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中压开关柜内组件温度场分析及监测系统开发

徐敏捷  
【摘要】:随着国民经济的飞速发展,电能消耗的增长,配电网结构日趋复杂,承受负荷也日渐增加,因此,加强配电网各环节设施的监控,提高电网的自动化水平,深化智能电网概念,以确保配电网的可靠性、稳定性显得尤为重要。 10kV中压开关柜是配电网的重要设施,其改进目标多倾向于稳定性高、维护量少、体积小、集成度高和智能度高。但其较高的集成度使其内部组件较多,电气、机械结构也较为复杂,出现故障的可能性也随之提升。因而,对其进行必要的在线监测,及早发现、排除故障,对其稳定运行以及整个电网的安全性都大有裨益。本文针对重庆市某开闭所NXAIR型开关柜曾出现过热故障的情况,对该型号开关柜内的电缆终端接头、真空断路器这两个易发生过热故障的组件进行了温度场研究,并基于研究结果,结合红外测温、单片机控制、GSM通信及Labview软件研发了一套开关柜温度监测系统。开展的研究工作与成果如下: ①基于传热学基本原理,利用多物理场耦合仿真软件对电缆终端接头及真空断路器进行了温度场数值计算。在软件中分别建立了两者的三维几何模型,根据实际情况设定其材料属性及运行时的物理环境,并在合理的网格剖分后进行了数值计算。然后,通过得到的计算结果分别分析了两者温度场的分布特点。 ②以C8051F021单片机为内核构建了现场硬件系统。该系统包括前端红外传感器单元、主控电路单元、显示单元及通信单元。红外传感器单元利用非接触式测温方式对柜内组件温度进行采集。主控电路单元根据编写的驱动程序对各子单元进行调度,即对传感器采集的信号进行模/数转换,并通过内置公式将其转换为温度值;控制显示单元在现场显示温度情况;控制通信单元向指定手机发送温度信息,以及向上位机系统上传温度数据。此外,用Labview平台开发了上位机软件,对现场回传数据进行显示、分析及储存。 ③整套系统在现场进行了安装并试运行,各部分均工作正常。并利用组合预测算法对存储的数据进行了时间序列预测,实现了通过温度发展趋势发现潜在隐患,达到了预警的目的。


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