備運行状況を監視し、迅速な警報応答を実現し、深刻な故障の発生を予防することができる。

ユビキタス電力物ネットワーク、製鉄所、化学工業、セメント、病院、空港、発電所、炭鉱などの鉱山企業、変配電所などの電力設備の温度モニタリングに適している。

温度オンライン監視システム構造図

4.2システム機能

測温システム本体Acrel-2000 Tは当直監視室に設置され、システム内のすべてのスイッチングデバイスの動作温度状態を遠隔監視することができる。システムには次の主要な機能があります。

1. 温度表示：配電システム内の各測温点のリアルタイム値を表示し、パソコンWEB/携帯APPによるデータの遠隔表示も実現できる。

1. 温度曲線：各測温点の温度トレンド曲線を表示します。

運転報告書：各測温点時間の温度データを照会し、印刷する。

リアルタイム警報：システムは各測温点の異常温度に警報を出すことができる。システムはリアルタイムの音声警報機能を持ち、すべての事件に音声警報を発することができ、警報方式には弾窓、音声警報などがあり、メール/APPで警報メッセージをプッシュし、当直員にタイムリーに注意することもできる。

履歴事件の検索：温度制限などの事件記録を記憶と管理することができ、ユーザーがシステム事件と警報に対して履歴の遡及、統計の検索、事故の分析などを行うのに便利である。

4.3システムハードウェア構成

温度オンライン監視システムは主に設備層の温度センサーと温度収集/表示ユニット、通信層のエッジ計算ゲートウェイ及びステーション制御層の測温システムホストから構成され、変配電システムの重要電気部位の温度オンライン監視を実現する。

5おわりに

現在35 kV高圧スイッチキャビネットに通常の無線温度測定技術を採用することは要求を満たすことが難しいことをまとめた。一方、高圧スイッチキャビネットは電力システムにおける重要な設備であり、故障が発生すると大きな影響を与える。35 kV高圧スイッチキャビネットは無線温度測定技術を用いて測定を行い、測定装置の設置が便利で、迅速な測定結果は、現在の技術の急速な発展により符合する。将来の温度測定技術では、実際の応用状況と結びつけて、使用中に発生した問題に対して総括と研究を行い、そして絶えず学習と模索の中で温度測定システムを完備しなければならない。

35 kV高圧スイッチキャビネットオンライン温度測定システム

35 kV高圧スイッチキャビネットオンライン温度測定システム