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技術文章

淺談無線溫度監測系統在冶煉廠供配電的應用

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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:高壓供配電系統運行穩定性與電氣元器件連接點溫度密切相關,通過與傳統測溫方法對比,實時在線無線溫度監測解決 了密封高壓開關柜內部各連接點溫度無法檢測的難題,滿足了安全穩定運行的要求,降低了勞動強度,提高了人身安全 性。利用射頻技術傳遞溫度信息,避免了堆積灰塵后易使絕緣性降低導致爬電事故的發生,安全可靠。

關鍵詞:實時在線;無線;溫度;監測

  隨著高爐強冶煉的不斷推進,對高壓 供配電系統的運行穩定性有了更高要求。 而且,鋼鐵行業的激烈競爭,為實現更好、 更高的經濟效益,減員增效勢在必行。冶 金行業的高壓供配電網絡中眾多高壓電氣 本身和設備之間的連接點是電力輸送 環節。隨著負荷的增大及長時間運行的 振動與灰塵污染,導致連接點發熱并形成 惡性循環:溫升、膨脹、收縮、氧化,電阻 增大,再度升溫直至釀成事故。

  故障從發熱到發生事故需要經過一段 時間,能做到及早發現異常進行預防, 減少或杜絕電力事故的發生。目前國內對 電氣設備高壓連接點的溫升測量普遍使用 的方法為示溫蠟片或定期用紅外線測溫儀 逐點測溫。示溫蠟片顯然落后,而用紅外 測溫儀逐點測溫的方法有很多弊端,易導 致與高壓帶電體近距離接觸威脅人身安全,測量誤差較大,且需大量人力物力,并且 這種方法也只能定期巡測,周期較長,因 漏檢而發生故障的機率非常大。目前更新 換代后的手車開關柜內部的斷路器、刀閘 和動靜觸頭等設備的位置隱蔽,紅外線測 溫儀已無法進行人工巡査測溫。因此實時監測高壓連接點溫度變化是非常必要的。

 

1 實時在線溫度監測預警系統概述

  紅外線實時在線無線溫度監測預警系 統不但可以節省大量的人力、物力,與示 溫蠟片、紅外測溫相比,系統還具有測溫 精度高,響應速度快,體積小,易安裝, 組網靈活、實時在線,抗干擾性強等優點, 是傳統測溫方式的一次革命。

1.1實時在線無線溫度監測預警系統的組成及功能

1.1.1無線溫度傳感器

  在各測溫點放置一個無線溫度測量 和發送裝置,即無線溫度傳感器。無線溫 度傳感器由控制單元,無線數據傳輸和溫 度測量三部分組成。測量溫度后,將溫度 數據通過無線方式傳遞給測溫通訊終端。 每個無線溫度傳感器具有的ID編號, 現場安裝使用時每個傳感器的安裝地點與 ID編號一一對應一起存入溫度監測工作站 計算機數據庫中。

1.1.2測溫通信終端

  負責接收各無線溫度傳感器測量和發 送出的溫度數據,并通過總線連接,響應 管理軟件命令把測溫數據上傳到管理計算 機。一個測溫通訊終端能夠接收到多個傳 感器發出的溫度測量數據,為了保證終端 的響應速度,規定一個終端多接收管理 100個探頭。每個終端所管理的探頭的ID號, 在工程實施時,通過配置軟件下載到 終端中。

1.1.3溫度監測工作站

  配電室內設立一個溫度監測工作站, 主要是一臺PC計算機,該計算機經RS485 通信接口轉換器與各測溫通訊終端連接。

  溫度監測計算機從測溫通訊終端采集 各監測點的運行溫度數據,在數據庫中作 長期保存,實時顯示監測點的溫度變化曲 線,并進行分析,一旦發現溫度過熱、或 急劇升溫到設置報警溫度立即報警。

1.2實時在線無線溫度監測預警系統的安裝

1.2.1系統配置

  結合現場中置式或固定式高壓開關柜 各連接點要求,以KYN27B—12Z中置式開 關柜為例,每面開關柜內需安裝9個點,即 手車式斷路器上口三相、斷路器下口三相 與電纜進線(或出線)電纜終端頭連接處 三相,根據安裝測溫點的總數量,相應配備 測溫通訊終端。(100個測溫點配備1個測 溫終端)

1.2.2支持光纖遠傳功能

  系統調試運行正常后,利用光纖遠傳技 術,可將工作站內系統測點溫度信號輸送到 其它配電室,實現遠程實時在線溫度監測.

1.3實時在線無線溫度監測預警系統的 優點

  系統前端采用無線溫度傳感器,無 線溫度傳感器可快捷方便地安裝在高壓帶 電體被測接點上,準確地跟蹤發熱接點的 溫度變化;

  ⑵利用射頻技術傳遞溫度信息,實現 了采集器和被采集點等電位,安全可靠。

  (3)機柜終端可準確地報告運行中所有 被測高壓設備易發熱部件溫升,為設備安 全運行提供可靠的數據依據;

  ⑷系統數據通過監控中心人機界面將 地理分布圖,接點溫度運行參數,預告警 信息、歷史參數等通過圖形、表格、曲線、 棒圖等形式直觀顯示,及時發現隱患,消 除隱患,大限度的減少事故。

  (5)與傳統示溫蠟片、紅外測溫相比, 系統具有測溫精度高,響應速度快,體積小, 易安裝,組網靈活、實時在線,抗干擾性 強等優點,相比之下光纖測溫技術則光纖 易折、易斷、不耐高溫,積累灰塵后易使 絕緣性降低導致爬電事故,并且柜內布線 難度大,工程施工不靈活等。

 

2 實時在線無線溫度監測預警系統的應用效果

  (1)系統正常投運后,高壓配電室巡檢 人員不再使用紅外線測溫儀人工測溫,降低了勞動強度,提高了人身安全性,產生了顯著的經濟和社會效益。

  (2)開關柜內實際溫度的實時在線檢測,為故障定位獲得手運行數據,便于及時發現隱患,減少或杜絕了發熱引起的電力事故的發生。

  (3)為高壓開關柜的檢修緊固提供可靠數據,保障了電力供應的穩定性.

  (4)實時在線無線溫度監測預警系統 的應用解決了中置式、固定式密封高壓開關柜內部各連接點溫度無法檢測難題,滿足了安全穩定運行的要求,達到了預期目標。

 

3 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前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,充分吸收當前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的無線測溫軟件。

3.1 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1),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1 Acrel-2000T無線測溫系統結構圖

3.2 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。

■設備提供以下凡種告警方式:

  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,可以向發送吿警信息短信(需選配).

■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。

3.3 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2)。

 

圖2 電氣接點在線測溫結構圖

3.3.1 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。

3.3.2 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。

3.3.3 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。

 

4 結語

  實時在線無線溫度監測預警系統應用 效果很好,對處于高電壓、大電流的環境 中高壓開關柜及電氣設備實現實時在線測 溫監測,因該技術是無線數據傳輸.無需 考慮爬距,避免了污閃與高壓絕緣降低等 問題,且人機界面友好,初步實現了高搓 開關柜的智能化管理,具有較好的應用前 景和推廣價值。

 

【參考文獻】

[1]任燕霞.實時在線無線溫度監測預警系統的研究與應用,科技傳播[J].2011(4):146- 148.

[2]邵曉明,劉漢濤,趙玉華.實時在線無線溫度監測預警系統在煉鐵廠高壓供配電系統的應用

[3]安科瑞企業微電網設計與應用手冊  2019.11版

 

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