26 今日制造与升级
Technology 技术
运行中的开关柜很多都处于高电压、大电流工作状态。动、静触头的结合处，母线连接处等部位因表面氧化、腐蚀、紧固螺栓松动、触点老化等原因，极有可能造成接触电阻增大，引起触头或接触处温度升高，随着运行时间的推移，过热程度会不断加剧，对绝缘和设备寿命造成极大的影响。四川东西关水电站的开关站400V 配电柜曾发生过开关进线电缆连接头烧损的事件，事故导致主变冷控失电，主变超规定油温运行的不安全事件。经事后分析，其烧损有两方面原因：一方面，开关进出线电缆接头在长期运行中因温度变化使接头热胀冷缩，从而导致接头松动，接触电阻日益增大，发热加剧；另一方面，主变风机启动设置不合理，存在6组风机同时启动的情况，导致启动电流过大，接头温度急剧升高，日积月累最终导致了开关电缆连接头烧损。近年来，开关柜局部温度过热导致绝缘破坏、设备烧损的不安全事件时有发生，因此，装设低压配电柜温度监测预警系统对保障开关柜的安全运行已非常必要。1 荧光测温技术背景 荧光物质在受到一定的波长（光激谱）的光激励后，受激辐射出荧光能量，激励撤销后，荧光余晖的持续性只取决于荧光物质特性、环境温度这两个因素，这种受激发荧光通常是按指数规律衰减的，衰减的时间常数称谓荧光寿命或荧光余晖时间。经研究发现，在不同的环境温度下，荧光余晖衰减时间不同，
因此通过测量荧光余晖寿命的时间常数，就可以得知当时的环境温度，荧光光纤温度传感器即是基于此原理设计制造，荧光测温传感器由多模光纤和其顶部的荧光物质组成。
光纤温度传感器由于其无源、抗电磁干扰、抗腐蚀等特点，在输配电高压环境下具有无法替代的优势。具体表现在：①光纤探头具有本质安全、高压绝缘、对电磁干扰天然免疫的特点；②系统可靠稳定，无漂移，全寿命无须标定和校验；③具有自我诊断功能，防止测温系统误报、漏报；④探头及解调器小巧灵活，易于安装及维护；⑤采用模块化设计，可随意灵活组网，随时无限扩张，无资源浪费；⑥数字及模拟输出，便于进行自动化的实时控制及数据分析和管理。
光纤测温技术的出现，对于推行“微探头预先植入”，推进一次、二次设备融合，以先进的在线测温技术，提升电气设
备智能化提供了先进的解决方案。2 开关柜测温系统前端部署
啪啪圈本案根据东西关水电站开关柜负荷特点和在系统中的地位，选择在10kV 开关柜主屏、400V 开关柜主屏、开关站冷却风机控制屏、闸坝400V 配电屏所需监测部位部署温度监测传感器。对于母线连接处和动静触头的结合处，采用专业粘结剂直接将荧光探头粘贴在接头铜排上，用多模光纤将探头信号引接至调制解调装置；对于与开关柜端子连接的电缆，根据电缆截面大小确定荧光光纤温度传感器的安装方式，对于16mm 2及以上电缆，通常采用专用粘合剂将荧光测温探头粘贴在电缆接线头铜芯表面；对
16mm 2以下的电缆，将荧光测温探头嵌入接头部位电缆芯线内部并包以绝缘，用多模光纤将探头信号引接至调制解调装置。10kV 开关柜测温点部署方式见图1，400V 低压开关柜可参照布置。
电缆头测温点
动静触头测温点
母排测温点
图1 开关柜荧光温度探头部署示意图
图1中母排测温点布置在母线与开关柜插接头的结合处，动静触头的测温点布置在静触头的外表面，电缆头的测温点布置在电缆接头铜鼻子压接处，这些部位的荧光测温探头采用专用粘结剂直接粘结在其表面。对于400V 开关柜系统，其电缆接头可能存在线径小不便粘贴的情况，这种情况可将电缆破开一小口，将荧光探头嵌入电缆导体层，实现温度的精确测量。3 开关柜测温系统后端部署
开关柜温度在线监测预警系统后端部署主要包括本地计算机监控系统部署和基于物联网的云端数据库、小程序监测预警应用系统两大部分。
（1）本地计算机监控系统部署。前端温度信号解调单元支持MODBUS RS485通讯和4~20mA 信号输出两种对外接口，
［摘 要］发电厂用电系统中配置有大量的高低压开关柜，因安装质量或维护不到位常会导致开关柜断路器插接头、电缆连接头等部位的异常发热甚至烧损，导致严重的安全事故并造成一定的经济损失。荧光测温作为一种以光纤为传输介质的测温元件，具有安全、易部署的优点，本文以东西关水电站开关柜温度监测系统部署为例，介绍了如何利用荧光测温传感器组建一个基于物联网的开关柜温度监测预警系统。
艾叶提取物
［关键词］荧光测温；配电柜；调制解调；监测［中图分类号］TH811 ［文献标志码］B
基于荧光测温技术的开关柜温度监测预警系统
混凝土泊松比张鹏程
（四川华能嘉陵江水电有限责任公司，四川南充 637000）
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自动化技术与应用
对于设置有计算机监控系统发电厂、变电站，可通过计算机监控系统对采集到的温度量设置多个阈值信号输出，信号输出可用于报警或触发配电回路开关自动脱扣，从而实现高低压开关柜关键部位、电缆接头的全方位监控。
（2）基于物联网的小程序部署。对未配置计算机监控系统的配电用户，可在前端配置无线传输单元，无线传输单元与信号解调单元采用WIFI 建立TCP/IP 连接，无线传输单元内置移动通讯接口，通过4G 网络将采集数据实时发送至云端数据库，为小程序应用提供一个基于物联网（IoT ）的数据访问平台，小程序可实现数据展示和报警信息在移动端的自动推送，便于配电维护和运行值班人员随时随地掌控高低压配电柜设备的运行状况。
荧光测温探头
电缆内护套
开关柜母排或静触头
光纤
光纤
信号解调单元
无线传输单元
鞋架1-32路测点……
监控系统
云平台
Modbus TCP
4-20mA
图2 开关柜温度在线监测预警系统网络图
光纤探头图2中信号调理单元与测温探头直接采用光纤连接，调理单元具有现地分路显示窗口，可直观显示每路温度数值，调理单元内置WIFI 通讯模块与无线传输单元实现数据通讯，无线
传输单元内置SIM 卡，通过4G 网络将数据上送至云端数据库。信号调理单元还具备MODBUS-TCP 通讯协议，可通过以太网将数据传输至计算监控系统，对不具备以太网通讯协议的监控系统，可通过4~20mA 信号送至监控系统采集终端，实现温度数据的远程监视。4 结束语
荧光光纤测温技术在易燃、易爆、复杂电磁环境的工业现场有较广泛应用，在低压电缆接头温度监测上是全新应用，能显著提高低压配电系统供电可靠性，有效杜绝电气火灾事故。对于发电厂、变电站这些分布广泛的高低压配电系统而言，通过采用小程序、计算机监控平台能实现开关柜、电缆接
头等温度的移动端集中展示和预警。物联网（IoT ）、小程序的应用能实时监测低压配电系统电缆接头温度，且监测精度较高，对接头温度的异常实时预警，从而显著提升了低压配电系统安全可靠性，降低了人工维护强度。封装外壳
参考文献
[1] 中国电力工程顾问集团有限公司.《电力工程电气设计手
册（火力发电厂电气二次设计）》[M].北京：中国电力出版社，2018.
作者简介
张鹏程（1973—），男，四川武胜人，本科，高级工程师，主要从事电力监控及自动化系统检修维护工作。
（上接第25页）
[2] 侯世中，王磊.基于Android 和Linux 平台的互联网智能管家系统研究[J].青岛职业技术学院学报，2019，32（4）：72-76.
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[4] 蒋久芳.基于Labview 的无人值守机房远程监控系统[J].电子技术与软件工程，2020（5）：68-70.
[5] 钱丽.基于Spark 的机房安全日志智能监测云平台研究[J].信息与电脑，2020（6）：133-134.
作者简介
颜清华（1982—），女，云南昭通人，本科，高级工程师，主要研究方向为信息化管理、信息化项目管理、信息化运维。
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