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變電站無線測溫系統的特點與應用

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淮亞利

安科瑞電氣股份有限公司 上海嘉定 201801

 

摘要:目前,變電站普遍采用的全密封結構高壓開關柜的溫度無法監測,給設備安全運行帶來很大的隱患。本文介紹了變電站無線測溫系統的構成、主要特點,結合工程實際闡述了變電站無線測溫系統的綜合應用,并對變電站無線測溫系統的應用前景進行了展望。

關鍵字:變電站、無線測溫

 

1引言

       電力系統從發電廠、變電站、高壓輸電線路到城市電網和農村電網,電接點溫度的變化是關系到整個電網能否安全穩定運行的一個十分重要的指標,而溫度變化需要綜合考慮負荷、天氣等運行條件,具有不可預知性,一直以來都是電力系統非常關注的問題。

       隨著變電站自動化技術的推廣和應用,無人值班的變電站越來越多,變電站的高壓開關柜采用全密封結構,在長期運行過程中,開關的觸點和母線連接等部位因老化或接觸電阻過大而發熱,由于這些發熱部位的溫度無法監測,設備的運行條件越來越惡劣,發生高壓開關柜內觸頭熔斷、刀閘燒毀等設備事故的概率大大增加?;陔姶挪▊鬏斝盘柕淖冸娬緹o線測溫系統能實時監控高壓柜等高壓設備的運行溫度,及時發現并處理設備隱患,對于提高設備管理水平、供電可靠性都具有重要的意義。

 

2變電站無線測溫系統的構成

       變電站無線測溫系統由無線測溫螺母、無線接收盒、信號路由器、后臺管理系統組成,實時監測發電廠/變電站的高壓開關柜、母線接頭、室外刀閘開關觸點等部件的溫度。

變電站無線測溫系統的構成如圖1所示;

1.測溫螺母:安裝在需要測溫的載流部件上,內置溫控開關,在螺母溫度超過開關溫(如:60攝氏度),螺母內部電路接通,開始采集螺母溫度,并且通過RF發射溫度信號;

2.接收盒接收各螺母的RF射頻信號,并保存螺母溫度,等待主站查詢;

圖1  變電站無線測溫系統構成圖

3.各個接收盒,通過RS485總線并接起來,經過RS485轉Rs232直接接入主站pc:

4.主站不斷輪詢各接收盒,查詢溫度信息,接收盒將各螺母溫度信息發送上主站;

5.接收盒不保存歷史溫度信息,只保留當前螺母溫度信息,即接收盒內保存的是一個當前各螺母的溫度影射表;

6.螺母的歷史溫度信息由主站保存:

7.接收盒不限定接收哪些螺母的信息,即實際接收到哪些螺母,就影射哪些螺母:

8.后臺監控主機實現歷史數據的查詢、超溫報警、發信等功能。

 

3變電站無線測溫系統的主要特點

       基于電磁波傳輸信號的變電站無線測溫系統,采用先進成熟的傳感技術和*先進的無線通訊技術進行高壓隔離和信號傳輸,利用其固有的絕緣性和抗電磁場干擾性能,從根本上解決了電廠、變電站電接點溫度不易監測的難題:通過變電站無線測溫系統,在線測量各設置點溫度后,以無線方式將數據上傳至本地溫度顯示儀,實現超溫報警功能。還可與電力自動化系統連接,在遠端中心監控室內監視設備運行溫度,發現異常,遠程報警,及時發現事故隱患。此系統主要有如下特占

1.測溫螺母在線取電/太陽能取電。螺母采用在線取電/太陽能取電,大大提高了終端的使用壽命,提高了變電站無線測溫系統的安全運行年限,使用壽命可達8年以上。

2.設有溫度告警閥值,如采集到的溫度數據高于此告警閥值,則在后臺監控界面上彈出報警信息,并以聲光方式提示工作人員采用必要措施,甚至直接以短信的方式通知相關人員。提高管理者對現場設備的管理效率,實現全信息化管理。

3.當無線傳感器發送被監測點溫度的同時,把其自身的編號()D號)也傳輸出來,計算機根據事先在數據庫中保存的傳感器編號與安裝地點關系,自動確定各監測點的溫度,系統的自動化程度回。

4.傳感器與測溫終端之間采用無線連接,既方便了系統的安裝與維護,又減少了對電網安全運行的影響,系統的安全性好。

5.每天24小時連續在線監測。傳感器每小時(可以事先設定)自動發射一次監測點的溫度數據,計算機實時收集并記錄所有監測點的溫度數據,發現異常立即報警,系統的實時性好。

6.無線通信選擇工作于433MHz、9巧MHz等 ISM工作頻率,對人體無傷害,對周圍設備無電磁干擾,符合FCC標準和國家無線管理規定。

7.系統具有趨勢分析功能。

8.對每個監測點測得的溫度數據實時進行分析并可以長時間保存記錄。對溫度變化呈現逐步升高的監測點,在溫度沒有達到上限值之前,事先進行預警,把隱患消除在萌芽狀態。

9.測溫螺母的體積為8mm*27mm @為大直徑),非常小巧,可以非常方便的安裝在高壓柜,安裝時將此設備擰緊在接觸點的螺栓上即可,無需額外增加設備,改變原有設備的結構。

10.擴容靈活,不受分組限制,每個無線接收盒多可以接收90個螺母發送過來的數據。

 

4 變電站無線測溫系統的應用實例

       110kV大洲變電站是高要電網的重要負荷站,為便于對設備的運行情況進行實時監測,及早發現安全隱患,確保設備的安全穩定運行,在大洲站加裝了無線測溫系統,對無法測溫、負荷較重的8面 10kV高壓柜實現在線測溫。

       通過在每面開關柜的上隔離靜觸頭、下隔離靜觸頭、開關連線及出線柜的出線電纜頭四個部位的 (A、B、c)相各裝設一個無線測溫傳感器,實現對8面高壓柜的96個測試點溫度實時無線監測。此系統共安裝96個傳感器,設置超60度報警、超 80度發信息,報警信息直接通過手機短信發送至變電站負責人。

       系統于2010年6月巧日投運,投運一個月以來,總體運行良好,共發出報警信息23條。系統不僅實現了8個高壓開關柜的各部分溫度的實時監控,變電站負責人還通過報警信息及時安排處理了 2起設備發熱缺陷,確保了設備安全穩定運行。圖 2、圖3是從系統調出的監控信息。

從圖2可以很清晰的查到安裝的96個測溫螺母的情況,從而清楚地看到各個測溫點的實際溫度,超過溫度報警值(設置為60度)的用紅色字體標出,方便查詢設備的運行溫度。

從圖3可以很清晰的看到5184 C相刀閘線路側在2010年7月14日至7月巧日的溫度曲線,從溫度趨勢可以對某個特定的部件進行有效的溫度變化趨勢分析。

圖2系統歷史數據查詢

 

圖3 5184C相刀閘線路側的溫度曲線

 

 

5 安科瑞ARTM系列電氣接點在線測溫產品選型

       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4結構圖)。這樣,運行值班人員可以隨時查閱柜內各個接點的實時溫度,隨時掌握各接點的運行情況,及時發現和排除故障,大大提高電網的運行可靠性和經濟性。

 

圖4 結構圖 

5.1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。

 

 

5.2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。

 

5.3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。

 

 

6應用展望

       從工程應用的實例來看,變電站無線測溫系統在線測量溫度的數據準確、穩定、可靠,系統抗干擾性能力也通過了現場的考驗。應用這套系統可以實時掌握變電站高壓設備特別是高壓開關柜的運行狀態和健康水平,分析設備狀態發展趨勢,這對提高設備的運行維護水平,及時發現事故隱患,減少停電事故有著積極的意義。在線測溫不僅能適用于密封的高壓開關柜,也適用于室外敞開的高壓設備,隨著無線測溫系統的大量應用,變電站在線測溫將逐漸取代目前人工測溫的方法,實現變電站設備的實時在線測溫。

 

【參考文獻】

[1] 陳志根.變電站無線測溫系統的應用研究[J].電力技術.2010.8

[2] 安科瑞企業微電網設計與應用手冊  2019.11版

 

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