基于物聯(lián)網(wǎng)無(wú)線(xiàn)測(cè)溫產(chǎn)品在電廠(chǎng)的應(yīng)用

時(shí)間：2020-08-27作者：安科瑞電氣股份有限公司瀏覽：752

 虞楊芳
安科瑞電氣股份有限公司 上海嘉定201801

摘要：電纜隧道環(huán)境惡劣，長(zhǎng)期運(yùn)行存在安全隱患，常規(guī)監(jiān)測(cè)手段無(wú)法實(shí)現(xiàn)有效監(jiān)管。因此，文章開(kāi)發(fā)了一套重點(diǎn)區(qū)域電纜實(shí)時(shí)在線(xiàn)無(wú)線(xiàn)測(cè)溫預(yù)瞽系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)對(duì)重點(diǎn)區(qū)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(yù)警監(jiān)控，在隧道環(huán)境發(fā)生劣化或故障早期，系統(tǒng)會(huì)給出異動(dòng)提示，為設(shè)備狀態(tài)檢修奠定技術(shù)基礎(chǔ)。
關(guān)鍵詞：無(wú)線(xiàn)傳感技術(shù)；電纜；傳感器；電力系統(tǒng)

引言

對(duì)高壓帶電設(shè)備各連接點(diǎn)、傳輸點(diǎn)溫度在線(xiàn)監(jiān)測(cè)是保證電網(wǎng)安全運(yùn)行的重要內(nèi)容。重點(diǎn)區(qū)域電纜溫度在線(xiàn)監(jiān)測(cè)和記錄，是設(shè)備檢修的重要依據(jù)。目前，國(guó)內(nèi)主要應(yīng)用主從式測(cè)溫系統(tǒng)，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(cè)裝置用無(wú)線(xiàn)電波進(jìn)行信號(hào)傳輸，傳感器安裝在高壓設(shè)備上，從根本上解決了高壓設(shè)備接點(diǎn)運(yùn)行溫度不易監(jiān)測(cè)的難題。采用無(wú)線(xiàn)溫度監(jiān)測(cè)方式具有高的可靠性和安全性。價(jià)格低廉，該系統(tǒng)可以安裝到每臺(tái)高壓開(kāi)關(guān)及母線(xiàn)接頭上，可記錄高壓開(kāi)關(guān)設(shè)備運(yùn)行溫度的數(shù)據(jù)，實(shí)現(xiàn)設(shè)備故障的預(yù)知維修。

1. 無(wú)線(xiàn)測(cè)溫傳感系統(tǒng)設(shè)計(jì)

1.1 無(wú)線(xiàn)測(cè)溫傳感系統(tǒng)方案設(shè)計(jì)

無(wú)線(xiàn)測(cè)溫在線(xiàn)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，利用電纜上的無(wú)線(xiàn)溫度傳感器實(shí)現(xiàn)對(duì)電纜溫度在線(xiàn)監(jiān)測(cè)，并通過(guò)在電纜溝布設(shè)無(wú)線(xiàn)水位傳感器，實(shí)現(xiàn)對(duì)幌溝內(nèi)浸水狀況在線(xiàn)監(jiān)測(cè)；利用電纜溝內(nèi)、電纜夾層上的濕度傳感器對(duì)環(huán)境溫濕度進(jìn)行監(jiān)測(cè)，同時(shí)利用無(wú)線(xiàn)氧氣傳感器對(duì)監(jiān)測(cè)區(qū)域氧氣濃度進(jìn)行監(jiān)測(cè)，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(cè)量和發(fā)送被監(jiān)測(cè)點(diǎn)的狀態(tài)數(shù)據(jù)，通過(guò)無(wú)線(xiàn)信道傳輸?shù)交?，基站通過(guò)RS-485（以太網(wǎng)、3G/4G網(wǎng)絡(luò)）總線(xiàn)將數(shù)據(jù)上傳至通信管理機(jī)，再上傳到管理中心。管理中心具備監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)匯集、圖形化展示、閾值比較、監(jiān)測(cè)預(yù)警、標(biāo)準(zhǔn)化數(shù)據(jù)通信等功能，實(shí)現(xiàn)電纜溝狀態(tài)在線(xiàn)監(jiān)測(cè)。無(wú)線(xiàn)測(cè)溫系統(tǒng)架構(gòu)框圖如圖1所示。

1.2 無(wú)線(xiàn)測(cè)溫傳感系統(tǒng)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(hù)等級(jí)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(jiān)測(cè)系統(tǒng)的應(yīng)用

2.1 無(wú)線(xiàn)在線(xiàn)監(jiān)測(cè)預(yù)警系統(tǒng)總體設(shè)計(jì)

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(jiān)測(cè)系統(tǒng)，在#2、#3、#4磨煤機(jī)較覽橋架加裝無(wú)線(xiàn)溫度監(jiān)測(cè)系統(tǒng)；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(jiān)測(cè)系統(tǒng)；并開(kāi)展事故預(yù)警、環(huán)境狀態(tài)判斷、劣化趨勢(shì)分析研究。無(wú)線(xiàn)溫度在線(xiàn)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)主要由無(wú)線(xiàn)溫度傳感器、數(shù)據(jù)傳輸基站和控制主機(jī)組成，系統(tǒng)圖如圖2所示

2.2 傳感系統(tǒng)部署

本項(xiàng)目無(wú)線(xiàn)測(cè)溫系統(tǒng)由1臺(tái)監(jiān)控主機(jī)、2臺(tái)通信管理機(jī)、17個(gè)數(shù)據(jù)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(gòu)成。

（1）電纜夾層無(wú)線(xiàn)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)組成。每?jī)蓚€(gè)測(cè)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(jī)電纜橋架無(wú)線(xiàn)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)組成。每?jī)蓚€(gè)測(cè)溫點(diǎn)間隔4m左右。2#磨煤機(jī)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(shè)在橋架中級(jí)，基站間隔5-10m）。3#磨煤機(jī)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(shè)在橋架中級(jí)基站間隔5-10m）。4#磨煤機(jī)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(shè)在橋架中級(jí)，基站間隔5-10m）。

（3）空冷島電纜隧道無(wú)線(xiàn)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)組成，每?jī)蓚€(gè)測(cè)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(shè)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(shè)一個(gè)）；基站4個(gè)（每縱向架設(shè)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(shè)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(shè)一個(gè)）；基站4個(gè)（每縱向架設(shè)基站）。

2.3實(shí)施目標(biāo)

本項(xiàng)目采用無(wú)線(xiàn)傳感器完成了對(duì)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(nèi)積水情況的實(shí)時(shí)在線(xiàn)監(jiān)測(cè)，并通過(guò)軟件分析，實(shí)現(xiàn)監(jiān)測(cè)區(qū)域的事故預(yù)警、環(huán)境狀態(tài)判斷、劣化趨勢(shì)分析，同時(shí)給出異動(dòng)提示，為設(shè)備實(shí)現(xiàn)狀態(tài)檢修奠定技術(shù)基礎(chǔ)。

 

1. 安科瑞無(wú)線(xiàn)測(cè)溫監(jiān)控系統(tǒng)及在線(xiàn)測(cè)溫產(chǎn)品介紹

3.1系統(tǒng)介紹

Acrel-2000T無(wú)線(xiàn)測(cè)溫監(jiān)控系統(tǒng)，是我司根據(jù)電力設(shè)備安全性的要求，總結(jié)國(guó)內(nèi)外的研究和生產(chǎn)的經(jīng)驗(yàn)，專(zhuān)門(mén)研制出的新一代無(wú)線(xiàn)測(cè)溫監(jiān)控系統(tǒng)。本系統(tǒng)具有溫告警等功能，可以幫助值班人員盡早發(fā)現(xiàn)問(wèn)題，消除隱患，確保電力系統(tǒng)的安全運(yùn)行。為電力設(shè)備的安全、經(jīng)濟(jì)、可靠運(yùn)行提供了全新的解決方案。

3.2結(jié)構(gòu)圖

3.2主要功能

數(shù)據(jù)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(fù)歸）

報(bào)警及處理功能（設(shè)備狀態(tài)異常或故障、測(cè)量值越限，聲音、顏色、閃爍）

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

遠(yuǎn)動(dòng)功能（為調(diào)度中心提供相關(guān)運(yùn)行數(shù)據(jù)和設(shè)備狀態(tài)）

時(shí)鐘同步（北斗GPS納秒級(jí)，滿(mǎn)足間隔層子系統(tǒng)標(biāo)準(zhǔn)時(shí)鐘誤差不大于1ms）

人機(jī)聯(lián)系與運(yùn)行管理（控制、查看、數(shù)據(jù)庫(kù)定義修改、報(bào)警確認(rèn)、二次開(kāi)發(fā)、事故記錄檢索、在線(xiàn)設(shè)備管理）

與其他設(shè)備接口（微機(jī)保護(hù)、電力儀表、直流屏、故障錄波儀、模擬屏、調(diào)度）

3.3軟件功能

3.4測(cè)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?shù)膫鞲衅鳌?/p>

目前安科瑞無(wú)線(xiàn)溫度傳感器有三款：

 

名稱(chēng)	外形	參數(shù)說(shuō)明	安裝方式
ATE100		102.37*47.93*23mm，φ13.5mm(長(zhǎng)*寬*高，孔徑)；電池供電，壽命≥5年；-40℃~+125℃；2.4GHz，空曠距離10米。	螺栓固定
ATE200		44.17*30*18.5mm,L=325.40mm(長(zhǎng)*寬*高，三色表帶)；電池供電，壽命≥5年；-40℃~+125℃；2.4GHz，空曠距離10米。	表帶捆綁
ATE300B		49.95*35.95*22mm(長(zhǎng)*寬*高)；電池供電，壽命≥5年；-10℃~+125℃；470MHz，空曠距離150米。	扎帶捆綁

b. CT 感應(yīng)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?shù)膫鞲衅鳌?/p>

目前無(wú)線(xiàn)溫度傳感器有兩款：

 

名稱(chēng)	外形	參數(shù)說(shuō)明	安裝方式
ATE300		扎帶固定，合金片取電；73*33.5*16mm(長(zhǎng)*寬*高)；CT感應(yīng)取電，啟動(dòng)電流≥5A；-10℃~+125℃；470MHz，空曠距離150米。	扎帶固定，合金片取電
ATE400		合金片固定、取電；25.82*20.42*12.8mm(長(zhǎng)*寬*高)；CT感應(yīng)取電，啟動(dòng)電流≥5A；-50℃~125℃；433MHz，空曠距離150米；三色外殼。	合金片固定，取電

    接收/顯示單元

a.接收單元

名稱(chēng)	外形	參數(shù)說(shuō)明	安裝方式
ATC200		65*45*28mm(長(zhǎng)*寬*高)；DC24V供電；一路RS485接口，Modbus協(xié)議；可同時(shí)接收12個(gè)ATE100、ATE200傳感器數(shù)據(jù)。	35mm導(dǎo)軌安裝，螺絲固定(φ4,36mm)
ATC400		65*45*28mm(長(zhǎng)*寬*高)；DC24V供電；一路RS485接口，Modbus協(xié)議；可接收240個(gè)ATE300或ATE300B傳感器數(shù)據(jù)。	35mm導(dǎo)軌安裝，螺絲固定(φ4,36mm)
ATC450-C		65*45*28mm(長(zhǎng)*寬*高)；DC24V供電；一路RS485接口，Modbus協(xié)議；可接收60個(gè)ATE400傳感器數(shù)據(jù)。	35mm導(dǎo)軌安裝，螺絲固定(φ4,36mm)

b.顯示單元

名稱(chēng)	外形	參數(shù)說(shuō)明	安裝方式
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；接收60個(gè)ATE100/200/300/400配套ATC200/300/450。	面板開(kāi)孔，嵌入式安裝
ASD300/320		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；接收12個(gè)ATE100/200/300/400；配套ATC200/300/450。	面板開(kāi)孔，嵌入式安裝
ATP007 ATP010		面框226.5*163*6mm，深度70mm；開(kāi)孔215*152mm；DC24V供電；一路上行RS485接口；一路下行RS485接口；接收20個(gè)ATC200/1個(gè)ATC400/1個(gè)ATC450-C。	面板開(kāi)孔，嵌入式安裝

4. 結(jié)論

采用無(wú)線(xiàn)傳感技術(shù)，實(shí)時(shí)對(duì)電纜故障趨勢(shì)進(jìn)行智能分析，準(zhǔn)確定位，能夠?yàn)殡娏ζ髽I(yè)的安全運(yùn)行提供有力的支撐。

無(wú)線(xiàn)傳感監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)目前只停留在自動(dòng)采集和智能分析階段，與控制設(shè)備的聯(lián)動(dòng)仍然需要人工介入。電力系統(tǒng)電纜的監(jiān)測(cè)系統(tǒng)方興未艾，為了保證系統(tǒng)設(shè)計(jì)的規(guī)范性及后期設(shè)備的擴(kuò)展性，仍需努力。

 

參考文獻(xiàn)

[1]陳飛凌．火電廠(chǎng)工業(yè)電視監(jiān)控系統(tǒng)的應(yīng)用與發(fā)展[J].中國(guó)安防，2015（12）：31-34.

[2]郭建華．物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)在火電廠(chǎng)基建物資倉(cāng)儲(chǔ)管理中的應(yīng)用[J].信息與電腦（理論版），2014（11）:116-117

[3]高蘊(yùn)華，工業(yè)物聯(lián)網(wǎng)無(wú)線(xiàn)傳感產(chǎn)品在火電廠(chǎng)重點(diǎn)區(qū)域的應(yīng)用

[4]用戶(hù)變電站綜合自動(dòng)化與運(yùn)維解決方案.2020.01月版.


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