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基于物聯(lián)網(wǎng)無線測(cè)溫產(chǎn)品在電廠的應(yīng)用

瀏覽次數(shù):1090更新日期:2020-08-11

徐霜
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)手段無法實(shí)現(xiàn)有效監(jiān)管。因此,文章開發(fā)了一套區(qū)域電纜實(shí)時(shí)在線無線測(cè)溫預(yù)瞽系統(tǒng),實(shí)現(xiàn)對(duì)區(qū)域的電纜溫度及周圍環(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:無線傳感技術(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)溫度在線監(jiān)測(cè)是保證電網(wǎng)安全運(yùn)行的重要內(nèi)容。區(qū)域電纜溫度在線監(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,僅獲得線路的局部溫度。無線式溫度在線檢測(cè)裝置用無線電波進(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。采用無線溫度監(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)高壓開關(guān)及母線接頭上,可記錄高壓開關(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. 無線測(cè)溫傳感系統(tǒng)設(shè)計(jì)

1.1 無線測(cè)溫傳感系統(tǒng)方案設(shè)計(jì)

無線測(cè)溫在線監(jiān)測(cè)系統(tǒng),利用電纜上的無線溫度傳感器實(shí)現(xiàn)對(duì)電纜溫度在線監(jiān)測(cè),并通過在電纜溝布設(shè)無線水位傳感器,實(shí)現(xiàn)對(duì)幌溝內(nèi)浸水狀況在線監(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)利用無線氧氣傳感器對(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),通過無線信道傳輸?shù)交?,基站通過RS-485(以太網(wǎng)、3G/4G網(wǎng)絡(luò))總線將數(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)在線監(jiān)測(cè)。無線測(cè)溫系統(tǒng)架構(gòu)框圖如圖1所示。

1.2 無線測(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)行無線傳輸通信;無線溫度傳感器采用近距離非接觸式無線紅外溫度傳感器;無線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;無線接收基站能接收各類傳感器,無線接收基站具有集中總線式電源供電及通信的功能。

 

2. 無線溫度在線監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的應(yīng)用

2.1 無線在線監(jiān)測(cè)預(yù)警系統(tǒng)總體設(shè)計(jì)

某火力發(fā)電廠在#16KV電纜夾層安裝溫度、濕度、氧量無線監(jiān)測(cè)系統(tǒng),在#2、#3、#4磨煤機(jī)較覽橋架加裝無線溫度監(jiān)測(cè)系統(tǒng);在#3、#4空冷島電纜隧道安裝溫度、濕度、氧量及水位無線監(jiān)測(cè)系統(tǒng);并開展事故預(yù)警、環(huán)境狀態(tài)判斷、劣化趨勢(shì)分析研究。無線溫度在線監(jiān)測(cè)系統(tǒng)主要由無線溫度傳感器、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)目無線測(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)無線溫度傳感器、14個(gè)無線溫濕度傳感器、10只無線氧氣傳感器、8個(gè)無線水位傳感器構(gòu)成。

(1)電纜夾層無線監(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);無線溫濕度傳感器2個(gè);基站1個(gè)。

(2)磨煤機(jī)電纜橋架無線監(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)空冷島電纜隧道無線監(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)目采用無線傳感器完成了對(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)在線監(jiān)測(cè),并通過軟件分析,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. 安科瑞無線測(cè)溫監(jiān)控系統(tǒng)及在線測(cè)溫產(chǎn)品介紹

3.1系統(tǒng)介紹

Acrel-2000T無線測(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)的先進(jìn)經(jīng)驗(yàn),專門研制出的新一代無線測(cè)溫監(jiān)控系統(tǒng)。本系統(tǒng)具有超溫告警等功能,可以幫助值班人員盡早發(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)行提供了全新的解決方案。

3.2結(jié)構(gòu)圖

名稱

外形

參數(shù)說明

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)取電無線溫度傳感器

安裝于斷路器觸頭、母排、電纜搭接點(diǎn)等大電流處,采集溫度量并通過無線方式傳輸?shù)膫鞲衅鳌?/p>

目前無線溫度傳感器有兩款:

 

名稱

外形

參數(shù)說明

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

外形

參數(shù)說明

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

外形

參數(shù)說明

安裝方式

ARTM-Pn

 

面框96*96*17mm,深度65mm;開孔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。

面板開孔,嵌入式安裝

 

ASD300/320

 

面框237.5*177.5*15.3mm,深度67mm;開孔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。

面板開孔,嵌入式安裝

 

ATP007

ATP010

 

面框226.5*163*6mm,深度70mm;開孔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。

面板開孔,嵌入式安裝

 

4. 結(jié)論

采用無線傳感技術(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。

無線傳感監(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)在火電廠基建物資倉儲(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)無線傳感產(chǎn)品在火電廠區(qū)域的應(yīng)用

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