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    基于物联网无线测温产品在电厂的应用

    2020-07-24 11:16:16  来源:安科瑞电子商务
    关键词:无线传感技术;电缆;传感器;电力系统
    引言
    对高压带电设备各连接点、传输点温度在线监测是保证电网安全运行的重要内容。重点区域电缆温度在线监测和记录,是设备检修的重要依据。目前,国内主要应用主从式测温系统,这种方法精度较差,仅获得线路的局部温度。无线式温度在线检测装置用无线电波进行信号传输,传感器安装在高压设备上,从根本上解决了高压设备接点运行温度不易监测的难题。采用无线温度监测方式具有高的可靠性和安全性。价格低廉,该系统可以安装到每台高压开关及母线接头上,可记录高压开关设备运行温度的数据,实现设备故障的预知维修。
    1. 无线测温传感系统设计
    1.1 无线测温传感系统方案设计
    无线测温在线监测系统,利用电缆上的无线温度传感器实现对电缆温度在线监测,并通过在电缆沟布设无线水位传感器,实现对幌沟内浸水状况在线监测;利用电缆沟内、电缆夹层上的湿度传感器对环境温湿度进行监测,同时利用无线氧气传感器对监测区域氧气浓度进行监测,为检修人员的人身安全提供保证。这些传感器定时启动测量和发送被监测点的状态数据,通过无线信道传输到基站,基站通过RS-485(以太网、3G/4G网络)总线将数据上传至通信管理机,再上传到管理中心。管理中心具备监测数据汇集、图形化展示、阈值比较、监测预警、标准化数据通信等功能,实现电缆沟状态在线监测。无线测温系统架构框图如图1所示。

    1.2 无线测温传感系统特点
    传感器和接收装置采用24GHz频率进行无线传输通信;无线温度传感器采用近距离非接触式无线红外温度传感器;无线水位传感器液位探头采用316L不锈钢材质,防护等级为IP68;无线接收基站能接收各类传感器,无线接收基站具有集中总线式电源供电及通信的功能。
     
    2. 无线温度在线监测系统的应用
    2.1 无线在线监测预警系统总体设计
    某火力发电厂在#16KV电缆夹层安装温度、湿度、氧量无线监测系统,在#2、#3、#4磨煤机较览桥架加装无线温度监测系统;在#3、#4空冷岛电缆隧道安装温度、湿度、氧量及水位无线监测系统;并开展事故预警、环境状态判断、劣化趋势分析研究。无线温度在线监测系统主要由无线温度传感器、数据传输基站和控制主机组成,系统图如图2所示

    2.2 传感系统部署
    本项目无线测温系统由1台监控主机、2台通信管理机、17个数据传输基站、378个无线温度传感器、14个无线温湿度传感器、10只无线氧气传感器、8个无线水位传感器构成。
    (1)电缆夹层无线监测系统组成。每两个测温点间隔5m左右。红外传感器3个(每层15m采用3只红外传感器)x2排x5排=30个;氧气传感器2个;无线温湿度传感器2个;基站1个。
    (2)磨煤机电缆桥架无线监测系统组成。每两个测温点间隔4m左右。2#磨煤机电缆桥架:红外传感器10个(每层40m采用10个红外单点传感器)x4排=40个;基站2个(两个基站架设在桥架中级,基站间隔5-10m)。3#磨煤机电缆桥架:红外传感器10个(每层40m采用10个红外单点传感器)x4排+10个(每层40m采用10个红外单点传感器)x2排=60个;基站2个(两个基站架设在桥架中级基站间隔5-10m)。4#磨煤机电缆桥架:红外传感器10个(每层40m采用10个红外单点传感器)x4排+10个(每层40m采用10个红外单点传感器)x2=60个;基站2个(两个基站架设在桥架中级,基站间隔5-10m)。
    (3)空冷岛电缆隧道无线监测系统组成,每两个测温点间隔4m左右。3#电缆隧道:红外传感器6个(每层25m采用6个红外传感器)x2排x6=72个;氧气传感器4个(每个角落布设一个);温湿度传感器6个;水位传感器4个(每个角落布设一个);基站4个(每纵向架设一个基站)。4#电缆隧道:红外传感器6个(每层25m采用6个红外传感器)x2排x6=72个;氧气传感器4个(每个角落布设一个);温湿度传感器6个;水位传感器4个(每个角落布设一个);基站4个(每纵向架设基站)。
    2.3实施目标
    本项目采用无线传感器完成了对电缆隧道、电缆桥架、电缆夹层的电缆温度,氧气含量及电缆隧道内积水情况的实时在线监测,并通过软件分析,实现监测区域的事故预警、环境状态判断、劣化趋势分析,同时给出异动提示,为设备实现状态检修奠定技术基础。
     
    1. 安科瑞无线测温监控系统及在线测温产品介绍
    3.1系统介绍
    Acrel-2000T无线测温监控系统,是我司根据电力设备安全性的要求,总结国内外的研究和生产的先进经验,专门研制出的新一代无线测温监控系统。本系统具有超温告警等功能,可以帮助值班人员尽早发现问题,消除隐患,确保电力系统的安全运行。为电力设备的安全、经济、可靠运行提供了全新的解决方案。
    3.2结构图

    3.2主要功能
    数据采集与处理(模拟量、开关量、电度、SOE、定值)
    控制操作(断路器、隔离开关、分接头、复归)
    报警及处理功能(设备状态异常或故障、测量值越限,声音、颜色、闪烁)
    事件顺序记录SOE(分合闸记录、保护及自动装置的动作顺序记录)
    远动功能(为调度中心提供相关运行数据和设备状态)
    时钟同步(北斗GPS纳秒级,满足间隔层子系统标准时钟误差不大于1ms)
    人机联系与运行管理(控制、查看、数据库定义修改、报警确认、二次开发、事故记录检索、在线设备管理)
    与其他设备接口(微机保护、电力仪表、直流屏、故障录波仪、模拟屏、调度)
    3.3软件功能






    3.4测温产品介绍
    温度传感器
    a.电池供电型无线温度传感器
    安装于发热部位,采集温度量并通过无线方式传输的传感器。
    目前安科瑞无线温度传感器有三款:
     
    名称 外形 参数说明 安装方式
    ATE100   102.37*47.93*23mm,φ13.5mm(长*宽*高,孔径);电池供电,寿命≥5年;-40℃~+125℃;2.4GHz,空旷距离10米。 螺栓固定
    ATE200   44.17*30*18.5mm,L=325.40mm(长*宽*高,三色表带);电池供电,寿命≥5年;-40℃~+125℃;2.4GHz,空旷距离10米。 表带捆绑
    ATE300B   49.95*35.95*22mm(长*宽*高);电池供电,寿命≥5年;-10℃~+125℃;470MHz,空旷距离150米。 扎带捆绑
    b. CT 感应取电无线温度传感器
    安装于断路器触头、母排、电缆搭接点等大电流处,采集温度量并通过无线方式传输的传感器。
    目前无线温度传感器有两款:
     
    名称 外形 参数说明 安装方式
    ATE300   扎带固定,合金片取电;73*33.5*16mm(长*宽*高);CT感应取电,启动电流≥5A;-10℃~+125℃;470MHz,空旷距离150米。 扎带固定,合金片取电
    ATE400   合金片固定、取电;25.82*20.42*12.8mm(长*宽*高);CT感应取电,启动电流≥5A;-50℃~125℃;433MHz,空旷距离150米;三色外壳。 合金片固定,取电
        接收/显示单元
    a.接收单元
     
    名称 外形 参数说明 安装方式
    ATC200   65*45*28mm(长*宽*高);DC24V供电;一路RS485接口,Modbus协议;可同时接收12个ATE100、ATE200传感器数据。 35mm导轨安装,螺丝固定(φ4,36mm)
     
    ATC400   65*45*28mm(长*宽*高);DC24V供电;一路RS485接口,Modbus协议;可接收240个ATE300或ATE300B传感器数据。 35mm导轨安装,螺丝固定(φ4,36mm)
     
    ATC450-C   65*45*28mm(长*宽*高);DC24V供电;一路RS485接口,Modbus协议;可接收60个ATE400传感器数据 35mm导轨安装,螺丝固定(φ4,36mm)
     
    b.显示单元
     
    名称 外形 参数说明 安装方式
    ARTM-Pn   面框96*96*17mm,深度65mm;开孔92*92mm;AC85-265V或DC100-300V供电;一路上行RS485接口,Modbus协议;接收60个ATE100/200/300/400配套ATC200/300/450。 面板开孔,嵌入式安装
     
    ASD300/320   面框237.5*177.5*15.3mm,深度67mm;开孔220*165mm;AC85-265V或DC100-300V供电;一路上行RS485接口,Modbus协议;接收12个ATE100/200/300/400;配套ATC200/300/450。 面板开孔,嵌入式安装
     
    ATP007
    ATP010
      面框226.5*163*6mm,深度70mm;开孔215*152mm;DC24V供电;一路上行RS485接口;一路下行RS485接口;接收20个ATC200/1个ATC400/1个ATC450-C。 面板开孔,嵌入式安装
     
    4. 结论
    采用无线传感技术,实时对电缆故障趋势进行智能分析,准确定位,能够为电力企业的安全运行提供有力的支撑。
    无线传感监测系统的设计目前只停留在自动采集和智能分析阶段,与控制设备的联动仍然需要人工介入。电力系统电缆的监测系统方兴未艾,为了保证系统设计的规范性及后期设备的扩展性,仍需努力。
     
    参考文献
    [1]陈飞凌.火电厂工业电视监控系统的应用与发展[J].中国安防,2015(12):31-34.
    [2]郭建华.物联网技术在火电厂基建物资仓储管理中的应用[J].信息与电脑(理论版),2014(11):116-117
    [3]高蕴华,工业物联网无线传感产品在火电厂重点区域的应用
    [4]用户变电站综合自动化与运维解决方案.2020.01月版.
     
    作者简介:王蒙蒙,安科瑞电气股份有限公司,主要从事无线测温系统的研发与应用。