摘要：討論了無線溫度測量技術(shù)在低壓大電流斷路器中的應(yīng)用，通過安裝無線溫度測量預(yù)警系統(tǒng)解決了大電流設(shè)備故障給電廠安全生產(chǎn)帶來的問題，在確保電廠安全運(yùn)行方面發(fā)揮了重要作用。

關(guān)鍵詞：無線測溫；低壓電器大電流斷路器；電廠安全

引言

在電廠，低壓大電流供電設(shè)備隨處可見。在長期運(yùn)行過程中，由于低壓母線表面氧化腐蝕、緊固螺栓松動(dòng)、斷路器插件老化、制造、運(yùn)輸、安裝不良等問題，接觸電阻過大，設(shè)備過熱。如果不能監(jiān)測這些加熱部位的溫度，使其不能及時(shí)維護(hù)，則加熱情況將進(jìn)一步惡化，可能導(dǎo)致斷路器爆炸、火災(zāi)、開關(guān)柜燒毀，造成惡性事故，造成重大經(jīng)濟(jì)損失。及時(shí)測量母線接頭與斷路器接頭的接觸溫度，為采取有效措施提供準(zhǔn)確的信息，將是電廠實(shí)現(xiàn)長期安全運(yùn)行的重要保證。

洪江電廠配備6臺(tái)單機(jī)45MW燈泡貫流機(jī)組，總裝機(jī)容量270MW，投產(chǎn)時(shí)為國內(nèi)單機(jī)容量燈泡貫流機(jī)組。電廠電壓為400V，原廠400V低壓斷路器柜為河南新鄉(xiāng)豫北電器廠生產(chǎn)的低壓GCY組合抽出開關(guān)柜，已運(yùn)行13年。隨著運(yùn)行壽命的延長和設(shè)備的老化，近年來斷路器插件與母線接觸不良，導(dǎo)致斷路器插件在大負(fù)荷下燒焦變形。此前，電廠沒有專門的400V大電流斷路器測溫設(shè)備。上述缺陷是通過每天3次的人工測溫發(fā)現(xiàn)的。由于不是24小時(shí)不間斷監(jiān)測，這些缺陷的發(fā)現(xiàn)有一定的滯后時(shí)間。此外，檢測點(diǎn)多，檢測位置復(fù)雜，人工測溫費(fèi)時(shí)費(fèi)力，甚至威脅到測溫人員的人身安全。

2014年下半年，洪江電廠決定對(duì)公共工廠進(jìn)行400V低壓系統(tǒng)改造。為提高設(shè)備自動(dòng)化水平，實(shí)現(xiàn)24小時(shí)不間斷在線監(jiān)測和自動(dòng)報(bào)警，減少人工測溫工作量，防范人工檢查測溫過程中觸電安全風(fēng)險(xiǎn)，采用“溫度在線監(jiān)測裝置”＋實(shí)現(xiàn)工廠400V低壓系統(tǒng)溫度實(shí)時(shí)監(jiān)測的無線測溫技術(shù)。

一無線測溫系統(tǒng)的組成和安裝位置

1無線測溫系統(tǒng)總體介紹

無線溫度測量系統(tǒng)整體分為采集層、采集層和監(jiān)測層。采集層由無線溫度傳感器組成；采集層為本地集中顯示裝置，通過無線與采集層連接，通過網(wǎng)絡(luò)或光纖與監(jiān)測層連接；監(jiān)測層為溫度測量背景，可選擇10/100M局域網(wǎng)、光纖網(wǎng)絡(luò)等通信方式連接。系統(tǒng)管理采集的數(shù)據(jù)，定期存儲(chǔ)在數(shù)據(jù)庫中，根據(jù)用戶要求記錄實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)庫中的信息，形成歷史數(shù)據(jù)庫，可提供分、時(shí)、日曲線顯示、報(bào)表打印、超溫記錄，并及時(shí)發(fā)出報(bào)警信號(hào)；支持?jǐn)?shù)據(jù)共享，向第三方提供溫度測量數(shù)據(jù)，將溫度測量數(shù)據(jù)放入綜合管理平臺(tái)。系統(tǒng)框圖如圖1所示。

圖1系統(tǒng)框架

2無線測溫系統(tǒng)主要設(shè)備設(shè)備

（1）無線溫度傳感器。在每個(gè)需要監(jiān)測溫度的節(jié)點(diǎn)上安裝一個(gè)無線溫度傳感器。傳感器每隔一段時(shí)間自動(dòng)測量節(jié)點(diǎn)的溫度，并發(fā)送到集中顯示裝置。

（2）集中顯示裝置。自動(dòng)收集和顯示無線溫度傳感器發(fā)送的溫度數(shù)據(jù)，并在收到溫度測量后臺(tái)的讀取命令后將收到的數(shù)據(jù)上傳到溫度測量后臺(tái)。

（3）溫度測量背景。溫度測量背景是一臺(tái)工業(yè)控制計(jì)算機(jī)，用于定期讀取和存儲(chǔ)從集中顯示裝置中收集的溫度數(shù)據(jù)。

二無線測溫系統(tǒng)的主要功能

1無線溫度傳感器

（1）每個(gè)溫度探頭的ID號(hào)需要記錄每個(gè)無線溫度傳感器的安裝位置，并與號(hào)碼一起存儲(chǔ)在溫度測量背景數(shù)據(jù)庫和集中顯示裝置中。無線溫度傳感器每隔一定時(shí)間自動(dòng)發(fā)射一次監(jiān)測點(diǎn)的溫度數(shù)據(jù)，由集中顯示裝置收集記錄區(qū)域的溫度數(shù)據(jù)，通過光纖傳輸?shù)綔囟葴y量背景，發(fā)現(xiàn)異常立即報(bào)警，避免人工溫度測量方法滯后、工作量大、不安全等問題，非常適合監(jiān)測點(diǎn)大的電廠，提高電廠自動(dòng)化程度，減少人工溫度測量的繁瑣工作。

（2）無線溫度數(shù)據(jù)傳輸。無線溫度傳感器與溫度測量終端之間的無線連接，不僅方便了系統(tǒng)的安裝和維護(hù)，而且減少了對(duì)電廠安全運(yùn)行的影響，大大提高了系統(tǒng)的安全性和靈活性。無線通信選擇在ISM工作頻率，對(duì)人體無害，對(duì)周圍設(shè)備無電磁干擾，符合FCC標(biāo)準(zhǔn)和國家無線管理規(guī)定。

（3）無線溫度傳感器技術(shù)指標(biāo)。①測量溫度范圍為-40-+125℃。②測量精度：0-80℃精度誤差為±80-150℃精度誤差為1℃±2℃。③探頭的使用壽命為5-8年。④傳感器的絕緣強(qiáng)度為AC2KV1min。⑤阻燃性能：無線溫度傳感器250℃耐高溫，絕緣阻燃型。⑥外觀尺寸：傳感器箱部分為80mm（長）×40.5mm（寬）×14.8mm(高)電池盒部分為68.5mm（長）×23mm（寬）×22mm(高)。⑦工作頻率為2.4GHZ～433MHZ。⑧傳輸距離為250m（無阻擋）。

2集中顯示裝置

（1）集中顯示裝置的功能特性。①高精度無線傳輸不僅方便了系統(tǒng)的安裝和維護(hù)，而且減少了對(duì)電廠安全運(yùn)行的影響，大大提高了系統(tǒng)的安全性和靈活性，在高溫高濕環(huán)境下具有很強(qiáng)的長期穩(wěn)定性。②可擴(kuò)展性，每個(gè)溫度測量接收通信終端接收容量為100個(gè)溫度測量電路（每個(gè)電路包含3個(gè)溫度測量傳感器），為未來擴(kuò)展留下足夠的空間，無需添加新的接收裝置。③儀器內(nèi)部有EEPROM，設(shè)定參數(shù)不丟失；Watchdog芯片，程序運(yùn)行自動(dòng)復(fù)位；RTC實(shí)時(shí)鐘；以太網(wǎng)接口。④測量值由高亮度TFT液晶顯示屏直接顯示，報(bào)警溫度設(shè)定值直接設(shè)置在面板上。⑤當(dāng)沒有傳感器信號(hào)時(shí)，自動(dòng)檢測傳感器并自動(dòng)關(guān)閉控制元件。⑥安裝方便，可安裝在開關(guān)柜上，也可固定在墻壁或其他物體上。⑦在不受其他設(shè)備影響的情況下，能準(zhǔn)確識(shí)別和接收探頭發(fā)出的溫度信號(hào)。

（2）集中顯示裝置技術(shù)指標(biāo)。①每個(gè)接入測溫點(diǎn)數(shù)為每個(gè)接入100個(gè)電路(每個(gè)電路包含3個(gè)測溫傳感器)。②通信方式為RS485接口(光電隔離)1個(gè)，433M無線接口1個(gè)，網(wǎng)絡(luò)接口1個(gè)，通信協(xié)議為Modbus-tcp，300米可有效接收同一配電室（無墻壁阻擋）。④接收間隔為1s。⑤IO端口容量為2路繼電器輸出(報(bào)警、預(yù)警輸出)。⑥工作電源為AC/DC220V，功耗不超過10W，工作溫度為-20～85℃。⑦事件記錄為循環(huán)記錄報(bào)警事件。⑧溫度門限為每個(gè)柜可單獨(dú)設(shè)置報(bào)警值和預(yù)警值。

3測溫后臺(tái)功能特點(diǎn)

溫度測量后臺(tái)為工業(yè)控制計(jì)算機(jī)。溫度測量系統(tǒng)采用B/S結(jié)構(gòu)，使用瀏覽器直接檢查溫度測量點(diǎn)的溫度。除了安裝瀏覽器顯示插件外，還不需要安裝額外的客戶端程序。

（1）可通過后臺(tái)實(shí)時(shí)直觀地觀察開關(guān)柜內(nèi)斷路器插頭、電纜接頭等電氣接頭的運(yùn)行溫度變化。

（2）通過收到的所有現(xiàn)場檢測數(shù)據(jù)，可自動(dòng)生成開關(guān)柜內(nèi)一次插頭和電纜接頭zhi定時(shí)間段的溫度變化趨勢、歷史事件統(tǒng)計(jì)、所需的曲線圖和圖表。

（3）報(bào)警溫度可根據(jù)用戶實(shí)際情況設(shè)置，到達(dá)預(yù)警值和報(bào)警值的監(jiān)測點(diǎn)可彈出報(bào)警窗口，并提示語音報(bào)警。設(shè)置報(bào)警值的方法如下：預(yù)警溫度（超過上限）、報(bào)警溫度(超上限)、某點(diǎn)溫度超三相溫差大(橫向?qū)Ρ瘸?、溫度突然變化（趨勢超限）。

（4）可保存溫度數(shù)據(jù)、報(bào)警溫度、時(shí)間等參數(shù)，實(shí)現(xiàn)歷史數(shù)據(jù)查詢。

三無線測溫技術(shù)的優(yōu)點(diǎn)

1溫度傳感器采用無線傳輸技術(shù)傳輸數(shù)據(jù)，比傳統(tǒng)的接線方式更安全。傳統(tǒng)的硬接線通信不僅接線復(fù)雜，而且?guī)砀蓴_、高壓擊穿等危險(xiǎn)。電廠選擇無線傳輸技術(shù)收集斷路器溫度數(shù)據(jù)，可簡化現(xiàn)場硬接線，提高系統(tǒng)安全性能。

2現(xiàn)場設(shè)置集中顯示裝置，每個(gè)溫度測量通道可單獨(dú)設(shè)置預(yù)警和報(bào)警固定值，并輸出干接頭。為了方便斷路器溫度的收集，在各配電室安裝集中顯示裝置。該裝置具有超溫聲光報(bào)警、干接頭報(bào)警、檢查等功能，可獨(dú)立設(shè)置各組測量點(diǎn)的名稱和溫度閥值。當(dāng)檢測到的溫度超過設(shè)定的閥值時(shí)，自動(dòng)發(fā)出溫度報(bào)警信息，并可根據(jù)不同的報(bào)警狀態(tài)調(diào)整報(bào)警水平（報(bào)警和應(yīng)急報(bào)警），快速通知維修人員及時(shí)處理故障。

3實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程服務(wù)器與計(jì)算機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)的通信，方便上位機(jī)的實(shí)時(shí)監(jiān)控、查詢和分析。通過開發(fā)配置后臺(tái)服務(wù)器與計(jì)算機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)的通信，實(shí)現(xiàn)計(jì)算機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)上位機(jī)的實(shí)時(shí)監(jiān)控、查詢和分析功能。通過比較，及時(shí)掌握設(shè)備的運(yùn)行趨勢，發(fā)現(xiàn)隱患并處理，有效避免電氣設(shè)備絕緣老化造成的短路、燒毀事故和開關(guān)柜火災(zāi)。

四安科瑞無線測溫監(jiān)測系統(tǒng)及產(chǎn)品在開關(guān)柜中的應(yīng)用

1應(yīng)用場景

Acrel-2000T無線溫度測量監(jiān)測系統(tǒng)是我公司根據(jù)電力設(shè)備安全要求，總結(jié)國內(nèi)外研究生產(chǎn)的先進(jìn)經(jīng)驗(yàn)，專門開發(fā)的新一代無線溫度測量監(jiān)測系統(tǒng)。該系統(tǒng)具有超溫報(bào)警等功能，可幫助值班人員盡快發(fā)現(xiàn)問題，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)行提供了新的解決方案。

2主要功能

電氣接觸在線溫度測量裝置適用于高低壓開關(guān)柜內(nèi)電纜接頭、斷路器接頭、閘門開關(guān)、高壓電纜中間頭、干變壓器、低壓大電流等設(shè)備的溫度監(jiān)測，防止氧化、松動(dòng)、灰塵等因素導(dǎo)致接觸電阻過大，提高設(shè)備安全，及時(shí)、持續(xù)、準(zhǔn)確地反映設(shè)備運(yùn)行狀態(tài)，降低設(shè)備事故率。

數(shù)據(jù)采集與處理(模擬量、開關(guān)量、電度、SOE、定值）

控制操作(斷路器、隔離開關(guān)、分接頭、復(fù)歸)

報(bào)警處理功能(設(shè)備狀態(tài)異?；蚬收?、測量值越限、聲音、顏色、閃爍)

SOE事件順序記錄(分開關(guān)閉記錄、保護(hù)和自動(dòng)裝置動(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)庫定義修改、報(bào)警確認(rèn)、二次開發(fā)、事故記錄檢索、在線設(shè)備管理)

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

3現(xiàn)場圖片

4測溫產(chǎn)品選型

5結(jié)束語

洪江電廠廠用400V低壓系統(tǒng)改造中，建成了一套400V低壓大電流斷路器無線測溫系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)了對(duì)洪江電廠大部分大負(fù)荷斷路器的24小時(shí)不間斷監(jiān)測，可及時(shí)發(fā)現(xiàn)廠用400V低壓系統(tǒng)重要斷路器的關(guān)鍵部位老化、插接不良、接頭松動(dòng)、表面氧化、電化腐蝕、過負(fù)荷等不安全運(yùn)行狀態(tài)，提高了廠用400V低壓系統(tǒng)安全運(yùn)行水平。目前，該測溫系統(tǒng)運(yùn)行穩(wěn)定，多次及時(shí)發(fā)現(xiàn)機(jī)旁動(dòng)力屏及直流盤室動(dòng)力盤斷路器發(fā)熱現(xiàn)象并進(jìn)行處理，確保了電廠的安全穩(wěn)定運(yùn)行。

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