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淺析無線測溫裝置在低壓大電流斷路器上的應用及產(chǎn)品選型

時間:2023/5/23閱讀:811
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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用,通過安裝無線溫度測量預警系統(tǒng)解決了大電流設備故障給電廠安全生產(chǎn)帶來的問題,在確保電廠安全運行方面發(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,低壓大電流供電設備隨處可見。在長期運行過程中,由于低壓母線表面氧化腐蝕、緊固螺栓松動、斷路器插件老化、制造、運輸、安裝不良等問題,接觸電阻過大,設備過熱。如果不能監(jiān)測這些加熱部位的溫度,使其不能及時維護,則加熱情況將進一步惡化,可能導致斷路器爆炸、火災、開關(guān)柜燒毀,造成惡性事故,造成重大經(jīng)濟損失。及時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確的信息,將是電廠實現(xiàn)長期安全運行的重要保證。

洪江電廠配備6臺單機45MW燈泡貫流機組,總裝機容量270MW,投產(chǎn)時為國內(nèi)單機容量燈泡貫流機組。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,已運行13年。隨著運行壽命的延長和設備的老化,近年來斷路器插件與母線接觸不良,導致斷路器插件在大負荷下燒焦變形。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小時不間斷監(jiān)測,這些缺陷的發(fā)現(xiàn)有一定的滯后時間。此外,檢測點多,檢測位置復雜,人工測溫費時費力,甚至威脅到測溫人員的人身安全。

2014年下半年,洪江電廠決定對公共工廠進行400V低壓系統(tǒng)改造。為提高設備自動化水平,實現(xiàn)24小時不間斷在線監(jiān)測和自動報警,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險,采用“溫度在線監(jiān)測裝置”+實現(xiàn)工廠400V低壓系統(tǒng)溫度實時監(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)絡等通信方式連接。系統(tǒng)管理采集的數(shù)據(jù),定期存儲在數(shù)據(jù)庫中,根據(jù)用戶要求記錄實時數(shù)據(jù)庫中的信息,形成歷史數(shù)據(jù)庫,可提供分、時、日曲線顯示、報表打印、超溫記錄,并及時發(fā)出報警信號;支持數(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。系統(tǒng)框圖如圖1所示。

圖1.jpg

圖1系統(tǒng)框架

2無線測溫系統(tǒng)主要設備設備

(1)無線溫度傳感器。在每個需要監(jiān)測溫度的節(jié)點上安裝一個無線溫度傳感器。傳感器每隔一段時間自動測量節(jié)點的溫度,并發(fā)送到集中顯示裝置。

(2)集中顯示裝置。自動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的讀取命令后將收到的數(shù)據(jù)上傳到溫度測量后臺。

(3)溫度測量背景。溫度測量背景是一臺工業(yè)控制計算機,用于定期讀取和存儲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)每個溫度探頭的ID號需要記錄每個無線溫度傳感器的安裝位置,并與號碼一起存儲在溫度測量背景數(shù)據(jù)庫和集中顯示裝置中。無線溫度傳感器每隔一定時間自動發(fā)射一次監(jiān)測點的溫度數(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)測點大的電廠,提高電廠自動化程度,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,而且減少了對電廠安全運行的影響,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,對人體無害,對周圍設備無電磁干擾,符合FCC標準和國家無線管理規(guī)定。

(3)無線溫度傳感器技術(shù)指標。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,而且減少了對電廠安全運行的影響,大大提高了系統(tǒng)的安全性和靈活性,在高溫高濕環(huán)境下具有很強的長期穩(wěn)定性。②可擴展性,每個溫度測量接收通信終端接收容量為100個溫度測量電路(每個電路包含3個溫度測量傳感器),為未來擴展留下足夠的空間,無需添加新的接收裝置。③儀器內(nèi)部有EEPROM,設定參數(shù)不丟失;Watchdog芯片,程序運行自動復位;RTC實時鐘;以太網(wǎng)接口。④測量值由高亮度TFT液晶顯示屏直接顯示,報警溫度設定值直接設置在面板上。⑤當沒有傳感器信號時,自動檢測傳感器并自動關(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在不受其他設備影響的情況下,能準確識別和接收探頭發(fā)出的溫度信號。

(2)集中顯示裝置技術(shù)指標。①每個接入測溫點數(shù)為每個接入100個電路(每個電路包含3個測溫傳感器)。②通信方式為RS485接口(光電隔離)1個,433M無線接口1個,網(wǎng)絡接口1個,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(報警、預警輸出)。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)記錄報警事件。⑧溫度門限為每個柜可單獨設置報警值和預警值。

3測溫后臺功能特點

溫度測量后臺為工業(yè)控制計算機。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)可通過后臺實時直觀地觀察開關(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),可自動生成開關(guān)柜內(nèi)一次插頭和電纜接頭zhi定時間段的溫度變化趨勢、歷史事件統(tǒng)計、所需的曲線圖和圖表。

(3)報警溫度可根據(jù)用戶實際情況設置,到達預警值和報警值的監(jiān)測點可彈出報警窗口,并提示語音報警。設置報警值的方法如下:預警溫度(超過上限)、報警溫度(超上限)、某點溫度超三相溫差大(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)、報警溫度、時間等參數(shù),實現(xiàn)歷史數(shù)據(jù)查詢。

三無線測溫技術(shù)的優(yōu)點

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雜,而且?guī)砀蓴_、高壓擊穿等危險。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)場設置集中顯示裝置,每個溫度測量通道可單獨設置預警和報警固定值,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警、干接頭報警、檢查等功能,可獨立設置各組測量點的名稱和溫度閥值。當檢測到的溫度超過設定的閥值時,自動發(fā)出溫度報警信息,并可根據(jù)不同的報警狀態(tài)調(diào)整報警水平(報警和應急報警),快速通知維修人員及時處理故障。

3實現(xiàn)遠程服務器與計算機監(jiān)控系統(tǒng)的通信,方便上位機的實時監(jiān)控、查詢和分析。通過開發(fā)配置后臺服務器與計算機監(jiān)控系統(tǒng)的通信,實現(xiàn)計算機監(jiān)控系統(tǒng)上位機的實時監(jiān)控、查詢和分析功能。通過比較,及時掌握設備的運行趨勢,發(fā)現(xiàn)隱患并處理,有效避免電氣設備絕緣老化造成的短路、燒毀事故和開關(guān)柜火災。

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

1應用場景

Acrel-2000T無線溫度測量監(jiān)測系統(tǒng)是我公司根據(jù)電力設備安全要求,總結(jié)國內(nèi)外研究生產(chǎn)的先進經(jīng)驗,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)的安全運行。為電力設備的安全、經(jīng)濟、可靠運行提供了新的解決方案。

 

場景.jpg

 

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、低壓大電流等設備的溫度監(jiān)測,防止氧化、松動、灰塵等因素導致接觸電阻過大,提高設備安全,及時、持續(xù)、準確地反映設備運行狀態(tài),降低設備事故率。

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、復歸)

報警處理功能(設備狀態(tài)異?;蚬收稀y量值越限、聲音、顏色、閃爍)

SOE事件順序記錄(分開關(guān)閉記錄、保護和自動裝置動作順序記錄)

遠動功能(為調(diào)度中心提供相關(guān)運行數(shù)據(jù)和設備狀態(tài))

時鐘同步(北斗GPS納秒級,滿足間隔層子系統(tǒng)標準時鐘誤差不大于1ms)

人機聯(lián)系與運行管理(控制、查看、數(shù)據(jù)庫定義修改、報警確認、二次開發(fā)、事故記錄檢索、在線設備管理)

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

3現(xiàn)場圖片

圖片.jpg

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),實現(xiàn)了對洪江電廠大部分大負荷斷路器的24小時不間斷監(jiān)測,可及時發(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、表面氧化、電化腐蝕、過負荷等不安全運行狀態(tài),提高了廠用400V低壓系統(tǒng)安全運行水平。目前,該測溫系統(tǒng)運行穩(wěn)定,多次及時發(fā)現(xiàn)機旁動力屏及直流盤室動力盤斷路器發(fā)熱現(xiàn)象并進行處理,確保了電廠的安全穩(wěn)定運行。


 

參考文獻

[1]耿宇濤,李剛,信明貴.無線測溫計數(shù)在變電站中的應用[J].硅谷,2011(4):24.

[2]何葵東,簡孝林,吳杰.無線測溫技術(shù)在低壓大電流斷路器上的應用.

[3]安科瑞用戶變電站綜合自動化與運維解決方案.2020.01月版.

[4]安科瑞企業(yè)微電網(wǎng)設計與應用手冊.2022.5月版.

 

 

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