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        文章詳情

        電力設備溫升預警系統技術方案

        日期:2022-02-04 05:34
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        摘要: 電力設備溫升預警系統技術方案 一、方案背景 在電能的傳輸過程中,有許許多多的連接點,也就是我們俗稱的接頭,接頭發熱一直是影響電力系統安全供電的一個重要難題。多年的運行經驗表明90%以上的電力設備故障都是由于接頭故障引發的。分析表明,金屬腐蝕、被覆層失效、接頭壓力失當、金屬磨損、接觸電阻、過負荷等因素引起的接頭溫度過高,是造成接頭處接觸不佳,發熱的主要原因。因此,如果能夠在線有效自動監測各連接點的溫度,一旦出現溫度異常情況,立刻上傳報警,通知維護人員及時排除隱患,把故障消除在萌芽狀態,...

        電力設備溫升預警系統技術方案

        一、方案背景
        在電能的傳輸過程中,有許許多多的連接點,也就是我們俗稱的接頭,接頭發熱一直是影響電力系統安全供電的一個重要難題。多年的運行經驗表明90%以上的電力設備故障都是由于接頭故障引發的。分析表明,金屬腐蝕、被覆層失效、接頭壓力失當、金屬磨損、接觸電阻、過負荷等因素引起的接頭溫度過高,是造成接頭處接觸不佳,發熱的主要原因。因此,如果能夠在線有效自動監測各連接點的溫度,一旦出現溫度異常情況,立刻上傳報警,通知維護人員及時排除隱患,把故障消除在萌芽狀態,就能達到防患于未然的目的。
         發電廠、變電站的高壓開關柜中眾多高壓電氣設備連接點是電力輸送*薄弱環節,這些環節的實質問題就是連接點發熱。隨著負荷的增大,連接點發熱已形成惡性循環:溫升、膨脹、收縮、氧化,如此循環使接觸電阻增大*終導致觸點接觸不佳而發熱。這些發熱部件的溫度無法實時監測,*終釀成了火災事故。
        近年來,在電廠和變電站時常發生因開關柜發熱造成火災和大面積的停電事故。通過監測開關柜內觸點溫度的運行情況,可有效防止開關柜的火災發生,但由于開關柜特有結構,無法進行人工巡查和測溫。如何解決開關柜等電氣設備發熱的實時監測是杜絕此類事故發生的關鍵。為此我們提出了建立電力設備溫升預警系統機制的觀念,利用小巧的測溫終端和無線射頻技術對易發熱部位進行實時監測,保證電力設備的安全穩定運行。
         
        二、電力設備溫升預警系統介紹
          2.1系統簡介
        深圳拓普瑞電子有限公司率先將無線射頻模塊和溫度傳感器相結合,開發了一套基于無線通訊的電力設備溫升預警系統。它由無線溫度傳感器,測溫終端,數據終端和監測管理中心等部分組成。集計算機數據管理技術、無線通信技術、溫度傳感技術等于一體,克服了高電壓、強電場的干擾,可以全天候監測高壓電力設備溫度,具有溫度越限報警,溫度變化趨勢分析顯示,實時查詢測溫點溫度、歷史報警分析等功能。真正做到了溫度遠距離遙測,為電力設備狀態檢修提供可靠依據,對保證電力設備安全運行有重大的意義。
             
        1 測溫系統結構圖
        2.2系統適用范圍
        1、電力電纜接頭測溫
                                              
        圖2 電纜測溫圖
        可監測電纜接頭的溫度,地下電纜溫度、電廠電纜溝熱點監測,電纜分支箱內接頭開關等設備的溫度監測。
         
         
         
         
         
        2、高壓開關柜系統測溫
                                               
        圖3 開關柜測溫圖
        可監測高壓開關柜內開關觸點、母排接頭、電纜接頭等設備的溫度。
        3、變電站測溫
                                                 
        圖4 變電站刀閘測溫圖
           變電站內變壓器及其連接件設備的溫度
           變壓器套管線夾溫度監測
           變電站母排接頭溫度監測
           變電站高壓互感器等連接點測溫
         
         
         
         
        4、箱式變電站測溫
                                          
        圖5 箱式變測溫圖
           箱式變電站母排接頭,電纜接頭等。
        2.3硬件組成
        該系統由無線測溫終端、測溫數據終端、監測管理中心等組成。
        1、無線溫度終端:
                                             
        圖6 測溫終端
        無線溫度終端由溫度測量單元、控制單元、無線傳輸模塊構成。采用低功耗CPU技術,每個傳感器終端有一個固定編號。相互間不會產生干擾,不受高壓電場干擾,可以準確將信息發送給數據終端。外殼是絕緣塑料,并由絕緣材料密封。體積小、重量輕。
        2、無線測溫數據終端:
                                                     
        圖7 測溫數據終端
        無線測溫數據終端自動接收測溫終端所發送的溫度數據。數據終端可以顯示報警點和溫度數據。并可以通過GSM/GPRS上傳到監測管理中心。
        測溫終端可以安裝在開關柜、箱變、分支箱里,或放置在變電站里。
        3、監測管理中心:
                
        圖8 測溫系統主站
        監測管理中心由通信交換機、工控機、管理軟件組成。
        ?        無線測溫終端可以把溫度數據通過GSM/GPRS發送到交換機上,交換機通過串口線將數據發給工控機,實現在后臺設備上顯示、報警。
        ?        每個管理中心可以監測6萬個測溫終端。
        ?        管理軟件可以顯示上傳監測點溫度,用曲線顯示監測點溫度變化過程,查詢記錄。
        2.4報警方式實現
        1、溫差變化率過大報警:即前10s和后10s檢測的溫度值如果大于5℃(這個值可按具體情況設置),立刻報警。
        2、 溫度越限報警:在測溫終端中設定一個值,一旦設備超過設定溫度,立刻報警。
         
         
         
         
         
         
         
        2.5系統軟件
        1、軟件主界面(詳見下圖)。
        圖9 電力設備溫升預警系統軟件主界面
         
        2、軟件功能
        ?        設置是否發送報警信息,是否帶參數
        ?        設置圖形報警、聲音報警
        ?        定時短信配置
        ?        圖形分析:
        u      生成曲線圖
        u      生成分布圖
        u      生成比例圖
        u      生成參數表格
        ?        報警查詢
        u      查詢以往所有線路的報警日志,可使用多種查詢條件,如按日期查詢、按線路查詢、按相序查詢、按報警值查詢、按故障類型查詢等,并可實現多種查詢條件組合查詢
        u      報警日志可以導出以Excel表格形式保存
        u      **報警日志,默認按線路**,可以全部**,也可以按條件**
        u      直接打印報警日志
        u      系統運行時間較長,報警日志記錄數據較多時,系統將對以往的數據進行轉儲,轉儲的數據可通過歷史查詢功能進行查詢
        3、 軟件的融合性
        電力設備溫升預警系統軟件可以與我公司的智能化配網監測管理系統進行有效的融合,可與線路故障監測系統、變壓器防盜系統、線路狀態在線監測系統等進行融合,實現一套完整的電網監測解決方案。
        三、產品優勢
        1從數據處理的角度比較
        電力設備溫升預警系統具有專家系統的功能,軟件可以對每個被檢測設備(例如母排,變壓器等)建立檔案,通過收集大量的歷史數據,建立設備正常運行的溫度范圍,一旦溫度超出正常范圍即發出預警報告。
        專家系統不僅可以縱向比較歷史數據,還可以橫向比較不同監測點的數據,根據對比及時對異常的設備發出預警。專家系統的應用,真正實現了溫度監測的預警功能,而不是簡單的溫度測量。
        紅外測溫儀只是簡單的測溫,對于溫度值必須要有經驗的人員作分析工作,才能發現設備是否存在問題。
        2從功能方面比較
        電力設備溫升預警系統可以定時上傳溫度值,還能及時對溫升過大和溫度越界進行報警。用戶通過溫度預警系統可以調取每個被監測設備的實時溫度值。
        紅外測溫儀,只是測量溫度的工具,需手動測量,人工記錄。
        3從適用范圍比較
        電力設備溫升預警系統可以監測任何隱蔽角落、人力監測不到的溫度點,做到全方位的監測。例如可以檢測某些有高壓、人無法接近的節點;還有某些存在有害氣體的設備的測溫等。
        紅外測溫儀需要人為測量,許多狹窄、密閉的空間,人員無法進入,不能做到溫度點的**監測,留下了測溫死角。
        4從自動化程度比較
        電力設備溫升預警系統可以24小時不間斷地監測被測點溫度,實現了溫度監測的自動化,節省了人力查詢,可以根據設備溫度變化及時發現設備存在的故障隱患。
        使用紅外測溫儀需要人工巡視檢測大量設備,勞動強度大、受測量距離影響比較大。如果測溫時間不定期,則不能及時發現設備故障隱患,不能做到科學有效的預警和管理,效率較低。
        5從系統角度比較
        電力設備溫升預警系統是一套自動化的溫度管理系統,按照電力行業的軟件習慣分層設計,可以與配電管理系統等軟件融合,大大提升現代化管理程度。
        紅外測溫儀只是一個簡單的測溫工具,沒有配套的管理軟件。在指導紅外作業及整理數據時不規范,容易流于形式,起不到應有的效果。
        6從傳輸方式上比較
        電力設備溫升預警系統是通過無線射頻技術把檢測到的數據發送給接收終端,無需重新安裝光纖,增加連接線,不會對其他設備產生干擾,安裝方便,絕緣安全,造價低。
        光纖測溫采用光纖傳遞信號,安裝不方便,增加了連接線,造價高,光纖還有易折、不耐高溫等特點。
        四、系統特點
        電廠和變電站頻繁發生接頭過熱事故,造成火災和大面積的停電事故,解決接點溫度在線實時監測是杜絕此類事故發生的關鍵。通過監測各接點溫度的變化情況,可有效防止設備因發熱引起的火災發生,這種方法可以有效的解決開關柜等特定的高壓密閉結構溫度檢測的問題,從而實現對整個系統中電力設備溫度的實時在線監測,保證高壓開關柜安全運行。
        電力設備溫升預警系統集計算機數據管理技術、無線通信技術、溫度傳感技術等于一體,解決了高電壓、強電場干擾,可以全天候監測電力高壓設備溫度,在溫度越限可以報警,具有溫度變化分析顯示功能。真正做到了溫度遠距離遙測,把故障消除在萌芽狀態,使供電系統達到安全供電的目的。
        其主要特點如下:
        1實時性:可以在線監測溫度變化,不用到現場測量
        2功耗低:終端采用低功耗設計,可以穩定使用8年
        3**性:溫度測量精度可以達到0.5℃
        4安全性:沒有導線連接、絕緣安裝,不用現場維護,安裝方便
        5高效益:可以節約購買昂貴的測溫儀器費用,可以節約人力,減少設備維護費用,提高工作效率,實現電力運行遙測自動化。
        五、組網方案
         
         
         
         
        5.1終端與主站通訊方式選擇
        GPRS通信方式

        10 GPRS通信簡圖
        測溫數據終端可以通過GPRS移動網絡接入Internet,并和系統主站服務器之間建立點到點的數據連接,如上圖所示。
        GPRS通信方式只要將SIM卡開通GPRS業務即可,它可在GPRS通道無法建立時使用SMS將數據進行遠傳,可靠性較高。但此通信方式必須在有GPRS基站覆蓋范圍內才可使用,且必須在局端為系統主站申請固定IP以便建立路由。
        光纖通信方式
        11光纖通信簡圖
        測溫數據終端可以通過RS232/RS485串口或者協議轉換后接入光端機,通過光纖與遠端的系統主站服務器之間建立數據連接,如上圖所示:
        光纖通信不依賴移動網,數據傳輸可靠性高、實時性好、安全性好,但由于RS232/RS485串口通信距離的限制,只適合測溫數據終端與光端機距離較近的系統。
        如果光端機不提供RS232/RS485接口,需要額外安裝轉換適配器進行協議轉換和速率適配,增加了系統復雜度,降低了穩定性。
        六、安裝實施方案
        6.1系統配置選型
        根據該項目的實際情況及需求,在本方案中進行如下配置選型:
        6-1系統配置表
        序號
        型號
        名稱
        說明
        配置
        單位
        數量
        1
        TP系列
        測溫終端
        銅排型
        標配
         
        電纜線
         
        2
        TP系列
        測溫數據終端
        GPRS
        標配
         
        RS-485
         
        RS-232
         
        3
        TP系列
        附件(485電纜、電源線等)
         
        標配
        視用戶現場情況而定
        4
        TP系列
        濕度傳感器
         
        可選
         
        5
        TP系列
        凝露傳感器
         
        可選
         
        6
        TP系列
        防雨機箱
         
        可選
         
        7
        TP系列
        PT取電裝置
        含蓄電池
        可選
         
        6
        TP系列
        通信交換機
         
        標配
         
        7
        工控機
        應用服務器
         
        標配
         
        8
        TP系列
        UPS電源
        標配
         
        9
        TP系列
        系統軟件
        標配
         
         
         
         
         
         
        6?2系統參數設定表
        序號
        參數名稱
        單位
        參數值
        說明
        1
        定時上傳周期
        分鐘
        120(默認)
         
        2
        定時采集周期
        分鐘
        10(默認)
         
        3
        溫度越限報警門限
        70(默認)
         
        4
        溫度突變越限門限
        ℃/秒
        5/10秒(默認)
         
        6-3終端取電方式選擇表
        序號
              設備名稱
        供電方式
        備注
        1
        測溫數據終端
        PT取電+蓄電池/市電供電
         
         
         
         
         
         
         
         說明:
        測溫終端按只進行統計;
        一臺測溫數據終端一般支持接收和上傳50個測溫終端數據;
        測溫終端至測溫數據終端的直線可視距離一般不超過100米;
         
        6.2系統安裝方案
        本項目所涉及的現場概況:
        系統的終端裝置的布點方案為:
        終端裝置安裝分布如下圖所示:
        測溫終端詳細安裝位置如下表所示:
        序號
        設備名稱
        安裝位置
        所屬數據終端號
        作用
        備注
         
         
         
         
         
         
         
         
         
         
         
         
         
         
         說明:
        測溫終端需在備注中說明安裝的方式;
        所屬數據終端號用來區分不同的數據終端。

         

        滬公網安備 31010102004822號

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