基于物聯(lián)網(wǎng)無線測溫產(chǎn)品在電廠的應(yīng)用

時間：2020-09-10作者：江蘇安科瑞電器制造有限公司瀏覽：122

摘要：電纜隧道環(huán)境惡劣，長期運行存在安全隱患，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)了一套重點區(qū)域電纜實時在線無線測溫預(yù)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(yù)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(shè)備狀態(tài)檢修奠定技術(shù)基礎(chǔ)。

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(shè)備各連接點、傳輸點溫度在線監(jiān)測是保證電網(wǎng)安全運行的重要內(nèi)容。重點區(qū)域電纜溫度在線監(jiān)測和記錄，是設(shè)備檢修的重要依據(jù)。目前，國內(nèi)主要應(yīng)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(shè)備上，從根本上解決了高壓設(shè)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安全性。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(shè)備運行溫度的數(shù)據(jù)，實現(xiàn)設(shè)備故障的預(yù)知維修。

1. 無線測溫傳感系統(tǒng)設(shè)計

1.1 無線測溫傳感系統(tǒng)方案設(shè)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(shè)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，為檢修人員的人身安全提供保證。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(luò))總線將數(shù)據(jù)上傳至通信管理機，再上傳到管理中心。管理中心具備監(jiān)測數(shù)據(jù)匯集、圖形化展示、閾值比較、監(jiān)測預(yù)警、標(biāo)準(zhǔn)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(yīng)用

2.1 無線在線監(jiān)測預(yù)警系統(tǒng)總體設(shè)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(yù)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(shè)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(shè)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(shè)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(shè)一個);溫濕度傳感器6個;水位傳感器4個(每個角落布設(shè)一個);基站4個(每縱向架設(shè)一個基站)。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(shè)一個);溫濕度傳感器6個;水位傳感器4個(每個角落布設(shè)一個);基站4個(每縱向架設(shè)基站)。

2.3實施目標(biāo)

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(yù)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(shè)備實現(xiàn)狀態(tài)檢修奠定技術(shù)基礎(chǔ)。

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(shè)備安全性的要求，總結(jié)國內(nèi)外的研究和生產(chǎn)的**經(jīng)驗，專門研制出的新一代無線測溫監(jiān)控系統(tǒng)。本系統(tǒng)具有**溫告警等功能，可以幫助值班人員盡早發(fā)現(xiàn)問題，消除隱患，確保電力系統(tǒng)的安全運行。為電力設(shè)備的安全、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(fù)歸)

報警及處理功能(設(shè)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(yuǎn)動功能(為調(diào)度中心提供相關(guān)運行數(shù)據(jù)和設(shè)備狀態(tài))

時鐘同步(北斗GPS納秒級，滿足間隔層子系統(tǒng)標(biāo)準(zhǔn)時鐘誤差不大于1ms)

人機聯(lián)系與運行管理(控制、查看、數(shù)據(jù)庫定義修改、報警確認(rèn)、二次開發(fā)、事故記錄檢索、在線設(shè)備管理)

與其他設(shè)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(yīng)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(yīng)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(yīng)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;一路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(dǎo)軌安裝，螺絲固定(φ4,36mm)




ATC400

65*45*28mm(長*寬*高);DC24V供電;一路RS485接口，Modbus協(xié)議;可接收240個ATE300或ATE300B傳感器數(shù)據(jù)。35mm導(dǎo)軌安裝，螺絲固定(φ4,36mm)




ATC450-C

65*45*28mm(長*寬*高);DC24V供電;一路RS485接口，Modbus協(xié)議;可接收60個ATE400傳感器數(shù)據(jù)。35mm導(dǎo)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;一路上行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;一路上行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;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。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(zhǔn)確定位，能夠為電力企業(yè)的安全運行提供有力的支撐。

無線傳感監(jiān)測系統(tǒng)的設(shè)計目前只停留在自動采集和智能分析階段，與控制設(shè)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(shè)計的規(guī)范性及后期設(shè)備的擴展性，仍需努力。

參考文獻(xiàn)

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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(yīng)用

[4]用戶變電站綜合自動化與運維解決方案.2020.01月版.


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