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淺談煤礦井下高防開關無線測溫系統
摘要：本文利用觸摸屏、表帶式無線測溫傳感器、無線測溫收發器，結合Zigbee射頻技術、MODBUS通信技術、計算機網絡技術設計了煤礦井下高防開關的無線測溫系統。系統能夠實時監測高防開關內各相動靜觸頭的溫度。
關鍵詞：高防開關 無線測溫 MODBUS
1引言
隨著科技的發展，無線測溫技術在電力系統中的應用迅猛發展，已成為各種高壓設備安全運行的重要保障。然而，在煤礦領域，由于行業的特殊性，井下所有高壓開關均為隔爆型，受安裝空間、干擾、行業規范等方面的影響，傳統的無線測溫技術無法直接應用于煤礦高壓開關柜測溫。為此，本文設計了煤礦隔爆型高壓開關無線測溫系統，順應了煤礦智能化發展的方向，解決了煤礦高壓測溫安全性的難題，實現了溫度的實時在線監測。從而有效防止火災事故的發生，保證高壓設備的安全運行，并為運行人員和管理決策層提供直接可靠的數據依據。
2系統設計
2.1系統需求
無線測溫系統應能連續監測高壓設備的運行溫度，可確定設備的過熱程度，當發生超溫時，系統能夠發出報警指示。
對于高防開關測溫，一般每個高防開關配一個無線測溫收發器，一套監測裝置可帶3至12個無線測溫傳感器。
所有的無線測溫收發器可通過標準RS485總線將數據傳至礦用本安型顯示控制器，實現就地監視與報警，并可通過本安顯示控制器接入工業以太網實現數據到地面的上傳。
2.2系統結構
系統整體結構如圖1所示，無線測溫傳感器固定在高防開關三相動觸頭上，內置紐扣電池，無線測溫收發器固定在高防開關前面板，兩者之間采用Zigbee方式進行無線通信。多個高防開關內的無線測溫收發器組成RS-485串行總線接入一臺礦用本安型顯示控制器，顯示控制器的使用觸摸屏。
3軟件設計
3.1無線測溫收發器通信協議
本文采用的是安科瑞ATC200無線測溫收發器，支持標準MODBUS-RTU通信協議，讀取溫度數據的發送數據格式如
表1所示，返回響應數據格式如表2所示，通信地址表如表3 所示。
表1發送數據格式
表2響應數據格式
表3通信地址表
3.2觸摸屏的MODBUS通信
打開MCGS嵌入版軟件后，新建工程選擇好對應觸摸屏型號，在設備窗口進行設備組態，首先添加通用串口父設備，雙擊并進入圖2所示的設置，其次添加*康ModbusRTU,如找不到可在設備管理中的通用設備—ModBusRTU中添加，雙擊并進入圖3所示界面，增加設備通道，根據表3，要讀取溫度值，其起始地址為04H，根據MODBUS通信規約，在主站發送數據時要加1，因此讀取地址從05開始，如圖4所示。此外根據表3，溫度的通信值為16位整數，為實際溫度值的十倍，因此要顯示正確溫度的話，需要進行處理。本文是利用窗口屬性里的循環腳本功能實現的。
圖2通用串口父設備設置
圖3 ModbusRTU設置
觸摸屏界面如圖4所示。
圖4觸摸屏界面
4安科瑞無線測溫監控系統及在線測溫產品介紹
4.1概述
開關柜溫度在線監測系統是基于470MHz無線測溫技術開發的針對開關柜進行測溫的系統，可對開關柜分別為母線排、上下觸頭、電纜接頭，柜體表面等部位溫度進行實時監測，方便運維人員及遠程監控中心掌握現場設備運行情況。
4.2應用場所
變電所，配電室，箱變等
配電室箱變數據中心機房
4.3系統架構
開關柜無線測溫系統由無線溫度傳感器、測溫通訊終端（溫度顯示儀）、溫度監測預警工作站三部分組成，
4.4系統功能
4.4.1實時監測
Acrel-2000T無線測溫監控軟件人機界面友好，能夠以配電一次圖的形式直觀顯示各測溫節點的溫度數據及有關故障、告警等信息。
4.4.2溫度查詢
溫度歷史曲線（1分鐘、5分鐘、60分鐘可選）：
4.4.3運行報表
查詢各回路設備運行溫度報表。
4.4.4實時報警
壁掛式無線測溫監控設備具有實時報警功能，設備能夠對溫度越限等事件發出警告。設備提供以下幾種告警方式：
1）彈出事件報警窗口。
2）實時語音報警功能，能夠對所有事件發出語音告警。
3）短信警告。可以發送告警信息短信（需選配）。
4.4.5歷史告警查詢
Acrel-2000T無線測溫監控系統能夠對所有告警事件記錄進行存儲和管理，方便用戶對系統和告警等事件進行歷史追溯，查詢統計、事故分析。
4.4.6用戶權限管理
Acrel-2000T無線測溫監控系統為保障系統安全穩定運行，設置了用戶權限管理功能。通過用戶權限管理能夠防止未經授權的操作（如數據庫修改等）。可以定義不同級別用戶的登錄名、密碼及操作權限，為系統運行、維護、管理提供可靠的安全保障。
4.4.7定值設置
用于修改高溫定值、超溫定值。
WEB，手機APP（可選）：
通過和手機APP展示頁面顯示變電站數量、變壓器數量、監測點位數量等概況信息，設備溫度、通信狀態，用電分析和事件記錄。
4.5.產品選型
4.5.1無線測溫傳感器選型
4.5.2收發器選型
4.6典型配置方案
4.6.1高低壓柜內電氣接點無線測溫（單柜就地顯示）
a）配置方案
說明：ARTM-Pn通過RS485接口連接ATC實現開關柜溫度集中顯示，可接收60只無線溫度傳感器ATE100/100M/200/400/100P/200P。
b）安裝實例
4.6.2高壓柜內電氣接點無線測溫帶操顯功能（單柜就地顯示）
a）配置方案
說明：ASD320通過RS485接口連接ATC實現開關柜溫度集中顯示，可接收12只無線溫度傳感器ATE100/100M/200/400/100P/200P。
b）安裝實例
ASD320ATE200觸頭測溫ATE400母排測溫ATE100M柜體測溫
4.6.3高低壓柜內電氣接點無線測溫（集中就地顯示/就地無顯示）
a）配置方案
說明：觸摸屏通過RS485接口連接ATC實現開關柜溫度集中顯示，可接收240只無線溫度傳感器ATE100/100M/200/400/100P/200P。如果現場不需要就地顯示，可以直接通過ATC的RS485接口，把數據傳送到值班室的遠程溫度監控系統。
b）安裝實例
ATP070ATCATE200接點測溫ATE200電容器表面測溫
4.6.4就地壁掛式集中顯示方案（適用于改造，不方便在柜子上加裝顯示屏的現場）
方案一：Acrel-2000T/A就地集中顯示：
說明：Acrel-2000/A通過RS485接口連接ATC實現開關柜溫度集中顯示，可接收240只無線溫度傳感器ATE100/100M/200/400/100P/200P。
方案二：Acrel-2000T/B就地集中顯示：
說明：Acrel-2000T/B不僅可以通過RS485連接多種ATC收發器接收所有型號傳感器實現集中顯示，還可以通訊連接配電室內無線測溫相關就地顯示裝置實現集中顯示，同時還可以連接配電室內智能操控、微機保護、電力儀表等電力監控設備進行監測。
4.6.5低壓電氣接點有線測溫、變壓器繞組測溫
a）配置方案
說明：ARTM-8溫度巡檢儀可配8路Pt100傳感器，有線連接，Pt100傳感器客戶自配，測量低壓電氣接點時Pt100傳感器需做好絕緣處理。
b）安裝實例
5結束語
本文介紹了基于MODBUS和MCGS組態軟件的煤礦井下高防開關無線測溫系統。系統能夠實時監測高防開關內動靜觸點的溫度，同時具備故障報警功能。本系統具有結構簡單、可靠性高、功能齊全等特點，其應用能夠大大提高高防開關運行的安全可靠性，具有良好的推廣性。
參考文獻
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[2]安科瑞用戶變電站綜合自動化與運維解決方案.2021.02月版.
[3]安科瑞企業微電網設計與應用手冊.2020.06月版.