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    淺談電氣設備無線測溫技術的勢與應用選型

    發布時間: 2020-07-06  點擊次數: 438次

    摘  要: 無線測溫技術以其安裝方便靈活、測溫精度高、安全可靠、環境適應性好、便于集中管理等點, 解決了電氣設備長期帶電運行狀態下的溫度在線監測問題, 提高了電氣設備的運行可靠性, 在電力行業得到了廣泛的應用。本文主要介紹無線測溫技術的勢及應用。

    關鍵詞:無線測溫; 電氣設備; 在線監測
     
    0 引言
    伴隨著大機組、大容量和高電壓的迅速發展, 電氣設備的運行條件變得加苛刻, 隨之帶來設備故障率逐漸增加,排除故障時間越來越長,造成的經濟損失也越來越大。據統計, 近年來電力系統發生的事故中有相當一部分與電氣設備的發熱問題有關,因此,對電氣設備溫度的監測顯得尤為重要。 高壓電氣設備溫度監測點都處于高電壓、大電流、強磁場的環境中,甚至有的監測點還處在密閉的空間中,由于強電磁噪聲和高壓絕緣、空間的限制等問題,傳統的溫度測量方法無法適應。所以,對電力設備運行狀態在線監測、故障診斷和及時維修受到人們的高度重視。
     
    1 電氣設備無線測溫的必要性
    發電廠(變電站)的開關柜、母線接頭、室外刀閘開關 等都是重要的設備,在長期運行過程中,開關的觸點和母線連接等部位會因老化導致接觸電阻過大而發熱,而這些發熱部位的溫度很難監測,從而導致事故發生。而封閉式開關柜體在運行中禁止打開,因此難以測量運行中柜內接(觸)頭的實際溫度,如不及時發現并處理接(觸)頭過熱性缺陷,會嚴重威脅電力安全生產。
    而采用無線溫度監測技術, 可通過上位機軟件記錄高壓設備實時運行溫度, 在數據庫中長期保存, 實時顯示監測點的溫度變化曲線,并進行分析,一旦發現溫度過高或急劇升溫至事先設置的報警溫度值則立即報警,為高壓電氣設備的維修提供累積數據,實現高壓電氣設備熱故障的預知維修。
     
    2 無線測溫技術的勢
    由于高壓電力設備的高電壓、密閉性、不間斷運行等特點,其溫度測量方式與普通的溫度測量方式不同。以對于高壓電氣設備的測溫主要采取以下三種方式。
    (1)紅外測溫儀測溫:由工作人員手持紅外測溫儀每天數次去采集數據,每次上百個點的溫度,工作量大,精度低,甚至有些高壓開關柜是封閉的,根本無法測到。
    (2)蠟片測溫:將蠟片貼在節點上,當溫度過高時蠟片變色,需要人眼觀察,也存在工作量大、精度低的問題。
    (3)光纖通信測溫:由測溫點單片機將溫度數字化后通過光纖傳輸至集中器, 集中器連接到計算機系統, 定時進行數據存儲和超溫報警。其缺點在于光纖在運行幾個月 后會沉積灰塵等雜質, 降低絕緣強度, 反而給電力設備安全運行帶來大威脅甚至威脅到人身安全。
    鑒于以往的測溫方式的種種弊端,無線測溫技術應運而生。無線測溫系統具有配置靈活、運行穩定、抗干 擾能力強、功耗低等特點。該系統主要采用短程無線組 網方式,多個測溫終端分布在無線匯聚終端的周圍,在有效的通信范圍內可以隨意添加、刪除、移動測溫終端。運行人員可在主控室對多種惡劣環境條件下的電氣 設備溫度變化情況進行遠程在線監測預警,從而全面及時掌握電氣設備運行狀況。另外,無線測溫系統后臺可以電子地圖的形式顯示整個溫度場的分布,可清晰發現溫度異常點,判定故障隱患,進而提采取措施, 避免事故的發生。
     
    3 無線測溫技術的應用
    無線測溫系統由無線測溫終端、無線監控終端、無線測溫集中器、DTU(數據傳輸單元)和上層溫度監測中心構成,如圖1所示。無線測溫終端負責對高壓開關柜內的溫度進行采集; 無線監控終端負責顯示及發送溫度實時數據;無線測溫集中器負責接收、處理數據,并通過RS-485總線將數據傳輸至DTU;DTU負責將串口數據轉換為IP數據進行傳輸;溫度監測中心負責對溫度數據進行顯示、存儲、分析與報警。
    該系統能夠實現對發電廠(變電站)內多個高壓電氣設 備動、靜觸頭, 以及接頭和母排等部位運行溫度的集中有效監測,進而大大提高高壓電氣設備的運行可靠性,有效地防止電氣設備火災的發生。
     
    圖1 無線測溫系統拓撲圖
     
    4 安科瑞無線測溫系統介紹
    安科瑞無線測溫監控系統是根據當無線測溫系統的要求,在廣泛征求用戶和專家意見的基礎上,充分吸收當國內外廠家的成功案例,并結合安科瑞多年來的豐富經驗,采用面向對象的分層分布式設計思想,結合自動化技術、計算機技術、網絡技術、通信技術而設計的一款專業的無線測溫軟件。
    4.1 Acrel-2000T無線測溫系統結構
    Acrel-2000T無線測溫監控系統通過RS485總線或以太網與間隔層的設備直接進行通信(如圖2),系統設計遵循標準Modbus-RTU, Modbus TCP等傳輸規約,安全性、可靠性和開放性都得到了很大地提高。
    Acrel-2000T無線測溫監控系統具有遙信、遙測、遙控、遙調、遙設、事件報警、曲線、棒圖、報表和用戶管理功能??梢员O控無線測溫系統的設備運行狀況,實現快速報警響應,預防嚴重故障發生。
    Acrel-2000T無線測溫監控系統主要特點是開放式系統結構,硬件兼容性強,軟件移植性好,應用功能豐富。該系統具有強大的處理能力,快速的事件響應,友好的人機界面,方便的擴充手段。其軟件系統的設計依據軟件工程的設計規范,模塊劃分合理,接口簡捷明了,主要包括主控模塊、人機界面、圖形組態、數據庫管理系統、通信管理等幾大模塊。
     
    圖2 Acrel-2000T無線測溫系統結構圖
    4.2 Acrel-2000T無線測溫系統功能
    ■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
    ■溫度查詢
    溫度歷史曲線(1分鐘、5分鐘、60分鐘可選)
    ■運行報表
    查詢各回路設備運行溫度報表.
    ■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告警。
    ■設備提供以下凡種警告方式:
    a.彈岀事件報驚窗口.
    b.實時語音報警功能,能夠對所有事件發出語音告警.
    C.短信吿警,可以向號碼發送吿警信息短信.
    ■歷史告警査詢
    Acrel-2000T無線測溫監控系統能夠對所有吿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。


    ■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)??梢远x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。
    ■定值設置
    用于修改高溫定值、超溫定值。
    ■WEB(可選)
    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。首頁顯示場站的變壓器數量、回路個數、有功功率、無功功率、用電量、事件記錄等概況信息,可通過實時監控、變壓器、通信模塊切換到需要查看的界面。
    實時數據曲線可監測各個回路的測點溫度、電壓、電流、功率曲線信息。
    接線圖頁面通過一次圖實時反映電氣參數變化,包括測量量、信號量等信息(信號量 需要斷路器提供輔助觸點支持)。
    能耗統計頁面顯示各回路的功率峰值和用電量峰值,功率、電能趨勢曲線,電能環比,用電。
    運維管理\通信狀態顯示監測接入系統設備的通信狀態。
    ■手機APP(可選)
    設備數據員面顯示各設備的電參量數據、溫 度數據以及曲線。
    4.3 安科瑞ARTM系列無線測溫終端產品選型
    安科瑞電氣接點無線測溫方案由無線溫度傳感器、收發器、顯示單元組成。溫度傳感器直接安裝于斷路器動觸頭、靜觸頭、電纜接頭、母排等發熱接點,將測溫數據通過無線射頻技術傳至接收裝置,再由接收器485通訊至測溫終端或無線測溫系統(如圖3)。
     
    圖3 電氣接點在線測溫結構圖
    4.3.1 安科瑞無線溫度傳感器
    無線溫度傳感器共有5種,分別對應螺栓固定、表帶固定、扎帶捆綁、合金片固定等安裝方式。針對不同的變電站要求,可根據傳感器供電方式以及安裝位置的不同,考慮安裝方便的因素,選擇相匹配的傳感器。

    物料名稱型號參數說明
     
     
     
     
    電池型無線測溫傳感器
     
    ATE100
    電池供電,壽命≥5年;-40℃~+125℃;
    2.4GHz,空曠距離10米;
    102.37*47.93*23mm,φ13.5mm(長*寬*高,孔徑)。
     
    ATE200
    電池供電,壽命≥5年;-40℃~+125℃;
    2.4GHz,空曠距離10米;
    44.17*30*18.5mm,L=325.40mm(長*寬*高,三色表帶)。
     
    ATE300B
    電池供電,壽命≥5年;-10℃~+125℃;
    470MHz,空曠距離150米;
    49.95*35.95*22mm(長*寬*高)。
     
     
    CT取電型無線測溫傳感器
     
    ATE300
    CT感應取電,啟動電流≥5A;-10℃~+125℃;
    470MHz,空曠距離150米;
    扎帶固定,合金片取電;73*33.5*16mm(長*寬*高)。
     
    ATE400
    CT感應取電,啟動電流≥5A;-50℃~125℃;
    433MHz,空曠距離150米;
    合金片固定、取電;三色外殼;25.82*20.42*12.8mm(長*寬*高)。

    4.3.2 安科瑞無線收發器
    無線測溫收發器共有3種,通過無線射頻方式接收溫度數據。收發器根據不同的傳感器型號進行匹配,同時傳感器的傳輸距離決定接收裝置能否多柜接收。

    物料名稱型號參數說明
     
     
    無線收發器
    ATC200可接收12個ATE100/200
    ATC400可接收240個ATE300/ATE300B
    ATC450-C可接收240個ATE400

    4.3.3 安科瑞顯示終端
    顯示裝置通過RS485連接收發器,可嵌入式安裝于柜體上,若柜體開孔不便,也可選擇壁掛式安裝于配電室內。方便操作人員現場及時查看電氣節點實時溫度的同時,也可以通過RS485或以太網通訊的方式在后臺系統查看現場情況。

    物料名稱型號參數說明
    顯示終端ARTM-Pn面框96*96*17mm,深度65mm;開孔92*92mm;
    AC85-265V或DC100-300V供電;
    一路上行RS485接口,Modbus協議;
    接收多60個ATE100/200/300/400;配套ATC200/300/450。
    顯示終端ASD320
    ASD300
    面框237.5*177.5*15.3mm,深度67mm;開孔220*165mm;
    AC85-265V或DC100-300V供電;
    一路上行RS485接口,Modbus協議;
    接收多12個ATE100/200/300/400;配套ATC200/300/450。
    顯示終端ATP007
    ATP010
    面框226.5*163*6mm,深度70mm;開孔215*152mm;
    DC24V供電;一路上行RS485接口;一路下行RS485接口;
    接收20個ATC200/1個ATC400/1個ATC450-C。
    無線測溫集中集中采集設備Acrel-2000T/A壁掛式安裝
    標配一路485接口、一路以太網口
    自帶蜂鳴器告警
    柜體尺寸480*420*200 (單位mm)
    無線測溫監控設備Acrel-2000T/B硬件:內存4G,硬盤128G,以太網口
    顯示器:12寸,分辨率800*600
    操作系統:Windows7
    數據庫系統:Microsoft SQL Server 2008 R2
    可選Web平臺/APP服務器
    柜體尺寸為480*420*200(單位mm)

     
    5 結語
    無線測溫技術的應用為電力系統的安全供電提供了重要的保障作用, 配合信息技術形成的無線測溫系統, 實現了電氣設備運行溫度的集中監測與預警, 便于電氣設備熱故障的預知維修, 大大提高了維修人員的工作效率, 保障了電氣設備的安全平穩運行。
     
    【參考文獻】
    [1] 紀小松.電氣設備無線測溫技術的勢與應用
    [2] 安科瑞企業微電網設計與應用手冊  2019.11版
     

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