無(wú)線(xiàn)測溫在化工行業(yè)配電系統的應用

關(guān)鍵詞：化工行業(yè)測溫   無(wú)源無(wú)線(xiàn)測溫  電氣測溫  測溫系統

??隨著(zhù)我國經(jīng)濟建設的飛速發(fā)展,許多化工企業(yè)應運而生,化工工業(yè)是個(gè)龐大復雜的工業(yè)生產(chǎn)系統, 而企業(yè)的穩定可靠的供配電是保障正常生產(chǎn)的基礎?；て髽I(yè)配電系統有以下幾個(gè)特點(diǎn)：（1）可靠性要求高，化工生產(chǎn)具有連續性，一旦供配電系統出現問(wèn)題造成生產(chǎn)中斷，會(huì )造成原料浪費；（2）負荷較大且較平穩，化工生產(chǎn)裝置連續性高，整個(gè)供配電系統符合比較平穩，變化??；（3）逐步擴容，化工企業(yè)生產(chǎn)規模的擴大、新改建工程會(huì )帶來(lái)新的用電負荷；（4）大功率電機負荷較多，需要大量電機為生產(chǎn)活動(dòng)提供動(dòng)力源?；す┡潆娤到y中大量使用中低壓開(kāi)關(guān)柜、電動(dòng)機等電氣設備，對自動(dòng)化程度和連續生產(chǎn)的高要求,不僅對其供電可靠性越來(lái)越高,而且對鋼鐵工業(yè)系統內關(guān)鍵的配電及電動(dòng)機設備的穩定可靠性也提出了更高的要求。

??在工業(yè)系統中，溫度是表征設備運行正常的重要參數。隨著(zhù)工業(yè)用電負荷的不斷增長(cháng)，為了避免因設備發(fā)熱而導致的突發(fā)事件，溫度的自動(dòng)監測已經(jīng)成為工業(yè)安全生產(chǎn)的重要環(huán)節?；どa(chǎn)運行中的電氣設備通常長(cháng)期工作在高電壓和大電流狀態(tài)，設備中存在的某些缺陷會(huì )導致設備部件的異常溫度升高。造成溫度與接觸電阻值的惡性循環(huán)，最終會(huì )導致設備不能正常工作，甚至燒毀，溫度過(guò)高可能會(huì )引起燃燒、爆炸甚至設備損壞或質(zhì)量事故。高壓電氣設備，由于故障測試手段有限，特別在開(kāi)關(guān)柜內溫度超限點(diǎn)更不易被發(fā)現。隨著(zhù)溫升時(shí)間的延長(cháng)，溫度超限處將因發(fā)熱而加大氧化程度，進(jìn)而可能造成燒毀母線(xiàn)、觸頭、接點(diǎn)毀盤(pán)，并引發(fā)下游大范圍供電線(xiàn)路或重要用電設備突然停電,造成巨大的直接和間接經(jīng)濟損失。近年來(lái),傳感器及物聯(lián)網(wǎng),設備的在線(xiàn)監測,及大數據分析等技術(shù)的快速發(fā)展,結合化工工業(yè)的特點(diǎn)及需求,新技術(shù)的研究與應用對解決此類(lèi)問(wèn)題提供了新的解決方案。

??某高分子合成公司堅持科技創(chuàng )新，在新環(huán)保、新材料、新能源等領(lǐng)域掌控了大量自主知識產(chǎn)權，在新型環(huán)保制冷劑、氟硅高新材料、離子膜等方面打破了多項外國技術(shù)壟斷，實(shí)現了國產(chǎn)化替代，是格力、美的、海爾、海信、大金、三姜、長(cháng)虹等國內外企業(yè)的供應商。當前，公司牢牢抓住中央供給側結構性改革和省新舊動(dòng)能轉換重大機遇，緊緊圍繞科技創(chuàng )新這條主線(xiàn)，著(zhù)力打造“兩個(gè)替代"和“智能制造"新引擎，在經(jīng)濟新常態(tài)下煥發(fā)出勃勃生機和活力，經(jīng)營(yíng)效益持續攀升。

??整個(gè)工廠(chǎng)配電10KV系統采用單母線(xiàn)分段，2段進(jìn)線(xiàn)互為備用；每段進(jìn)線(xiàn)容量均按照12500KVA容量設計，都能滿(mǎn)足全廠(chǎng)區生產(chǎn)運行需求。2進(jìn)線(xiàn)與母聯(lián)3個(gè)斷路器只能合閘2個(gè)，母聯(lián)設置備自投裝置。電動(dòng)機回路要求單獨控制，要求柜頂小母線(xiàn)合母、控母、裝置電源需設置雙小母線(xiàn)。0.4KV系統采用變壓器分列運行，中間設置母聯(lián)柜，并設置防并列連鎖，母聯(lián)配置備自投裝置。工藝負荷二級負荷主用電源引自各母線(xiàn)段，備用電源引自廠(chǎng)區箱變。UPS、DCS、控制室主用電源引自1#變壓器母線(xiàn)段，備用電源引自應急母線(xiàn)段（應急母線(xiàn)段設置雙電源轉換開(kāi)關(guān)，主電源引自2#變壓器母線(xiàn)段，備用電源引自廠(chǎng)區箱變630A斷路器）。

??本次項目針對廠(chǎng)區高低壓配電室內的10Kv高壓柜和0.4Kv低壓柜內關(guān)鍵電氣連接點(diǎn)進(jìn)行溫度監測。項目要求測溫產(chǎn)品能長(cháng)期穩定運行，并實(shí)現配電室本地溫度監測及告警和遠程溫度的監視。經(jīng)過(guò)技術(shù)對比,使用無(wú)線(xiàn)無(wú)源溫度傳感器+溫度采集顯示裝置+溫度監測系統的方案,準確的采集關(guān)鍵部位的溫度信號 ,通過(guò)控制中心的無(wú)線(xiàn)測溫監測系統,實(shí)現溫度信號的實(shí)時(shí)監測,超溫部位及設備準確定位,超溫報警,保證關(guān)鍵設備壽命及生產(chǎn)連續性,減少及避免潛在事故的風(fēng)險。并且測溫系統實(shí)現了測溫信號的移動(dòng)運維,不僅可以通過(guò)智能手機實(shí)時(shí)監控到關(guān)鍵設備的溫度,并能在超溫時(shí)自動(dòng)發(fā)出報警信號,及時(shí)推送到具體負責人員的智能手機終端,實(shí)現高效的問(wèn)題處理,很大的降低配電裝置及電氣設備事故風(fēng)險,保證供電可靠性,生產(chǎn)連續性及安全生產(chǎn)。

2.1 無(wú)線(xiàn)無(wú)源測溫:溫度傳感器+Sub-1G 

??經(jīng)過(guò)技術(shù)對比,選定 ATE400無(wú)源無(wú)線(xiàn)溫度傳感器應用于高低壓開(kāi)關(guān)柜關(guān)鍵部位測溫。其主要性能參數如表1所示.

 

表1 ATE400溫度傳感器參數表

??ATE400無(wú)源無(wú)線(xiàn)溫度傳感器基于一次電流進(jìn)行感應取電,與測量點(diǎn)直接接觸可以確保高性能的準確的溫度監測。并且,ATE400非常小巧不占用空間,便于安裝調試及后期維護。 ATE400無(wú)線(xiàn)通信采用Sub-1G通信技術(shù)確保有可靠和強大的通信能力。ATE400的圖片及在項目應用中的場(chǎng)景如圖1所示。本項目每個(gè)回路配置有6個(gè)溫度傳感器，共計三千余只。

 

圖1 ATE400傳感器外觀(guān)及現場(chǎng)高低壓柜觸頭/電纜頭應用

2.2 測溫采集顯示裝置

??開(kāi)關(guān)柜就地測溫顯示單元選用ARTM-Pn，每面高低壓柜配置1臺。ARTM-Pn可無(wú)線(xiàn)接收多達60個(gè)ATE400傳感器的數據，傳感器和顯示單元之間通過(guò)數字ID進(jìn)行識別，準確定位每個(gè)電氣發(fā)熱點(diǎn)的溫度。測溫裝置嵌入式安裝在高低壓柜面，實(shí)時(shí)顯示各點(diǎn)溫度，并且可以根據用戶(hù)設定預警、報警溫度值，實(shí)現高溫預警、超溫告警、相間溫差報警、溫度突變量告警等功能，裝置可存儲120條帶有時(shí)標的告警記錄，同時(shí)告警時(shí)繼電器出口可以控制聲光報警器幫助用戶(hù)及時(shí)發(fā)現故障，盡快分析查找設備故障原因，恢復正常供電。測溫裝置所有溫度數據都可以通過(guò)485接口(Modbus-RTU協(xié)議)接入邊緣計算網(wǎng)關(guān)，實(shí)現網(wǎng)絡(luò )組網(wǎng)，將數據上傳至無(wú)線(xiàn)測溫系統。ARTM-Pn測溫裝置主要性能參數見(jiàn)表4，外觀(guān)及項目應用中的場(chǎng)景如圖2所示。

表2 

圖2 ARTM-Pn測溫裝置外觀(guān)及現場(chǎng)應用

2.3 無(wú)線(xiàn)測溫系統網(wǎng)絡(luò )架構 

??由于測溫傳感器分布區域廣,數量多,測溫系統架構采用以太網(wǎng)作為主要架構?，F場(chǎng)的各個(gè)ATE400溫度傳感器通過(guò)無(wú)線(xiàn)傳輸到溫度接收顯示裝置，溫度接收顯示裝置通過(guò)485接口（Modbus-RTU 通信協(xié)議）將溫度信號傳輸到各個(gè)現場(chǎng)的網(wǎng)關(guān)。網(wǎng)關(guān)將協(xié)議裝換為Modbus-TCP 規約,并經(jīng)現場(chǎng)的以太網(wǎng)交換機,通過(guò)光纖通道傳輸到控制中心的工作站中。測溫系統云服務(wù)器也接入通信網(wǎng)絡(luò ),將各ATE400的測溫數據上傳到云平臺,以供智能手機的APP使用。系統網(wǎng)絡(luò )架構如圖3所示。

圖3 測溫系統網(wǎng)絡(luò )架構圖

2.4無(wú)線(xiàn)測溫系統 

??無(wú)線(xiàn)測溫系統將變配電站內安裝ATE400溫度傳感器的開(kāi)柜溫度數據進(jìn)行采集處理,實(shí)現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：

溫度顯示：就地監控主機顯示配電系統內每個(gè)測溫點(diǎn)的實(shí)時(shí)值，同時(shí)實(shí)現遠程電腦WEB/手機APP遠程查看數據。

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

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

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。

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。

 

圖4 無(wú)線(xiàn)測溫系統溫度顯示、報表及曲線(xiàn)等界面

3.1概述

??電氣接點(diǎn)在線(xiàn)測溫裝置適用于高低壓開(kāi)關(guān)柜內電纜接頭、斷路器觸頭、刀閘開(kāi)關(guān)、高壓電纜中間頭、干式變壓器、低壓大電流等設備的溫度監測，防止在運行過(guò)程中因氧化、松動(dòng)、灰塵等因素造成接點(diǎn)接觸 電阻過(guò)大而發(fā)熱成為安全隱患，提高設備安全保障，及時(shí)、持續、準確反映設備運行狀態(tài)，降低設備事故率。

Acrel-2000T無(wú)線(xiàn)測溫監控系統通過(guò)RS 485總線(xiàn)或以太網(wǎng)與間隔層的設備直接進(jìn)行通訊，系統設計遵循國際標準Modbus-RTU、Modbus-TCP等傳輸規約，安全性、可靠性和開(kāi)放性都得到了很大地提高。該系統具有遙信、遙測、遙控、遙調、遙設、事件報警、曲線(xiàn)、棒圖、報表和用戶(hù)管理功能，可以監控無(wú)線(xiàn)測溫系統的設備運行狀況，實(shí)現快速報警響應，預防嚴重故障發(fā)生。

 

3.2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。

 

3.3系統結構

溫度在線(xiàn)監測系統結構圖

3.4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：

 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。

溫度曲線(xiàn)

查看每個(gè)測溫點(diǎn)的溫度趨勢曲線(xiàn)。

運行報表

查詢(xún)及打印各測溫點(diǎn)時(shí)間的溫度數據。

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。

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。

3.5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。

 

 

 

 

??無(wú)線(xiàn)測溫裝置及系統在化工企業(yè)的智能化測溫應用, 解決了長(cháng)期以來(lái)電氣設備需要人工現場(chǎng)測溫，數據存儲困難等問(wèn)題，大大減少了設備檢修預試停電次數和時(shí)間，減輕了日常巡檢的工作量。測溫系統提供溫度異常告警、實(shí)時(shí)設備溫度采集、周期性溫度監測及報表、設備狀態(tài)評估等功能,能減少及避免重大因溫度導致故障的發(fā)生。系統運用效果良好,大量減少了運維及管理人員的工作量,提高了檢修操作的準確度。其次,隨著(zhù)技術(shù)的發(fā)展和其它傳感器的應用,從不同角度獲得關(guān)鍵設備及系統的數據,更客觀(guān)地進(jìn)行設備及系統監測,作為下步研究工作方向之一。隨著(zhù)社會(huì )的發(fā)展，企業(yè)生產(chǎn)用電的需求越來(lái)越大，電力無(wú)線(xiàn)測溫提供一種新的測溫方式，對配電系統內的設備安全穩定運行具有重要意義。