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無(wú)線(xiàn)測溫系統在開(kāi)關(guān)柜高壓電氣設備上的應用研究

更新時(shí)間:2024-04-25      瀏覽次數:138

摘要:隨著(zhù)鋼鐵企業(yè)的快速發(fā)展,對電力的需求也越來(lái)越大。許多供電設備需要常年運行,而一些設備,如變壓器、傳輸電纜、高壓開(kāi)關(guān)等連接部件容易因發(fā)熱而損壞。因此,如何對供電設備的溫度進(jìn)行監測,已成為鋼鐵企業(yè)發(fā)展中要解決的首要問(wèn)題?;诖?,本文探討了無(wú)線(xiàn)測溫系統在高壓電氣設備中的應用,僅供參考。

關(guān)鍵詞:無(wú)線(xiàn)測溫系統;高壓電氣;優(yōu)勢;溫度傳感器

0引言

隨著(zhù)科技的不斷發(fā)展與進(jìn)步,很多新興技術(shù)被應用到鋼鐵企業(yè)的電氣控制系統中。電力系統在運行的過(guò)程中會(huì )有大量的熱量產(chǎn)生。而如何調控整個(gè)系統的溫度是電力發(fā)展過(guò)程中首先要解決的問(wèn)題。在變電站中,由于工作的特殊性,會(huì )涉及到許多重要的設備、儀器。而這些設備的造價(jià)較高,且大多使用壽命較長(cháng),在使用的過(guò)程中很容易出現設備損壞的情況。同時(shí),由于在發(fā)電過(guò)程中會(huì )產(chǎn)生一定的熱量,若不能及時(shí)被疏散,將會(huì )引起局部的溫度過(guò)高,甚至引起火災,對員工和企業(yè)的生命以及財產(chǎn)安全帶來(lái)嚴重的威脅。

1無(wú)線(xiàn)測溫系統結構分析

無(wú)線(xiàn)測溫系統就是可以自主、實(shí)時(shí)的對溫度進(jìn)行監控,若發(fā)現溫度過(guò)高,便會(huì )給工作人員傳達信息,好讓工作人員可以及時(shí)的調控溫度。無(wú)線(xiàn)測溫系統由實(shí)時(shí)監測溫度(溫度傳感器)和負責傳輸并顯示結果的兩個(gè)結構組成。其與以往常規的測溫系統相比,沒(méi)有具體的傳輸設備,優(yōu)勢在于利用無(wú)線(xiàn)的方式將信息進(jìn)行傳達。溫度傳感器所處的位置一般在電纜接頭、高壓開(kāi)關(guān)柜、保險絲等接口處,其能夠直接檢測此部分的溫度,之后將監測的溫度結果借助無(wú)線(xiàn)技術(shù)傳輸、顯示在控制分析器件中。此外,高壓和低壓的各自工作部分需要采用電氣隔離,以保證測溫系統的安全性,規避漏電等危險事件的發(fā)生。而接收信息的部分則需安置在特定的位置,并設置多個(gè)信息傳導通道,以便及時(shí)接收并顯現出所接收到的溫度信息。此外,因為接收裝置以及傳導裝置所涉及的種類(lèi)以及數量較多,所以還能夠分析處理溫度有關(guān)的信息,然后利用無(wú)線(xiàn)網(wǎng)絡(luò )將信息傳導給工作人員,進(jìn)而完成對溫度的實(shí)時(shí)監控。

1.1溫度傳感器

溫度傳感器主要是將溫度信號轉換成電信號,可以測量電路、邏輯控制電路、供電電源等,并具備防水防塵效果,可適應長(cháng)時(shí)間工作。但要注意測量期間,需要將溫度傳感器與待測物體表面密切接觸(可采用耐高溫尼龍絲或粘貼的方法),減少測量誤差,并封裝高溫和高熱縮管,以適應高溫工作。此外,為了保證溫度傳感器的線(xiàn)性工作范圍,應選用-55~130℃的傳感器,并根據不同的工作場(chǎng)所、環(huán)境,合理的控制精準度和誤差。

1.2無(wú)線(xiàn)溫度檢測器

目前的無(wú)線(xiàn)溫度檢測器實(shí)現了多個(gè)信息接收通道,使其可以同時(shí)顯示、處理多個(gè)方位的監測數據。在檢測器中,設有由工作人員預先設置的故障處理模塊和閾值判定模塊,一旦監測的數據與設定的閾值不符合,則會(huì )直接傳輸至故障處理模塊。探測器將顯示警告字樣、高低電平、驅動(dòng)報警指示燈、聲音等。此外,無(wú)效溫度檢測儀還可以進(jìn)行信息傳輸,將數據線(xiàn)或串口/并行通信芯片連接到計算機上,可以遠程監控,同時(shí)分析多種工況,以便及時(shí)發(fā)現異常情況,及時(shí)處理安全隱患。

1.3實(shí)時(shí)溫測軟件系統

實(shí)時(shí)溫測軟件系統的研發(fā),解決了人力匱乏的問(wèn)題,減少了人員的工作量,并實(shí)現了實(shí)時(shí)溫度測量和實(shí)時(shí)數據處理、分析,將其與無(wú)線(xiàn)檢測系統相連,借助計算機實(shí)現顯示溫度、與歷史數據相比較、存儲數據、故障預警、設備運行狀態(tài)分析等功能,以便幫助工作人員及時(shí)明確目前測溫結果以及異常情況,確保各個(gè)設備正常的運轉,此外,通過(guò)計算機的計算能力以及可視化能力,可以將溫度的變化生動(dòng)顯示出來(lái),使工作人員直觀(guān)的判斷出異常點(diǎn),及時(shí)處理,便于維修。

2無(wú)線(xiàn)測溫系統技術(shù)的優(yōu)勢及應用范圍

2.1無(wú)線(xiàn)測溫系統的技術(shù)優(yōu)勢

(1)無(wú)線(xiàn)測溫系統抗干擾能力強,且具備低功耗、低成本、實(shí)時(shí)處理能力強、使用復雜度低等優(yōu)勢,其通信頻段一般在2.3~2.5GHz區間,處于高頻波段。

(2)無(wú)線(xiàn)測溫系統中的溫度傳感器裝有天線(xiàn),不僅縮小了面積,同時(shí)還可以保證工作效率,即通訊效果,并提升了簡(jiǎn)便性,方便安裝和使用,加上該測溫系統采用鋰電池供電,會(huì )*大限度延長(cháng)壽命。

(3)無(wú)線(xiàn)測溫系統中的傳感器使用二進(jìn)制編碼,處理分析更為方便。

(4)無(wú)線(xiàn)測溫系統中的溫度傳感器利用了無(wú)線(xiàn)傳輸技術(shù),不再需要傳統的外置數據線(xiàn),降低了漏電等安全風(fēng)險,提升整體工作的安全性,同時(shí)也因為不需要留置外置數據線(xiàn),使得目前的無(wú)線(xiàn)測溫系統具備較強的抗干擾能力,也不會(huì )受到振動(dòng)、溫度、灰塵等外界影響,提高系統的安全性和穩定性。

(5)無(wú)線(xiàn)測溫系統中的溫度傳感器與計算機相連,可以利用互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)進(jìn)行數據的分析和處理,*大限度的節省了人力,提升工作效率。

(6)信息傳導方面,無(wú)線(xiàn)測溫系統使用的是無(wú)線(xiàn)通信技術(shù),操作難度小,且對能源的消耗較小,尤其是市場(chǎng)造價(jià)低,具有較強的經(jīng)濟效益。

2.2無(wú)線(xiàn)測溫系統的適用范圍

無(wú)線(xiàn)測溫系統中采用了ZiBee技術(shù),尤為適用于短距離通信,且隨著(zhù)技術(shù)的發(fā)展,使其工作范圍包括:35kV以下高壓開(kāi)關(guān)、110kV以下地下電纜、多種接觸點(diǎn)、繼電器。并于使用過(guò)程中注意限制工作電壓。

3無(wú)線(xiàn)測溫系統應用實(shí)例

無(wú)線(xiàn)測溫系統,作為21世紀電力行業(yè)的重要發(fā)展,自從問(wèn)世以來(lái),就在電氣行業(yè)中有很廣泛的應用,隨著(zhù)無(wú)線(xiàn)測溫系統的不斷發(fā)展和完善,其工作的效率和產(chǎn)生的效益,被廣大企業(yè)所認可并青睞。雖然我國相比英美等發(fā)達國家腳部的趨勢。

實(shí)例一:

高壓開(kāi)關(guān)柜即電路中的斷電保護器,多應用于高壓傳輸設備中的發(fā)電設備、變壓器、大功率負載、配電器、傳輸線(xiàn)纜中,傳統電氣行業(yè)中,可以通過(guò)較多的設備來(lái)輔助電路控制,其中*為常見(jiàn)的就是對于電路斷電保護系統,即在電路運轉達到某種負荷或溫度過(guò)高時(shí),該系統可以自動(dòng)切斷電路供應,預防發(fā)生安全事故,這說(shuō)明,在高壓設備中,各個(gè)接口都是預先固定好的,且位置隱秘,更換困難,隨著(zhù)時(shí)間推移,故障發(fā)生率提升,并增加電阻,產(chǎn)生較多熱量,形成惡性循環(huán),降低安全性。如果采用人工測量溫度的方式,無(wú)法獲取實(shí)時(shí)的信息,還易因經(jīng)驗的差異性,忽略潛在的問(wèn)題,不能及時(shí)辨別安全隱患,從而造成安全事故,因此,為了規避這一不良風(fēng)險,應引入無(wú)線(xiàn)溫度在線(xiàn)監測系統,如河北宣化鋼鐵集團一樣,從而實(shí)現對變電站高壓開(kāi)關(guān)柜內觸電和電纜接頭溫度的實(shí)時(shí)監測,及時(shí)發(fā)現異常情況,及時(shí)對異常溫度過(guò)熱的情況進(jìn)行處理,保證安全性,降低安全事故的發(fā)生率。

實(shí)例二:

某化工集團備有30MW、60MW、13.5MW不同功率的發(fā)電機組,數量1~3臺,作用:工廠(chǎng)供水、供電、供暖,由于負荷較大,且隨著(zhù)近幾年工廠(chǎng)用電需求增多,電氣設備不斷的改造,進(jìn)一步增加了用電的負荷量,從而使得該企業(yè)在多年以前檢修時(shí)發(fā)現發(fā)電組接線(xiàn)部分因過(guò)熱而產(chǎn)生的一定程度損壞,增加安全隱患。之后該企業(yè)投入了無(wú)線(xiàn)測溫系統,將溫度傳感器系統與計算機相連接,實(shí)現了實(shí)時(shí)監測的情況,以便于工作人員及時(shí)掌握設備的實(shí)時(shí)情況,對于異?,F象及時(shí)處理,及時(shí)排查安全隱患,保證該企業(yè)工廠(chǎng)的安全。

4應用場(chǎng)所

適合在泛在電力物聯(lián)網(wǎng)、鋼廠(chǎng)、化工、水泥、數據中心、醫院、機場(chǎng)、電廠(chǎng)、煤礦等廠(chǎng)礦企業(yè)、變配電所等電力設備的溫度監測。

5系統結構

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溫度在線(xiàn)監測系統結構圖

6系統功能

測溫系統主機Acrel-2000T安裝于值班監控室,可以遠程監視系統內所有開(kāi)關(guān)設備運行溫度狀態(tài)。系統具有以下主要功能:

1)溫度顯示:顯示配電系統內每個(gè)測溫點(diǎn)的實(shí)時(shí)值,也可實(shí)現電腦WEB/手機APP遠程查看數據。

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2)溫度曲線(xiàn):查看每個(gè)測溫點(diǎn)的溫度趨勢曲線(xiàn)。

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3)運行報表:查詢(xún)及打印各測溫點(diǎn)時(shí)間的溫度數據。

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4)實(shí)時(shí)告警:系統能夠對各測溫點(diǎn)異常溫度發(fā)出告警。系統具有實(shí)時(shí)語(yǔ)音報警功能,能夠對所有事件發(fā)出語(yǔ)音告警,告警方式有彈窗、語(yǔ)音告警等,還可以短信/APP推送告警消息,及時(shí)提醒值班人員。

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5)歷史事件查詢(xún):能夠溫度越限等事件記錄進(jìn)行存儲和管理,方便用戶(hù)對系統事件和報警進(jìn)行歷史追溯,查詢(xún)統計、事故分析等。

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7系統硬件配置

溫度在線(xiàn)監測系統主要由設備層的溫度傳感器和溫度采集/顯示單元,通訊層的邊緣計算網(wǎng)關(guān)以及站控層的測溫系統主機組成,實(shí)現變配電系統關(guān)鍵電氣部位的溫度在線(xiàn)監測。

名稱(chēng)

外形

型號

參數說(shuō)明

系統組態(tài)軟件

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Acrel-2000/T

硬件:內存4G,硬盤(pán)500G,以太網(wǎng)口。

顯示器:21寸,分辨率1280*1024。

操作系統:Windows764位簡(jiǎn)體中文旗艦版。

數據庫系統:MicrosoftSQLServer2008R2。

通訊協(xié)議:IEC60870-5-103、IEC60870-5-104、ModbusRTU、ModbusTCP等國際標準通信規約

智能通信管理機

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Anet-2E4SM

通用網(wǎng)關(guān),2路網(wǎng)口,4路RS485,可選配1路LORA,帶電告警功能,支持485,4G從模塊擴展。

無(wú)線(xiàn)測溫集中采集設備

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Acrel-2000T/A

壁掛式安裝

標配一路485接口、一路以太網(wǎng)口

自帶蜂鳴器告警

柜體尺寸480*420*200(單位mm)

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Acrel-2000T/B

硬件:內存4G,硬盤(pán)128G,以太網(wǎng)口

顯示器:12寸,分辨率800*600

操作系統:Windows7

數據庫系統:MicrosoftSQLServer2008R2

可選Web平臺/APP服務(wù)器

柜體尺寸為480*420*200(單位mm)

顯示終端

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ATP007

ATP010

DC24V供電;一路上行RS485接口;一路下行RS485接口;

可接收20個(gè)ATC200/1個(gè)ATC400/1個(gè)ATC450-C。

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ARTM-Pn

面框96*96*17mm,深度65mm;開(kāi)孔92*92mm;

AC85-265V或DC100-300V供電;

一路上行RS485接口,Modbus協(xié)議;

可接收60個(gè)ATE100/200/300/400;配套ATC200/300/450。

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ASD320

ASD300

面框237.5*177.5*15.3mm,深度67mm;開(kāi)孔220*165mm;

AC85-265V或DC100-300V供電;

一路上行RS485接口,Modbus協(xié)議;

可接收12個(gè)ATE100/200/300/400;配套ATC200/300/450。

智能溫度巡檢儀

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ARTM-8

開(kāi)孔88*88mm嵌入式按照;

AC85-265V或DC100-300V供電;

一路上行RS485接口,Modbus協(xié)議;

可接入8路PT100傳感器,適用于低壓開(kāi)關(guān)柜電氣接點(diǎn)、變壓器繞組、點(diǎn)擊繞組等場(chǎng)合的測溫;

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ARTM-24

35MM導軌安裝;

AC85-265V或DC100-300V供電;

一路上行RS485接口,Modbus協(xié)議;

24路NTC或PT100、1路溫濕度測溫、2路繼電器告警輸出,用于低壓電氣接點(diǎn)、變壓器繞組、點(diǎn)擊繞組等場(chǎng)所測溫;

無(wú)線(xiàn)收發(fā)器

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ATC450-C

可接收60個(gè)ATE100/ATE100M/ATE200/ATC400/ATE100P/ATE200P傳感器數據。

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ATC600

ATC600有兩種規格;ATC600-C可接收240個(gè)ATE100/ATE100M/ATE200/ATC400/ATE100P/ATE200P傳感器數據。ATC600-Z做中繼透傳。

電池型無(wú)線(xiàn)測溫傳感器

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ATE100M

電池供電,壽命≥5年;-50℃~+125℃;

精度±1℃;470MHz,空曠距離150米;

32.4*32.4*16mm(長(cháng)*寬*高)。

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ATE200

電池供電,壽命≥5年;-50℃~+125℃;

精度±1℃;470MHz,空曠距離150米;

35*35*17mm,L=330mm(長(cháng)*寬*高,三色表帶)。

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ATE200P

電池供電,壽命≥5年;-50℃~+125℃;

精度±1℃;470MHz,空曠距離150米,防護等級IP68;35*35*17mm,L=330mm(長(cháng)*寬*高,三色表帶)。

CT取電型無(wú)線(xiàn)測溫傳感器

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ATE400

CT感應取電,啟動(dòng)電流≥5a;-50℃~125℃;精度±1℃470MHz,空曠距離150米;

合金片固定、取電;三色外殼;25.82*20.42*12.8mm(長(cháng)*寬*高)。

有線(xiàn)溫度傳感器

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PT100

用于低壓接點(diǎn)測溫時(shí),具體封裝、精度、線(xiàn)制、線(xiàn)材、線(xiàn)長(cháng)與供應商聯(lián)系;

用于變壓器、電機繞組測溫時(shí),建議變壓器或電機內部預埋好Pt100

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NTC

用于低壓接點(diǎn)測溫時(shí),具體封裝、精度、線(xiàn)制、線(xiàn)材、線(xiàn)長(cháng)與供應商聯(lián)系;

用于變壓器、電機繞組測溫時(shí),建議變壓器或電機內部預埋好

8結語(yǔ)

傳統電氣設備無(wú)法實(shí)現實(shí)時(shí)溫度監測,也不具備全自動(dòng)溫度監測,設備落后,難以及時(shí)辨別異常溫度升高的情況,降低工作效率,加上部分電氣設備中的溫度監測是定制完成,統一規格,導致應用范圍狹窄,并且缺乏測溫的統一規定,導致通用型不強,尤其是零件出現故障、損害后,難以替換,從而影響推廣性。因此,要想進(jìn)行溫度監測的技術(shù)革新,就需要結合目前實(shí)際情況,包括:高壓電氣企業(yè)的電站設備、溫度監測需求等,制定出符合實(shí)際情況的全自動(dòng)化溫度監測系統,確保高壓電氣設備周期的穩定運行。無(wú)線(xiàn)測溫系統又稱(chēng)“無(wú)線(xiàn)溫度在線(xiàn)監測系統",其具備實(shí)時(shí)在線(xiàn)監測、工作環(huán)境惡劣、安裝方便、預警及時(shí)等特點(diǎn),可以有效保證高壓電氣設備的安全性。無(wú)線(xiàn)測溫系統由無(wú)線(xiàn)溫度傳感器、測溫通信終端(溫度接收儀)、溫度監測預警工作站三部分組成,其中,無(wú)線(xiàn)溫度傳感器可以測量接觸點(diǎn)的溫度,無(wú)線(xiàn)溫度接收儀負責接收各無(wú)線(xiàn)溫度傳感器(探頭)測量和發(fā)送出的溫度數據,通過(guò)總線(xiàn)連接,將數據上傳至管理計算機,響應管理軟件命令,而工作站系統屬于無(wú)線(xiàn)測溫客戶(hù)端軟件,可以便于實(shí)時(shí)觀(guān)察到監測的結果,包括溫度數據的變化曲線(xiàn),以便及時(shí)發(fā)現溫度過(guò)熱、或急劇升溫到設置報警溫度立即報警。因此,在無(wú)線(xiàn)測溫系統的干預下,工作人員可以及時(shí)明確溫度測量結果,發(fā)現溫度變化,及時(shí)鑒別安全隱患,并處理,保證生產(chǎn)設備的效率以及安全性能,此外,無(wú)線(xiàn)傳輸技術(shù)摒棄了外置數據線(xiàn),*大限度減少了傳輸過(guò)程中的電容、電感耦合,提升了高壓電氣設備的使用安全性。并且隨著(zhù)該項技術(shù)的不斷普及,無(wú)線(xiàn)測溫系統已經(jīng)不局限于電氣企業(yè)中,于各行各業(yè)都有了廣泛的推廣,在其作用下,工作人員可以進(jìn)行嚴格監管,通過(guò)遠程監控,對溫度進(jìn)行高效管理,*大限度的推動(dòng)了我國的經(jīng)濟發(fā)展。

參考文獻

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