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劉細鳳
安科瑞電氣股份有限公司 上海嘉定201801
摘要:電纜隧道環(huán)境惡劣,長期運行存在隱患,常規(guī)監(jiān)測手段無法實現(xiàn)有效監(jiān)管。因此,文章開發(fā)了套重點區(qū)域電纜實時在線無線測溫預瞽系統(tǒng),實現(xiàn)對重點區(qū)域的電纜溫度及周圍環(huán)境的氧量、濕度、水位等的實時預警監(jiān)控,在隧道環(huán)境發(fā)生劣化或故障早期,系統(tǒng)會給出異動提示,為設備狀態(tài)檢修奠定技術(shù)基礎。
關(guān)鍵詞:無線傳感技術(shù);電纜;傳感器;電力系統(tǒng)
引言
對高壓帶電設備各連接點、傳輸點溫度在線監(jiān)測是保證電網(wǎng)運行的重要內(nèi)容。重點區(qū)域電纜溫度在線監(jiān)測和記錄,是設備檢修的重要依據(jù)。目前,內(nèi)主要應用主從式測溫系統(tǒng),這種方法精度較差,僅獲得線路的局部溫度。無線式溫度在線檢測裝置用無線電波進行信號傳輸,傳感器安裝在高壓設備上,從根本上解決了高壓設備接點運行溫度不易監(jiān)測的難題。采用無線溫度監(jiān)測方式具有高的可靠性和性。價格低廉,該系統(tǒng)可以安裝到每臺高壓開關(guān)及母線接頭上,可記錄高壓開關(guān)設備運行溫度的數(shù)據(jù),實現(xiàn)設備故障的預知維修。
1. 無線測溫傳感系統(tǒng)設計
1.1 無線測溫傳感系統(tǒng)方案設計
無線測溫在線監(jiān)測系統(tǒng),利用電纜上的無線溫度傳感器實現(xiàn)對電纜溫度在線監(jiān)測,并通過在電纜溝布設無線水位傳感器,實現(xiàn)對幌溝內(nèi)浸水狀況在線監(jiān)測;利用電纜溝內(nèi)、電纜夾層上的濕度傳感器對環(huán)境溫濕度進行監(jiān)測,同時利用無線氧氣傳感器對監(jiān)測區(qū)域氧氣濃度進行監(jiān)測,為檢修人員的人身提供保證。這些傳感器定時啟動測量和發(fā)送被監(jiān)測點的狀態(tài)數(shù)據(jù),通過無線信道傳輸?shù)交?,基站通過RS-485(以太網(wǎng)、3G/4G網(wǎng)絡)總線將數(shù)據(jù)上傳至通信管理機,再上傳到管理。管理具備監(jiān)測數(shù)據(jù)匯集、圖形化展示、閾值比較、監(jiān)測預警、標準化數(shù)據(jù)通信等功能,實現(xiàn)電纜溝狀態(tài)在線監(jiān)測。無線測溫系統(tǒng)架構(gòu)框圖如圖1所示。
1.2 無線測溫傳感系統(tǒng)特點
傳感器和接收裝置采用24GHz頻率進行無線傳輸通信;無線溫度傳感器采用近距離非接觸式無線紅外溫度傳感器;無線水位傳感器液位探頭采用316L不銹鋼材質(zhì),防護等級為IP68;無線接收基站能接收各類傳感器,無線接收基站具有集中總線式電源供電及通信的功能。
2. 無線溫度在線監(jiān)測系統(tǒng)的應用
2.1 無線在線監(jiān)測預警系統(tǒng)總體設計
某火力發(fā)電廠在#16KV電纜夾層安裝溫度、濕度、氧量無線監(jiān)測系統(tǒng),在#2、#3、#4磨煤機較覽橋架加裝無線溫度監(jiān)測系統(tǒng);在#3、#4空冷島電纜隧道安裝溫度、濕度、氧量及水位無線監(jiān)測系統(tǒng);并開展事故預警、環(huán)境狀態(tài)判斷、劣化趨勢分析研究。無線溫度在線監(jiān)測系統(tǒng)主要由無線溫度傳感器、數(shù)據(jù)傳輸基站和控制主機組成,系統(tǒng)圖如圖2所示
2.2 傳感系統(tǒng)部署
本項目無線測溫系統(tǒng)由1臺監(jiān)控主機、2臺通信管理機、17個數(shù)據(jù)傳輸基站、378個無線溫度傳感器、14個無線溫濕度傳感器、10只無線氧氣傳感器、8個無線水位傳感器構(gòu)成。
(1)電纜夾層無線監(jiān)測系統(tǒng)組成。每兩個測溫點間隔5m左右。紅外傳感器3個(每層15m采用3只紅外傳感器)x2排x5排=30個;氧氣傳感器2個;無線溫濕度傳感器2個;基站1個。
(2)磨煤機電纜橋架無線監(jiān)測系統(tǒng)組成。每兩個測溫點間隔4m左右。2#磨煤機電纜橋架:紅外傳感器10個(每層40m采用10個紅外單點傳感器)x4排=40個;基站2個(兩個基站架設在橋架中級,基站間隔5-10m)。3#磨煤機電纜橋架:紅外傳感器10個(每層40m采用10個紅外單點傳感器)x4排+10個(每層40m采用10個紅外單點傳感器)x2排=60個;基站2個(兩個基站架設在橋架中級基站間隔5-10m)。4#磨煤機電纜橋架:紅外傳感器10個(每層40m采用10個紅外單點傳感器)x4排+10個(每層40m采用10個紅外單點傳感器)x2=60個;基站2個(兩個基站架設在橋架中級,基站間隔5-10m)。
(3)空冷島電纜隧道無線監(jiān)測系統(tǒng)組成,每兩個測溫點間隔4m左右。3#電纜隧道:紅外傳感器6個(每層25m采用6個紅外傳感器)x2排x6=72個;氧氣傳感器4個(每個角落布設個);溫濕度傳感器6個;水位傳感器4個(每個角落布設個);基站4個(每縱向架設個基站)。4#電纜隧道:紅外傳感器6個(每層25m采用6個紅外傳感器)x2排x6=72個;氧氣傳感器4個(每個角落布設個);溫濕度傳感器6個;水位傳感器4個(每個角落布設個);基站4個(每縱向架設基站)。
2.3實施目標
本項目采用無線傳感器完成了對電纜隧道、電纜橋架、電纜夾層的電纜溫度,氧氣含量及電纜隧道內(nèi)積水情況的實時在線監(jiān)測,并通過軟件分析,實現(xiàn)監(jiān)測區(qū)域的事故預警、環(huán)境狀態(tài)判斷、劣化趨勢分析,同時給出異動提示,為設備實現(xiàn)狀態(tài)檢修奠定技術(shù)基礎。
1. 安科瑞無線測溫監(jiān)控系統(tǒng)及在線測溫產(chǎn)品介紹
3.1系統(tǒng)介紹
Acrel-2000T無線測溫監(jiān)控系統(tǒng),是我司根據(jù)電力設備性的要求,總結(jié)內(nèi)外的研究和生產(chǎn)的先進經(jīng)驗,專門研制出的新代無線測溫監(jiān)控系統(tǒng)。本系統(tǒng)具有超溫告警等功能,可以幫助值班人員盡早發(fā)現(xiàn)問題,隱患,確保電力系統(tǒng)的運行。為電力設備的、經(jīng)濟、可靠運行提供了全新的解決方案。
3.2結(jié)構(gòu)圖
3.2主要功能
數(shù)據(jù)采集與處理(模擬量、開關(guān)量、電度、SOE、定值)
控制操作(斷路器、隔離開關(guān)、分接頭、復歸)
報警及處理功能(設備狀態(tài)異?;蚬收?、測量值越限,聲音、顏色、閃爍)
事件順序記錄SOE(分合閘記錄、保護及自動裝置的動作順序記錄)
遠動功能(為調(diào)度提供相關(guān)運行數(shù)據(jù)和設備狀態(tài))
時鐘同步(北斗GPS納秒級,滿足間隔層子系統(tǒng)標準時鐘誤差不大于1ms)
人機lian系與運行管理(控制、查看、數(shù)據(jù)庫定義修改、報警確認、二次開發(fā)、事故記錄檢索、在線設備管理)
與其他設備接口(微機保護、電力儀表、直流屏、故障錄波儀、模擬屏、調(diào)度)
3.3軟件功能
3.4測溫產(chǎn)品介紹
溫度傳感器
a.電池供電型無線溫度傳感器
安裝于發(fā)熱部位,采集溫度量并通過無線方式傳輸?shù)膫鞲衅鳌?/p>
目前安科瑞無線溫度傳感器有三款:
名稱 | 外形 | 參數(shù)說明 | 安裝方式 |
ATE100 |
| 102.37*47.93*23mm,φ13.5mm(長*寬*高,孔徑);電池供電,壽命≥5年;-40℃~+125℃;2.4GHz,空曠距離10米。 | 螺栓固定 |
ATE200 |
| 44.17*30*18.5mm,L=325.40mm(長*寬*高,三色表帶);電池供電,壽命≥5年;-40℃~+125℃;2.4GHz,空曠距離10米。 | 表帶捆綁 |
ATE300B |
| 49.95*35.95*22mm(長*寬*高);電池供電,壽命≥5年;-10℃~+125℃;470MHz,空曠距離150米。 | 扎帶捆綁 |
b. CT 感應取電無線溫度傳感器
安裝于斷路器觸頭、母排、電纜搭接點等大電流處,采集溫度量并通過無線方式傳輸?shù)膫鞲衅鳌?/p>
目前無線溫度傳感器有兩款:
名稱 | 外形 | 參數(shù)說明 | 安裝方式 |
ATE300 |
| 扎帶固定,合金片取電;73*33.5*16mm(長*寬*高);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 |
ATE400 |
| 合金片固定、取電;25.82*20.42*12.8mm(長*寬*高);CT感應取電,啟動電流≥5A;-50℃~125℃;433MHz,空曠距離150米;三色外殼。 | 合金片固定,取電 |
接收/顯示單元
a.接收單元
名稱 | 外形 | 參數(shù)說明 | 安裝方式 |
ATC200 |
| 65*45*28mm(長*寬*高);DC24V供電;路RS485接口,Modbus協(xié)議;可同時接收12個ATE100、ATE200傳感器數(shù)據(jù)。 | 35mm導軌安裝,螺絲固定(φ4,36mm)
|
ATC400 |
| 65*45*28mm(長*寬*高);DC24V供電;路RS485接口,Modbus協(xié)議;可接收240個ATE300或ATE300B傳感器數(shù)據(jù)。 | 35mm導軌安裝,螺絲固定(φ4,36mm)
|
ATC450-C |
| 65*45*28mm(長*寬*高);DC24V供電;路RS485接口,Modbus協(xié)議;可接收60個ATE400傳感器數(shù)據(jù)。 | 35mm導軌安裝,螺絲固定(φ4,36mm)
|
b.顯示單元
名稱 | 外形 | 參數(shù)說明 | 安裝方式 |
ARTM-Pn |
| 面框96*96*17mm,深度65mm;開孔92*92mm;AC85-265V或DC100-300V供電;路上行RS485接口,Modbus協(xié)議;接收60個ATE100/200/300/400配套ATC200/300/450。 | 面板開孔,嵌入式安裝
|
ASD300/320 |
| 面框237.5*177.5*15.3mm,深度67mm;開孔220*165mm;AC85-265V或DC100-300V供電;路上行RS485接口,Modbus協(xié)議;接收12個ATE100/200/300/400;配套ATC200/300/450。 | 面板開孔,嵌入式安裝
|
ATP007 ATP010 |
| 面框226.5*163*6mm,深度70mm;開孔215*152mm;DC24V供電;路上行RS485接口;路下行RS485接口;接收20個ATC200/1個ATC400/1個ATC450-C。 | 面板開孔,嵌入式安裝
|
4. 結(jié)論
采用無線傳感技術(shù),實時對電纜故障趨勢進行智能分析,準確定位,能夠為電力企業(yè)的運行提供有力的支撐。
無線傳感監(jiān)測系統(tǒng)的設計目前只停留在自動采集和智能分析階段,與控制設備的聯(lián)動仍然需要人工介入。電力系統(tǒng)電纜的監(jiān)測系統(tǒng)方興未艾,為了保證系統(tǒng)設計的規(guī)范性及后期設備的擴展性,仍需努力。
參考文獻
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[3]高蘊華,工業(yè)物聯(lián)網(wǎng)無線傳感產(chǎn)品在火電廠重點區(qū)域的應用
[4]用戶變電站綜合自動化與運維解決方案.2020.01月版.
作者簡介:劉細鳳,女,安科瑞電氣股份有限公司,主要從事無線測溫系統(tǒng)的研發(fā)與應用