电气过热产生的主要原因
在用电紧张、负荷增长迅速的情况下，10kV～35kV开关柜往往由于制造或使用上的原因，造成触头的温度异常上升。如果不及时发现，不及时维护，有时会造成严重的设备事故。由这种原因造成的恶性事故在国内时有发生（见图1）。为了防止触头温升异常造成的开关爆炸等恶性事故，国内一些厂家和运行单位经常会采用一些如变色片、红外热成像诊断来监测触头、母线等其它部位的温升。但是，这些方法由于存在偏差大、不可远传或无法直接观测发热点等缺陷，不能有效地作为一种预防措施来推广。
根据电力工业技术进步的要求，开关柜正在向智能化、免维护、具备自诊断功能的方向发展，由原来的定期检修向状态检修技术发展。本项目研究的目的是研制一种经济、实用的触头温升在线监测装置，在不降低原有设备绝缘性能的前提下，解决触头异常温升的监测报警问题。这种装置既要经济实用，不能大幅度提高开关柜的成本，又要便于新设备的安装和老设备的改造，提高开关设备运行的安全性、可靠性，减少恶性事故发生。
图1 断路器触头严重烧蚀现场图
电气过热产生的主要危害
▲ 由于弹性变差，接触电阻增大所引起的电气发热，如高压开关柜动静触头接触处；
▲ 引流线连接处氧化或松动引起的电气发热；
▲电弧性接地短路；
▲ 电力电缆绝缘老化、损伤、电缆头发热；
▲ 用电负荷增大致使线路过载；
▲ 线路谐波电流增加引起中线过载；
▲ 施工质量潜伏下来的隐患，造成接触不良、绝缘破损；
▲ 电网暂态过电压沿PE线的传导导致绝缘击穿；
▲ 过热的恶性循环过程，使绝缘加速老化；
▲ 过热的恶性循环过程，使得接触电阻进一步增大，过热加剧；
▲ 火灾之源；
▲ 爆炸之源；
▲ 电力事故之源。
三、无线测温原理与系统组成
3.1.1测温传感器
CGS-3000开关柜在线测温系统主要由六个整体式测温传感器和1个数据接收器组成，六个整体式测温传感器将测得的温度信号无线发送给数据接收器，每个整体式测温传感器均采用CT线圈取电，且每个整体式测温传感器均带有地址，防止串码，温度传感器紧贴在触头上，保证温度传感器与触臂可靠接触，CT线圈浇注在测温传感器壳体内，这样给使用者带来极大的方便，整体式测温传感器如图2所示，使用时将整体式测温传感器套在触臂上，如图3所示，数据接收器如图4所示。当断路器合闸投运后，触臂中通过＞30A电流时，CT输出就能给传感器信号处理模块提供工作电源。埋设在弹簧触头附近的热敏电阻将温度信号传送给信号处理模块，模块中的CPU将随热量变化的电阻信号转换成温度数字信号，连同本传感头的编号一起通过无线发射模块发送出去。装在开关柜上部仪表室的CGS-3000BS变送仪表，接收并解调这个温度信号，直接在集中显示器显示出来。同时判别是否超出事先设定的温度门限，如温升超限，即发出报警触点信号。
图2 整体式测温传感器
图4 电缆头测温传感器安装图
3.1.2接收中转装置
装置如图5所示，接收温度信息，调制后用无线的形式进行传输。
图5 接收中转装置
装置同触头测温装置频段配对后，通过数字解调将温度信号读取。然后通过增大发射功率将温度信号调制到无线载波上传输到更远的集中接收装置，该装置有两级温度超温报警输出。
3.1.3 集中显示装置
装置包含完美人机界面和强大的数据处理、存储等功能，如图5所示。室内开关柜共用一台集中接收装置和集中显示装置，该装置安装在开关室内的墙壁上。
图5 集中显示装置
装置采用5.7英寸TFT液晶显示，美观大方；
装置可安装在开关室的墙上，无需在开关柜面板上开孔安装，非常适用于配电柜的改造；
系统通信接口为TCP/IP网络通讯或者RS485总线通讯；
在集中显示装置中设有海量存储器，可存储每一面开关柜内所有测温点的历史数据和报警数据并可随时调阅；
可以通过历史数据查询和报警查询对关键点和报警点进行数据分析；集中显示装置安装在开关室的墙上，只需用通过RS485和上位机连接即可。
3.1.4 上位机显示
装置和就地上位机之间采用RS485通讯方式，且遵循MODBUS通讯协议；
通过上位机即可实时监测触头温度的变化；
功能包括：实时温度显示、历史温度查询、报警温度查询、系统参数设置、历史曲线绘制、报警温度曲线绘制等功能。
图6是历史温度查询界面，此界面分为历史温度显示区和查询设置区。查询设置区即输入设置需要查询的日期、时间。历史温度显示区即显示需要查询的数据。
四、组网方式
五、项目内容
110kV变电站开关柜
110kV变电站10KV开关柜共有13面开关柜需要加装无线测温装置，集中显示装置安装在开关室中间，在每个开关柜内有9~12个测温传感器和1个温度接收变送器，测温传感器安装在断路器上下触臂上与母排搭接点上，测温传感器分别将测得的温度信息无线发送给本柜温度接收变送器，这样13个温度接收变送器分别与集中显示器采用无线连接，集中采集器对所有13台开关柜内温度信号进行集中接收，集中显示器再将收到的温度信息通过有线（RS485）传到测温控制上位机上，实现信息共享。
注：如数量不对请更正
5.3系统图
测温点---（无线）----采集器----（485线）--数据处理主机
5.4 现场施工
安装时甲方需要提供停电计划，一次性停电、或者是倒负荷停电。停电前一天施工人员到达现场。对于个别的开关柜或者是室外的线路不能停电的由甲方技术人员自行安装。
户外测温装置采用的安装方式为螺丝固定或不锈钢卡子固定（看情况确定）。
户内开关柜的测温装置（母排）螺丝固定，（断路器）静触头上安装。
采用专配的不锈钢卡子将测温装置固定在电气设备易发热的点（开关触点、电缆接头、母线联结点、发电机和变压器引接线接头、电动机接线盒接头等）具体方法如：将测温装置底面和母排完全接触，然后用不锈钢卡子将传感器紧固在母排上。
5.4.2 安装照片
Ø 静触头测温环方式测温
图10 静触头测温环方式
图15 接收中转装置安装方式
五、售后服务
我方全天24时接受用户投诉，及时处理您的建议、意见和反馈；
提供的设备保证期为最终验收合格之日起12个月；
在质量保证期内由于设备本身质量原因造成的任何损伤或损坏，负责免费修理或更换；
5.1 资料归档
技术资料是无线测温系统的一个重要组成部分，应能使技术人员在无线测温系统的使用中，方便地对其进行安装、运行、维护、完善和开发。
我司将提供以下相关资料：
Ø 全套计算机硬件、操作系统、软件资料；
Ø 测温模块及采集器的技术说明书；
Ø 无线测温后台的使用手册和维护手册；
Ø 提供维护所必需的源代码；
Ø 出厂验收、竣工验收大纲；
Ø 测试报告；
Ø 资料核查报告；
附件一、几种触头在线测温产品的特性对比
1、非接触红外感应式
利用红外热电堆原理进行光学照准测温，优点：技术先进、测温方式简单，绝缘隔离好。缺点：探头和被测点之间必须通视，只能对准母线室和电缆室定触头连接母排的引出端，间接测量触头温度。安装时每个点要进行机械调校、照准、锁紧，震动或检修碰触时容易将照准点位移而失效。由于只能在母线室和电缆室安装，安装时母线必须停电，一旦送电，以后难以维护、检修。
2、光纤测温技术
优点：技术先进、测温范围广、精度高。缺点：由于光纤的折弯半径不能过小，还必须保证表面的高压爬距，因此，在柜体内分布安装比较复杂，维护、更换难度较大。每套系统必须配一台光调制解调器（约30~40万元）。当监测的点数较少时，成本偏高。安装的点数越多，价格分摊将越低。只能安装在母线侧，安装、维修时母线必须停电。
3、定触头瓷套内腔埋入式测温，红外或无线信号传输方式
将热敏传感器及红外或无线发射头安装在定触头根部，接收头与触头的绝缘磁套盒组合安装在一起，靠定触头的一次电流取电，将温度信号向接收端发送，这种方式在开关柜投运前必须安装、调试完毕，当开关柜一旦投运后就没有维修、更换的机会了。除非要等到变压器或进线停电检修。而这个机会非常少，装备在线测温系统的正常维护是必要的，无法维护的装备一般不会受用户欢迎。
4、温度传感器接触式测温、无线数字传输方式的优越性及技术难点
采用的最新的无线数据通信专用集成电路，温度传感器和无线数据发射电路安装在高电位的发热端，无线接收仪表安装在仪表室的门上，高低压之间的数据传输无任何物理连接，如果生产厂有能力突破几个技术难点的话，这是最理想的方式，主要优点有以下几项：
（1） 高低压之间的数据无线传输、也无需对准，安装简单，适用范围宽：（适用高压开关额定电流范围630A~4000A），可显示绝对温度或相对温升。但由于开关柜内都是金属隔离结构，对无线电信号有很强的屏蔽和吸收作用，另一方面，为不产生空间电磁干扰，发射功率只能控制在10mW以下，因此，微小功率的无线电波在电柜内穿越屏蔽、可靠通信是一技术难点。
（2） 必须选用工作温度可达到（军品级）500℃的无线收、发组件，才能解决在高温区域条件下工作的自身可靠性。由于军品级的电路在市场上不易采购，生产厂家一般都用85℃的芯片来替代，用户一般无法识别。在线测温装置在温度升高时自身先失效的可能性就大大增加。
（3） 手车柜应用在线测温装置时，应将所有的传感组件全部在手车侧的断路器触臂上完成。这样给安装、维护、维修带来很大的方便，安装、维修时只需拉出断路器手车即可，停电范围小，时间短，对于老设备加装、改造在线测温也十分方便。难点是断路器的型号、规格、结构等各不相同，需要有不同的安装夹具、不同的安装工艺来完成，
（4） 采用小CT方式取母线一次电流供电。这是无线测温装置的一种比较理想的免维护供电方式，但在实际应用中有一定的技术门槛，特别是采用无线方式传输数据时，这种取电方式比电池更容易受到高压柜内的强电场和强磁场的干扰，必须要有精确的技术措施和精密的调试仪器来解决无线通信的可靠性问题，这也是为什么许多用无线方式通信的生产厂家只得采用电池作电源来解决通信可靠性的原因。这些厂家虽然用电池解决了通信问题，但不得不舍弃产品的使用寿命和免维护问题。
另一方面适当选择CT制作的参数也十分重要，要巧妙利用铁磁线圈的饱和特性，既要达到一次额定电流的5%时，其能量就可满足无线传感器的起始工作电源的要求，又要在一次电流满功率运行的情况下小CT发热很小。不影响长期工作的可靠性。
（5） 如果上述几点问题都能解决好的话，无线测温就可认为是技术先进、成熟，精度高、可靠性好，免维护性能好、功能强，一套装置在单台柜内可测6个点、9个点、12个点（可选），是经济实用，价格适中的最佳方案。
附录1：
产品主要技术指标：
1. 测温范围：0~500℃ 精度 ±1.5% FS
2. 测温传感器：日本进口高精度、高温热敏电阻，6路触头发热点＋1路柜内温度，可选择增加3路或6路母线接头测温。
3. 适应开关设备的种类： 现有市场提供的开关设备的型号、规格等一般都能适用，按用设备结构，配置不同的安装方式。
4. 无线通信频率：433MHz 发射功率： <10mW
5. 通讯输出接口（选择配置）：RS485 MODBUS协议
波特率： 4800
6. 显示仪表的电源及功耗：AC220V土15% ≤5W
7. 温度传感器模块的供电方式：取自一次电流感应式
8. 传感器组件供电的一次电流范围：30A~5000A
9. 耐温范围：0~500℃
10.测温环主要技术指标：
