0.4kV低压开关的温度遥测与监控系统及方法 【技术领域】
本发明涉及一种温控自动化技术，特别是变电站微机综合自动化中，对0.4KV低压开关带电部位的在线温度遥测技术来监控低压开关运行状态的系统与方法。
背景技术
国内目前应用微机综合自动化的变电站，自动化系统从功能、结构、运行可靠性、使用方便性、维护简洁性、升级快速性等方面表现了极大的优越性。但是，流行且成熟的变电站综合自动化大多用于10KV以上的高压系统(供电公司居多)。常见的35KV或10KV以上的高压进线经二次降压的工厂供电系统，其变配电设备实施的自动化监控与保护一般只涉及35KV或10KV变电站或变压器，很少有厂家考虑对0.4KV低压供电系统实施“遥测”，即使考虑到了也仅仅局限于电流、电压参数的“遥测”，没有把温度这个至关重要的参数考虑在内，使得现有的自动化系统对于变电站中故障隐患最多的0.4KV低压开关的运行一直缺少有效的监控手段，多数仍然停留在值班员人工巡视和检查的阶段。检查效率低，容易忽略和遗漏故障隐患，常常是发生故障或造成损失后再抢修，很难做到有针对性的预防性维修和处理。通过一般的电流、电压等参数的监控又无法全面反应实际开关运行过程中的工作状态，尤其无法反应低压开关有无异常、是否存在缺欠和故障隐患。
【发明内容】
为解决上述对0.4KV低压开关运行状态缺少有效的监控手段的难题，本发明提供一种通过在线遥测0.4KV低压开关触点带电部位的温度，来实现对0.4KV低压开关监控的系统及方法，及时发现因电压低、电流大、承受负荷过大、接线松动或内部触点接触不良及其他原因导致的主触点过热等开关故障，及时跟踪温升的变化，将开关的温度遥测与变电站自动化技术相结合，实现远程遥测和监控。
本发明所述的0.4KV低压开关的温度遥测与监控，主要包括温度传感器、带通讯功能的温度巡检仪、现场RTU和总站RTU、安装有监控软件的计算机，其信号流程关系为：温度传感器将0.4KV低压开关各主触点的温度信号送入温度巡检仪，带通讯功能的温度巡检仪与现场RTU进行通讯，将温度信号送入现场RTU，现场的RTU再将信号送到总站RTU，总站RTU再和计算机进行通讯，在计算机上显示屏监控的开关触点温度值和报警画面。
上述温度巡检仪可以用PLC(可编程序控制器)的温度模块来代替，同时现场RTU和总站RTU可替换为现场PLC和总站PLC。
本发明所述的0.4KV低压开关的温度遥测与监控方法包括如下步骤：
(1)用温度传感器检测0.4KV低压开关各相触点进出线带电部位的温度，传感器将触点的温度信号送至温度巡检仪，在温度巡检仪显示触点温度；
(2)带通讯功能的温度巡检仪与现场RTU进行通讯，将0.4KV低压开关各相触点的温度信号送入现场RTU；
(3)现场RTU经通讯电缆与总站RTU进行数据通讯，将温度信号送到总站RTU；
(4)总站RTU再和总站的计算机进行通讯，获得现场的所有现场0.4KV低压开关各相触点的温度值，通过运行计算机上的监控软件，在计算机上显示屏监控的开关触点温度值和报警画面，实现温度监控；
(5)当温度偏离正常值并超过规定的范围时进行报警，及时发现开关的异常状态，便于值班人员或维修人员及时进行针对性的检查和排除故障隐患。
步骤(1)中，所述的传感器可以是在低压开关各相主触点的进出线带电部位上粘贴、固定贴片式温度传感器，也可以使用非接触式传感器进行温度信号的采集。
步骤(1)、(2)中的温度巡检仪可以用PLC的温度模块来代替，同时步骤(2)、(3)(4)中的现场RTU和总站RTU改为现场PLC和总站PLC，同样可以实现上述温度遥测与监控。
本发明通过对0.4KV低压开关三相触点温度进行全面监控，便于通过各相进出线触点的温度值地分布情况确定开关是否存在问题和隐患，通过对温度遥测情况与开关的电流、电压等参数的综合分析帮助判断开关可能存在的故障原因或故障范围，例：若只有A相出线端触点温度偏高，可能是A相出线端电缆松动或接触不良，也可能是A相长期负荷大于其它两相导致触点过热传热给出线端等原因；若低压开关三相触点温度全面偏高，但进出线的温度差很小，则可能是负载偏大或开关散热不良等原因；若低压开关三相触点温度全面偏高，进出线的温度差较大，则可能是开关触点接触电阻大或其他自身问题等原因。通过对上述实际运行状态的分析有助于我们及时判断故障隐患，确定维修方案。
本发明还可以对在线对带电的0.4KV低压开关触点温度进行“遥测”，通过温度的在线“遥测”与变电站自动化技术的结合，实现对在0.4KV低压开关的运行状态的监控，进一步提高变电站的自动化水平，极大的拓宽了变电站自动化的监控范围，实时对变电站低压开关或供电线路进行监测，及时发现故障及隐患，便于及时维修设备，提高设备运行的可靠性。监控范围的拓宽也使得设备巡检中需要关注的大多数重要参数被纳入了变电站自动化监控的范围，减轻了日常巡检的工作量，提高了检查效率和针对性，并可在很大程度上替代变电站传统的人工设备巡检，极大的节省了人力资源。
【附图说明】
图1是本发明所述的传感器及温度巡检仪示意图。
图2是温度巡检仪与现场RTU通讯流程图。
图3是现场RTU总站RTU及上位机工作流程图。
各部件符号说明：
1、2-低压开关，3-温度巡检仪，4-现场RTU(Remote Terminal Unit远程终端采样控制单元)，5-总站RTU，6-计算机(2台，1备1用)
【具体实施方式】
下面结合附图和实例对本发明进一步说明。
实施例1。
参照图1、2、3，本发明所述的0.4KV低压开关的温度遥测与监控系统，主要包括温度传感器、带通讯功能的温度巡检仪、现场RTU、总站RTU、安装有监控软件的计算机。
本发明所述的0.4KV低压开关的温度遥测与监控方法包括如下步骤：
(1)用温度传感器检测0.4KV低压开关各相触点进出线带电部位的温度，本实例采用贴片式温度传感器，对变电站的所有0.4kv低压开关上粘贴、固定温度传感器。如图1所示，每个0.4kv开关对应6个测温点，则每两个低压开关则有12个测温点，即12个贴片式温度传感器。将贴片式温度传感器用有机硅导热胶粘接剂粘贴、固定到低压开关进出线低压开关的三相进出线主触点铜排或接线鼻上粘贴、固定，该贴片式温度传感器整体绝缘，触点的铜排、接线鼻上，该贴片式温度传感器整体绝缘，检测范围0-150℃。
(2)实例中使用带通讯功能的温度巡检仪3，每个温度巡检仪3可采集监测12个测温点的温度信号，即每1个温度巡检仪可检测两个低压开关的触点温度值。温度巡检仪北京昆仑海岸公司生产的KSL系列温度巡检仪，每个测温点的测温通道均可按照说明书的操作独立进行量程、报警值的设定，并可独立设定各通道零点和满度修正，能有效减小传感器误差，提高系统测量精度。KSL系列温度巡检仪具有RS485串口通信功能，温度巡检仪将各传感器送入的温度信号自动转换为数字量后通过RS485通讯口向现场RTU传递温度数据。
(3)现场RTU 4，通过自身的通讯口与温度巡检仪进行数据通信。现场RTU通过五串卡的通讯口与温度巡检仪进行数据通信，使用RS485串口，用温度巡检仪的通信命令读取各通道的温度数字信号。五串口卡通过现场RTU4主机箱的总线把读取到的温度值数据发送给CPU板，CPU板收到温度值数据后，程序把所有数据打包成中国电力规约标准CDT91数字信号，经由CPU板上的RS232串口发送到FSK板(调制解调板)。FSK板把收到的数字信号调制成模拟信号，分成上行通道与下行通道，经过通道转接排由通信电缆传送到总站RTU5。
(4)总站RTU5接收各分变电站上传的模拟信号送至MODEM(调制解调器)机箱内的FSK板进行解调，FSK板把解调出来的数字信号由RS232串口送MOXA卡(多串口卡)中，多串口卡把收到的数字信号进行转换，变成TCP/IP协议的网络传输信号，通过多串口卡上的LAN局域网接口发送到网络交换机。总站的计算机6与总站RTU5的网络交换机连接，收取从多串口卡发出的TCP/IP数据包，服务器里的多串口卡驱动把收到的TCP/IP包解包成符合CDT91电力规约标准的报文，计算机上安装的由电力企业开发的EpSynall监控软件对CDT91电力规约标准进行解释，把规约报文内包含的信息提取出来，在监控软件的画面上显示相应的开关温度测量值。
(6)总站的计算机6监控所有分站的低压开关的三相触点的实时的温度信号，当温度偏高时发出提示信息。实例中当温度信号偏高达到60℃以上该开关画面颜色由绿色变成黄色，提示值班员关注该开关的工作状态；当温度信号偏高达到70℃以上该开关画面颜色由绿色变成红色，并发出“开关温度超限”的声音提示，提醒值班员尽快处理，避免造成事故。
需要指出的是，在只有一个变电站时则无现场RTU 4和主站RTU 5之分，相当于只有总站RTU，省略了现场RTU 4和主站RTU 5之间的通讯，其余步骤同上，更为简单。
综上所述，贴片式传感器将的0.4KV低压开关的温度信号送至温度巡检仪3，通过RS485通讯线将信号送至变电站的现场RTU4。信号经现场RTU的五串口卡、总线、CPU、FSK板变成音频模拟信号，通过专用通讯电缆将信号上传至总站RTU5进行数据处理。总站RTU5再通过FSK板将音频模拟信号还原成数字信号，将数字信号送入总站RTU5的MOXA卡。总站RTU5的MOXA卡与网络交换机进行网络通讯，总站RTU5的网络交换机与计算机6进行数据通讯。在总站的计算机上，通过运行和设置相应组态软件，并与变电站的“遥测”、“遥控”、“遥信”技术相结合，通过对低压设开关的电流、电压等信号进行“遥测”，对开关分、合状进行“遥控”、并获取开关的“遥信”信号。这样在总站得到所有分站的低压开关的三相触点的实时温度信号，将几百上千个点的温度同时在服务器界面上显示，实现对各个分站的所有低压开关、变压器等温度的实时监控，及时掌握低压开关状态，通过温升的变化及对应开关的电流、电压值判断其使用状态是否正常，及时发现开关因过负荷、接线松动及开关触点氧化接触电阻大等导致开关过热的隐患。通过软件设置，系统监测到超温信号可以实现自动声、光及颜色报警，提醒变电站的值班员出现报警的低压开关的位置名称及报警原因，值班员可根据报警情况立即对开关实施“遥控”分、合的操作，或有针对性的进行现场检查处理。