基于物聯(lián)網(wǎng)無(wú)線(xiàn)測溫產(chǎn)品在電廠(chǎng)的應用

摘要：電纜隧道環(huán)境惡劣，長(cháng)期運行存在安全隱患，常規監測手段無(wú)法實(shí)現有效監管。因此，文章開(kāi)發(fā)了一套重點(diǎn)區域電纜實(shí)時(shí)在線(xiàn)無(wú)線(xiàn)測溫預瞽系統，實(shí)現對重點(diǎn)區域的電纜溫度及周?chē)h(huán)境的氧量、濕度、水位等的實(shí)時(shí)預警監控，在隧道環(huán)境發(fā)生劣化或故障早期，系統會(huì )給出異動(dòng)提示，為設備狀態(tài)檢修奠定技術(shù)基礎。
關(guān)鍵詞：無(wú)線(xiàn)傳感技術(shù)；電纜；傳感器；電力系統

引言

對高壓帶電設備各連接點(diǎn)、傳輸點(diǎn)溫度在線(xiàn)監測是保證電網(wǎng)安全運行的重要內容。重點(diǎn)區域電纜溫度在線(xiàn)監測和記錄，是設備檢修的重要依據。目前，國內主要應用主從式測溫系統，這種方法精度較差，僅獲得線(xiàn)路的局部溫度。無(wú)線(xiàn)式溫度在線(xiàn)檢測裝置用無(wú)線(xiàn)電波進(jìn)行信號傳輸，傳感器安裝在高壓設備上，從根本上解決了高壓設備接點(diǎn)運行溫度不易監測的難題。采用無(wú)線(xiàn)溫度監測方式具有高的可靠性和安全性。價(jià)格低廉，該系統可以安裝到每臺高壓開(kāi)關(guān)及母線(xiàn)接頭上，可記錄高壓開(kāi)關(guān)設備運行溫度的數據，實(shí)現設備故障的預知維修。

1. 無(wú)線(xiàn)測溫傳感系統設計

1.1 無(wú)線(xiàn)測溫傳感系統方案設計

無(wú)線(xiàn)測溫在線(xiàn)監測系統，利用電纜上的無(wú)線(xiàn)溫度傳感器實(shí)現對電纜溫度在線(xiàn)監測，并通過(guò)在電纜溝布設無(wú)線(xiàn)水位傳感器，實(shí)現對幌溝內浸水狀況在線(xiàn)監測；利用電纜溝內、電纜夾層上的濕度傳感器對環(huán)境溫濕度進(jìn)行監測，同時(shí)利用無(wú)線(xiàn)氧氣傳感器對監測區域氧氣濃度進(jìn)行監測，為檢修人員的人身安全提供保證。這些傳感器定時(shí)啟動(dòng)測量和發(fā)送被監測點(diǎn)的狀態(tài)數據，通過(guò)無(wú)線(xiàn)信道傳輸到基站，基站通過(guò)RS-485（以太網(wǎng)、3G/4G網(wǎng)絡(luò )）總線(xiàn)將數據上傳至通信管理機，再上傳到管理中心。管理中心具備監測數據匯集、圖形化展示、閾值比較、監測預警、標準化數據通信等功能，實(shí)現電纜溝狀態(tài)在線(xiàn)監測。無(wú)線(xiàn)測溫系統架構框圖如圖1所示。

1.2 無(wú)線(xiàn)測溫傳感系統特點(diǎn)

傳感器和接收裝置采用24GHz頻率進(jìn)行無(wú)線(xiàn)傳輸通信；無(wú)線(xiàn)溫度傳感器采用近距離非接觸式無(wú)線(xiàn)紅外溫度傳感器；無(wú)線(xiàn)水位傳感器液位探頭采用316L不銹鋼材質(zhì)，防護等級為IP68；無(wú)線(xiàn)接收基站能接收各類(lèi)傳感器，無(wú)線(xiàn)接收基站具有集中總線(xiàn)式電源供電及通信的功能。

2. 無(wú)線(xiàn)溫度在線(xiàn)監測系統的應用

2.1 無(wú)線(xiàn)在線(xiàn)監測預警系統總體設計

某火力發(fā)電廠(chǎng)在#16KV電纜夾層安裝溫度、濕度、氧量無(wú)線(xiàn)監測系統，在#2、#3、#4磨煤機較覽橋架加裝無(wú)線(xiàn)溫度監測系統；在#3、#4空冷島電纜隧道安裝溫度、濕度、氧量及水位無(wú)線(xiàn)監測系統；并開(kāi)展事故預警、環(huán)境狀態(tài)判斷、劣化趨勢分析研究。無(wú)線(xiàn)溫度在線(xiàn)監測系統主要由無(wú)線(xiàn)溫度傳感器、數據傳輸基站和控制主機組成，系統圖如圖2所示

2.2 傳感系統部署

本項目無(wú)線(xiàn)測溫系統由1臺監控主機、2臺通信管理機、17個(gè)數據傳輸基站、378個(gè)無(wú)線(xiàn)溫度傳感器、14個(gè)無(wú)線(xiàn)溫濕度傳感器、10只無(wú)線(xiàn)氧氣傳感器、8個(gè)無(wú)線(xiàn)水位傳感器構成。

（1）電纜夾層無(wú)線(xiàn)監測系統組成。每?jì)蓚€(gè)測溫點(diǎn)間隔5m左右。紅外傳感器3個(gè)（每層15m采用3只紅外傳感器）ｘ2排ｘ5排=30個(gè)；氧氣傳感器2個(gè)；無(wú)線(xiàn)溫濕度傳感器2個(gè)；基站1個(gè)。

（2）磨煤機電纜橋架無(wú)線(xiàn)監測系統組成。每?jì)蓚€(gè)測溫點(diǎn)間隔4m左右。2#磨煤機電纜橋架：紅外傳感器10個(gè)（每層40m采用10個(gè)紅外單點(diǎn)傳感器）ｘ4排=40個(gè)；基站2個(gè)（兩個(gè)基站架設在橋架中級，基站間隔5-10m）。3#磨煤機電纜橋架：紅外傳感器10個(gè)（每層40m采用10個(gè)紅外單點(diǎn)傳感器）ｘ4排＋10個(gè)（每層40m采用10個(gè)紅外單點(diǎn)傳感器）ｘ2排=60個(gè)；基站2個(gè)（兩個(gè)基站架設在橋架中級基站間隔5-10m）。4#磨煤機電纜橋架：紅外傳感器10個(gè)（每層40m采用10個(gè)紅外單點(diǎn)傳感器）ｘ4排＋10個(gè)（每層40m采用10個(gè)紅外單點(diǎn)傳感器）ｘ2=60個(gè)；基站2個(gè)（兩個(gè)基站架設在橋架中級，基站間隔5-10m）。

（3）空冷島電纜隧道無(wú)線(xiàn)監測系統組成，每?jì)蓚€(gè)測溫點(diǎn)間隔4m左右。3#電纜隧道：紅外傳感器6個(gè)（每層25m采用6個(gè)紅外傳感器）ｘ2排ｘ6=72個(gè)；氧氣傳感器4個(gè)（每個(gè)角落布設一個(gè)）；溫濕度傳感器6個(gè)；水位傳感器4個(gè)（每個(gè)角落布設一個(gè)）；基站4個(gè)（每縱向架設一個(gè)基站）。4#電纜隧道：紅外傳感器6個(gè)（每層25m采用6個(gè)紅外傳感器）ｘ2排ｘ6=72個(gè)；氧氣傳感器4個(gè)（每個(gè)角落布設一個(gè)）；溫濕度傳感器6個(gè)；水位傳感器4個(gè)（每個(gè)角落布設一個(gè)）；基站4個(gè)（每縱向架設基站）。

2.3實(shí)施目標

本項目采用無(wú)線(xiàn)傳感器完成了對電纜隧道、電纜橋架、電纜夾層的電纜溫度，氧氣含量及電纜隧道內積水情況的實(shí)時(shí)在線(xiàn)監測，并通過(guò)軟件分析，實(shí)現監測區域的事故預警、環(huán)境狀態(tài)判斷、劣化趨勢分析，同時(shí)給出異動(dòng)提示，為設備實(shí)現狀態(tài)檢修奠定技術(shù)基礎。

1. 安科瑞無(wú)線(xiàn)測溫監控系統及在線(xiàn)測溫產(chǎn)品介紹

3.1系統介紹

Acrel-2000T無(wú)線(xiàn)測溫監控系統，是我司根據電力設備安全性的要求，總結國內外的研究和生產(chǎn)的先進(jìn)經(jīng)驗，專(zhuān)門(mén)研制出的新一代無(wú)線(xiàn)測溫監控系統。本系統具有超溫告警等功能，可以幫助值班人員盡早發(fā)現問(wèn)題，消除隱患，確保電力系統的安全運行。為電力設備的安全、經(jīng)濟、可靠運行提供了全新的解決方案。

3.2結構圖

3.2主要功能

數據采集與處理（模擬量、開(kāi)關(guān)量、電度、SOE、定值）

控制操作（斷路器、隔離開(kāi)關(guān)、分接頭、復歸）

報警及處理功能（設備狀態(tài)異?；蚬收?、測量值越限，聲音、顏色、閃爍）

事件順序記錄SOE（分合閘記錄、保護及自動(dòng)裝置的動(dòng)作順序記錄）

遠動(dòng)功能（為調度中心提供相關(guān)運行數據和設備狀態(tài)）

時(shí)鐘同步（北斗GPS納秒級，滿(mǎn)足間隔層子系統標準時(shí)鐘誤差不大于1ms）

人機聯(lián)xi與運行管理（控制、查看、數據庫定義修改、報警確認、二次開(kāi)發(fā)、事故記錄檢索、在線(xiàn)設備管理）

與其他設備接口（微機保護、電力儀表、直流屏、故障錄波儀、模擬屏、調度）

3.3軟件功能

3.4測溫產(chǎn)品介紹

溫度傳感器

a.電池供電型無(wú)線(xiàn)溫度傳感器

安裝于發(fā)熱部位，采集溫度量并通過(guò)無(wú)線(xiàn)方式傳輸的傳感器。

目前安科瑞無(wú)線(xiàn)溫度傳感器有三款：

b. CT 感應取電無(wú)線(xiàn)溫度傳感器

安裝于斷路器觸頭、母排、電纜搭接點(diǎn)等大電流處，采集溫度量并通過(guò)無(wú)線(xiàn)方式傳輸的傳感器。

目前無(wú)線(xiàn)溫度傳感器有兩款：

   接收/顯示單元

a.接收單元

b.顯示單元

4. 結論

采用無(wú)線(xiàn)傳感技術(shù)，實(shí)時(shí)對電纜故障趨勢進(jìn)行智能分析，準確定位，能夠為電力企業(yè)的安全運行提供有力的支撐。

無(wú)線(xiàn)傳感監測系統的設計目前只停留在自動(dòng)采集和智能分析階段，與控制設備的聯(lián)動(dòng)仍然需要人工介入。電力系統電纜的監測系統方興未艾，為了保證系統設計的規范性及后期設備的擴展性，仍需努力。

參考文獻

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