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      技術(shù)文章/ Technical Articles

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

      更新時間:2020-07-30      瀏覽次數(shù):982

      摘要:電纜隧道環(huán)境惡劣,長期運(yùn)行存在安全隱患,常規(guī)監(jiān)測手段無法實(shí)現(xiàn)有效監(jiān)管。因此,文章開發(fā)了一套重點(diǎn)區(qū)域電纜實(shí)時在線無線測溫預(yù)瞽系統(tǒng),實(shí)現(xiàn)對重點(diǎn)區(qū)域的電纜溫度及周圍環(huán)境的氧量、濕度、水位等的實(shí)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(diǎn)、傳輸點(diǎn)溫度在線監(jiān)測是保證電網(wǎng)安全運(yùn)行的重要內(nèi)容。重點(diǎn)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(jìn)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(diǎn)運(yùn)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(jià)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(yùn)行溫度的數(shù)據(jù),實(shí)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(jì)

      1.1 無線測溫傳感系統(tǒng)方案設(shè)計(jì)

      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(shí)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(shí)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(jìn)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(jìn)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(diǎn)的狀態(tài)數(shù)據(jù),通過無線信道傳輸?shù)交荆就ㄟ^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(jī),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(shí)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(diǎn)

      傳感器和接收裝置采用24GHz頻率進(jìn)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(hù)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(jì)

      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(jī)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(jī)組成,系統(tǒng)圖如圖2所示

      2.2 傳感系統(tǒng)部署

      本項(xiàng)目無線測溫系統(tǒng)由1臺監(jiān)控主機(jī)、2臺通信管理機(jī)、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(diǎn)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(jī)電纜橋架無線監(jiān)測系統(tǒng)組成。每兩個測溫點(diǎn)間隔4m左右。2#磨煤機(jī)電纜橋架:紅外傳感器10個(每層40m采用10個紅外單點(diǎn)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(jī)電纜橋架:紅外傳感器10個(每層40m采用10個紅外單點(diǎn)傳感器)x4排+10個(每層40m采用10個紅外單點(diǎn)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(jī)電纜橋架:紅外傳感器10個(每層40m采用10個紅外單點(diǎn)傳感器)x4排+10個(每層40m采用10個紅外單點(diǎn)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(diǎn)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(shí)施目標(biāo)

      本項(xiàng)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(shí)時在線監(jiān)測,并通過軟件分析,實(shí)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(shí)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)的先進(jìn)經(jīng)驗(yàn),專門研制出的新一代無線測溫監(jiān)控系統(tǒng)。本系統(tǒng)具有超溫告警等功能,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(yùn)行。為電力設(shè)備的安全、經(jīng)濟(jì)、可靠運(yùn)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)

      及處理功能(設(shè)備狀態(tài)異常或故障、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(hù)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(yùn)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(jī)聯(lián)xi與運(yùn)行管理(控制、查看、數(shù)據(jù)庫定義修改、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(jī)保護(hù)、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(diǎn)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(shí)時對電纜故障趨勢進(jìn)行智能分析,準(zhǔn)確定位,能夠?yàn)殡娏ζ髽I(yè)的安全運(yùn)行提供有力的支撐。

      無線傳感監(jiān)測系統(tǒng)的設(shè)計(jì)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(jì)的規(guī)范性及后期設(shè)備的擴(kuò)展性,仍需努力。

       

      參考文獻(xiàn)

      [1]陳飛凌.火電廠工業(yè)電視監(jiān)控系統(tǒng)的應(yīng)用與發(fā)展[J].中國安防,2015(12):31-34.

      [2]郭建華.物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)在火電廠基建物資倉儲管理中的應(yīng)用[J].信息與電腦(理論版),2014(11):116-117

      [3]高蘊(yùn)華,工業(yè)物聯(lián)網(wǎng)無線傳感產(chǎn)品在火電廠重點(diǎn)區(qū)域的應(yīng)用

      [4]用戶變電站綜合自動化與運(yùn)維解決方案.2020.01月版.

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