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浅谈无线温度监测系统在冶炼厂供配电的应用

2020-07-09

摘要:高压供配电系统运行稳定性与电气元器件连接点温度密切相关,通过与传统测温方法对比,实时在线无线温度监测解决 了密封高压开关柜内部各连接点温度无法检测的难题,满足了供电系统安全稳定运行的要求,降低了劳动强度,提高了人身安全 性。利用射频技术传递温度信息,避免了堆积灰尘后易使绝缘性降低导致爬电事故的发生,安全可靠。

关键词:实时在线;无线;温度;监测

随着高炉强冶炼的不断推进,对高压供配电系统的运行稳定性有了更高要求。 而且,钢铁行业的激烈竞争,为实现更好、更高的经济效益,减员增效势在必行。冶金行业的高压供配电网络中众多高压电气 本身和设备之间的连接点是电力输送薄弱环节。随着负荷的增大及长时间运行的 振动与灰尘污染,导致连接点发热并形成 恶性循环:温升、膨胀、收缩、氧化,电阻 增大,再度升温直至酿成事故。

故障从发热到发生事故需要经过一段时间,完全能做到及早发现异常进行预防,减少或杜绝电力事故的发生。目前国内对电气设备高压连接点的温升测量普遍使用 的方法为示温蜡片或定期用红外线测温仪逐点测温。示温蜡片显然落后,而用红外测温仪逐点测温的方法有很多弊端,易导 致与高压带电体近距离接触威胁人身安全,测量误差较大,且需大量人力物力,并且这种方法也只能定期巡测,周期较长,因漏检而发生故障的机率非常大。目前更新 换代后的手车开关柜内部的断路器、刀闸和动静触头等设备的位置隐蔽,红外线测温仪已无法进行人工巡査测温。因此实时监测高压连接点温度变化是非常必要的。

 

1 实时在线温度监测预警系统概述

红外线实时在线无线温度监测预警系 统不但可以节省大量的人力、物力,与示 温蜡片、红外测温相比,系统还具有测温 精度高,响应速度快,体积小,易安装, 组网灵活、实时在线,抗干扰性强等优点, 是传统测温方式的一次革命。

1.1实时在线无线温度监测预警系统的组成及功能

1.1.1无线温度传感器

在各测温点放置一个无线温度测量 和发送装置,即无线温度传感器。无线温 度传感器由控制单元,无线数据传输和温 度测量三部分组成。测量温度后,将温度 数据通过无线方式传递给测温通讯终端。 每个无线温度传感器具有特有ID编号, 现场安装使用时每个传感器的安装地点与 ID编号一一对应一起存入温度监测工作站 计算机数据库中。

1.1.2测温通信终端

负责接收各无线温度传感器测量和发送出的温度数据,并通过总线连接,响应管理软件命令把测温数据上传到管理计算机。一个测温通讯终端能够接收到多个传 感器发出的温度测量数据,为了保证终端 的响应速度,规定一个终端最多接收管理 100个探头。每个终端所管理的探头的ID号,在工程实施时,通过专用配置软件下载到 终端中。

1.1.3温度监测工作站

配电室内设立一个温度监测工作站,主要是一台PC计算机,该计算机经RS485 通信接口转换器与各测温通讯终端连接。

温度监测计算机从测温通讯终端采集各监测点的运行温度数据,在数据库中作长期保存,实时显示监测点的温度变化曲 线,并进行分析,一旦发现温度过热、或急剧升温到设置报警温度立即报警。

1.2实时在线无线温度监测预警系统的安装

1.2.1系统配置

结合现场中置式或固定式高压开关柜各连接点要求,以KYN27B—12Z中置式开关柜为例,每面开关柜内需安装9个点,即手车式断路器上口三相、断路器下口三相与电缆进线(或出线)电缆终端头连接处 三相,根据安装测温点的总数量,相应配备测温通讯终端。(100个测温点配备1个测 温终端)

1.2.2支持光纤远传功能

系统调试运行正常后,利用光纤远传技术,可将工作站内系统测点温度信号输送到其它配电室,实现远程实时在线温度监测.

1.3实时在线无线温度监测预警系统的优点

系统前端采用无线温度传感器,无线温度传感器可快捷方便地安装在高压带 电体被测接点上,准确地跟踪发热接点的温度变化;

⑵利用射频技术传递温度信息,实现了采集器和被采集点等电位,安全可靠。

(3)机柜终端可准确地报告运行中所有 被测高压设备易发热部件温升,为设备安 全运行提供可靠的数据依据;

⑷系统数据通过监控中心人机界面将地理分布图,接点温度运行参数,预告警信息、历史参数等通过图形、表格、曲线、 棒图等形式直观显示,及时发现隐患,消除隐患,最大限度的减少事故。

(5)与传统示温蜡片、红外测温相比, 系统具有测温精度高,响应速度快,体积小,易安装,组网灵活、实时在线,抗干扰性 强等优点,相比之下光纤测温技术则光纤 易折、易断、不耐高温,积累灰尘后易使 绝缘性降低导致爬电事故,并且柜内布线 难度大,工程施工不灵活等。

 

2 实时在线无线温度监测预警系统的应用效果

(1)系统正常投运后,高压配电室巡检人员不再使用红外线测温仪人工测温,降低了劳动强度,提高了人身安全性,产生了显著的经济和社会效益。

(2)开关柜内实际温度的实时在线检测,为故障定位获得第一手运行数据,便于及时发现隐患,减少或杜绝了发热引起的电力事故的发生。

(3)为高压开关柜的检修紧固提供可靠数据,保障了电力供应的稳定性.

(4)实时在线无线温度监测预警系统 的应用解决了中置式、固定式密封高压开关柜内部各连接点温度无法检测难题,满足了供电系统安全稳定运行的要求,达到了预期目标。

 

3 安科瑞无线测温系统介绍

安科瑞无线测温监控系统是根据当前无线测温系统的要求,在广泛征求用户和专家意见的基础上,充分吸收当前国内外厂家的成功案例,并结合安科瑞多年来的丰富经验,采用面向对象的分层分布式设计思想,结合自动化技术、计算机技术、网络技术、通信技术而设计的一款专业的无线测温软件。

3.1 Acrel-2000T无线测温系统结构

Acrel-2000T无线测温监控系统通过RS485总线或以太网与间隔层的设备直接进行通信如图1),系统设计遵循国际标准Modbus-RTU, Modbus TCP等传输规约,安全性、可靠性和开放性都得到了大地提高。

Acrel-2000T无线测温监控系统具有遥信、遥测、遥控、遥调、遥设、事件报警、曲线、棒图和用户管理功能。可以监控无线测温系统的设备运行状况,实现快速报警响应,预防严重故障发生。

Acrel-2000T无线测温监控系统主要特点是开放式系统结构,硬件兼容性强,软件移植性好,应用功能丰富。该系统具有强大的处理能力,快速的事件响应,友好的人机界面,方便的扩充手段。其软件系统的设计依据软件工程的设计规范,模块划分合理接口简捷明了,主要包括主控模块、人机界面、图形组态、数据库管理系统、通信管理等几大模块。

 

图1 Acrel-2000T无线测温系统结构图

3.2 Acrel-2000T无线测温系统功能

实时监测

Acrel-2000T无线测温监控软件人机界面友好,能够以配电一次图的形式直观显示各测温节点的温度数据及有关故障、告警等信息

温度查询

温度历史曲线(1分钟、5分钟、60分钟可选)

运行报表

查询各回路设备运行溫度报表.

实时报警

壁挂式无线测温监控设备具有实时报警功能,设备能够对温度越限等事件发出告警。

设备提供以下凡种警报方式:

a.弹岀事件报驚窗口.

b.实时语音报警功能,能够对所有事件发出语音告警.

C.短信吿警,可以向指定号码发送吿警信息短信.

史告警査询

Acrel-2000T无线测温监控系统能够对所有吿警事件记录进行存储和理,方便用户对系统和告警等事件进行历史追溯,查询统计、事故分析。

 

用户权限管理

Acrel-2000T无线测温监控系统为保障系统安全稳定运行,设置了用户权限管理功能。

通过用户权限管理能够防止未经授权的操作(如数据库修改等)。可以定义不同级别用户的 登录名、密码及操作权限,为系统运行、维护、管理提供可靠的安全保障。

定值设置

用于修改高温定值、超温定值。

WEB(可选)

展示页面显示变电站数量、变压器数量、监测点位数量等概况信息, 设备温度、通信状态,用电分析和事件记录。首页显示场站的变压器数量、回路个数、有功功率、无功功率用电量事件记录等概况信息,可通过实时监控、变压器、通信模块切换到需要查看的界面。

实时数据曲线可监测各个回路的测点温度、电压、电流、功率曲线信息。

接线图页面通过一次图实时反映电气参数变化,包括测量量、信号量等信息(信号量 需要断路器提供辅助触点支持)

能耗统计页面显示各回路的功率峰值和用电量峰值,功率、电能趋势曲线,电能环比,用电排名。

运维管理\通信状态显示监测接入系统设备的通信状态。

手机APP(可选)

设备数据员面显示各设备的电參量数据、温 度数据以及曲线。

3.3 安科瑞ARTM系列无线测温终端产品选型

安科瑞电气接点无线测温方案由无线温度传感器、收发器、显示单元组成。温度传感器直接安装于断路器动触头、静触头、电缆接头、母排等发热接点,将测温数据通过无线射频技术接收装置,再由接收器485通讯至测温终端或无线测温系统如图2)。

 

图2 电气接点在线测温结构图

3.3.1 安科瑞无线温度传感器

无线温度传感器共有5种,分别对应螺栓固定、表带固定、扎带捆绑合金片固定等安装方式。针对不同的变电站要求可根据传感器供电方式以及安装位置的不同,考虑安装方便的因素,选择相匹配的传感器。

物料名称

型号

参数说明

 

 

 

 

电池型无线测温传感器

 

ATE100

电池供电,寿命≥5年;-40℃~+125℃;

2.4GHz,空旷距离10米;

102.37*47.93*23mm,φ13.5mm(长*宽*高,孔径)。

 

ATE200

电池供电,寿命≥5年;-40℃~+125℃;

2.4GHz,空旷距离10米;

44.17*30*18.5mm,L=325.40mm(长*宽*高,三色表带)。

 

ATE300B

电池供电,寿命≥5年;-10℃~+125℃;

470MHz,空旷距离150米;

49.95*35.95*22mm(长*宽*高)。

 

 

CT取电型无线测温传感器

 

ATE300

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;73*33.5*16mm(长*宽*高)。

 

ATE400

CT感应取电,启动电流≥5A;-50℃~125℃;

433MHz,空旷距离150米;

合金片固定、取电;三色外壳;25.82*20.42*12.8mm(长*宽*高)。

3.3.2 安科瑞无线收发器

无线测温收发器共有3通过无线射频方式接收温度数据。收发器根据不同的传感器型号进行匹配,同时传感器的传输距离决定接收装置能否多柜接收。

物料名称

型号

参数说明

 

 

无线收发器

ATC200

可接收12个ATE100/200

ATC400

可接收240个ATE300/ATE300B

ATC450-C

可接收240个ATE400

3.3.3 安科瑞显示终端

显示装置通过RS485连接收发器,可嵌入式安装于柜体上,若体开孔不便,也可选择壁挂式安装于配电室内。方便操作人员现场及时查看电气节点实时温度的同时,也可以通过RS485或以太网通讯的方式在后台系统查看现场情况。

物料名称

型号

参数说明

显示终端

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;

接收最多60个ATE100/200/300/400;配套ATC200/300/450。

显示终端

ASD320

ASD300

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;

接收最多12个ATE100/200/300/400;配套ATC200/300/450。

显示终端

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。

无线测温集中集中采集设备

Acrel-2000T/A

壁挂式安装

标配一路485接口、一路以太网口

自带蜂鸣器告警

柜体尺寸480*420*200 (单位mm)

无线测温监控设备

Acrel-2000T/B

硬件:内存4G,硬盘128G,以太网口

显示器:12寸,分辨率800*600

操作系统:Windows7

数据库系统:Microsoft SQL Server 2008 R2

可选Web平台/APP服务器

柜体尺寸为480*420*200(单位mm)

 

4 结语

实时在线无线温度监测预警系统应用 效果很好,对处于高电压、大电流的环境 中高压开关柜及电气设备实现实时在线测 温监测,因该技术是无线数据传输.无需 考虑爬距,避免了污闪与高压绝缘降低等 问题,且人机界面友好,初步实现了高搓 开关柜的智能化管理,具有较好的应用前 景和推广价值。

 

【参考文献】

  • 任燕霞.实时在线无线温度监测预警系统的研究与应用,科技传播[J].2011(4):146- 148.
  • 邵晓明,刘汉涛,赵玉华.实时在线无线温度监测预警系统在炼铁厂高压供配电系统的应用
  • 安科瑞企业微电网设计与应用手册  2019.11

 

 

 

 

 

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