開關(guān)柜無線測溫系統(tǒng):智能化賦能,精益化降本
發(fā)電廠、變電站的高壓開關(guān)柜在電力系統(tǒng)中起著發(fā)電、輸電、配電和電能轉(zhuǎn)換過程中開合、控制和保護(hù)作用。隨著電網(wǎng)設(shè)備技術(shù)的發(fā)展,高壓開關(guān)柜也得到廣泛的使用。溫度是表征開關(guān)柜運(yùn)行正常的一個重要參數(shù),開關(guān)柜在長期運(yùn)行過程中,開關(guān)的觸點(diǎn)和母線連接等部位因老化導(dǎo)致接觸電阻過大而發(fā)熱,而這些發(fā)熱部位的溫度很難監(jiān)測,并且由于高壓開關(guān)柜的密閉性,因此難以測量運(yùn)行中柜內(nèi)接(觸)頭的實(shí)際溫度,如不及時發(fā)現(xiàn)并處理接(觸)頭過熱性缺陷,嚴(yán)重威脅電力安全生產(chǎn)。開關(guān)柜設(shè)備長期的超溫運(yùn)行,會降低設(shè)備的性能及使用壽命,引發(fā)設(shè)備故障,影響電網(wǎng)的正常運(yùn)行,甚至引起電氣火災(zāi),造成巨大經(jīng)濟(jì)損失。
高壓開關(guān)柜的溫度在線監(jiān)測越來越得到用戶的認(rèn)可和重視,目前感應(yīng)取電無線測溫系統(tǒng)在高壓開關(guān)柜上得到廣泛應(yīng)用,無線測溫傳感器安裝維護(hù)方便,組網(wǎng)簡單,實(shí)時在線,可以代替?zhèn)鹘y(tǒng)的人工定期巡檢的方式,及時發(fā)現(xiàn)電力設(shè)備的溫度異常,保證設(shè)備安全運(yùn)行。
概述:
開關(guān)柜無線測溫系統(tǒng)主要由無線溫度傳感器、無線溫度監(jiān)測裝置、無線測溫監(jiān)測主機(jī)及軟件系統(tǒng)等組成,實(shí)現(xiàn)高壓開關(guān)柜關(guān)鍵電氣部位的溫度在線監(jiān)測。
1、開關(guān)柜無線測溫傳感器的設(shè)計(jì)
無線測溫傳感器的感應(yīng)電源采用小CT磁飽和技術(shù)由一次電流感應(yīng)出電源。充分利用高壓開關(guān)柜內(nèi)三相母線電流產(chǎn)生的大量電磁能,根據(jù)電流互感器模型進(jìn)行設(shè)計(jì)。當(dāng)通過電流保持在3A-5000A之間,感應(yīng)電源即可不間斷提供給傳感器穩(wěn)定的工作電壓,消除了電池供電需要停電更換的弊端,大大減少了維護(hù)工作量。
能量來源:傳感器利用一次回路電流取電,能量供給遠(yuǎn)遠(yuǎn)不斷,溫度采樣速率隨意設(shè)定。
超低功耗設(shè)計(jì):主芯片采用美國TI公司,功耗低,低可至0.03mw,區(qū)別于傳統(tǒng)的感應(yīng)供電,不存在發(fā)熱現(xiàn)象。
溫度傳感器一次回路取能范圍大大加寬:只用2a就可啟動,高至10000A,完全滿足現(xiàn)有市場的開關(guān)柜負(fù)荷要求(現(xiàn)有市場的開關(guān)柜設(shè)計(jì)負(fù)荷高可至6000A),基本無盲區(qū)。
外觀設(shè)計(jì):超精小化設(shè)計(jì),適合所有的開關(guān)柜及電纜接頭等多種部位的溫度監(jiān)測,無需根據(jù)不同測溫位置,不同開關(guān)負(fù)荷選用不同規(guī)格尺寸,不同技術(shù)參數(shù)的傳感器,大大節(jié)省了供貨難度和供貨時間,同時現(xiàn)場安裝更方面快捷,大大縮短了現(xiàn)場安裝時間。
測溫元件:采用耐高溫、高精度熱敏電阻,測溫范圍寬至-40℃~+200℃,精度 ±1% 。
2、開關(guān)柜無線測溫傳感器的軟件設(shè)計(jì)
無線測溫傳感器的軟件采用C語言進(jìn)行編程,編程需要注意規(guī)范,代碼簡潔易讀,傳感器為低功耗設(shè)計(jì),需要控制好整個電路系統(tǒng)的功耗,及時對單片機(jī)和外設(shè)進(jìn)行休眠或電源關(guān)斷,使得系統(tǒng)空閑時電流消耗不超過2uA。
為了保障傳感器系統(tǒng)的可靠運(yùn)行,需要正確配置單片機(jī)的看門狗,保證不會出現(xiàn)傳感器死機(jī)的情況。此外還要防止傳感器通信碰撞,提高通信抗干擾性能,采用隨機(jī)延時的算法進(jìn)行溫度上報,并對通信數(shù)據(jù)進(jìn)行CRC校驗(yàn),濾除異常數(shù)據(jù)。
3、無線測溫傳感器的主要性能與安裝
按照以上的原理和方法設(shè)計(jì)出的無線測溫傳感器ZRDTS-6,可在一次回路電流在5~5000A范圍內(nèi)取電工作,每15秒(時間可以根據(jù)用戶需求設(shè)置)進(jìn)行一次測量發(fā)熱點(diǎn)溫度并無線上傳至柜面安裝的顯示單元。傳感器溫度測量范圍為-50℃~+125℃,精度高達(dá)±1℃,測溫分辨率0.1℃,體積小巧,安裝方便,抗干擾性能強(qiáng),廣泛應(yīng)用于高壓柜電氣接頭測溫。
下圖為安裝圖片
5、無線測溫接收裝置主要功能
可用于高壓開關(guān)柜觸點(diǎn)及接點(diǎn)、刀閘開關(guān)、高壓電纜中間接頭、變壓器、低壓大電流等設(shè)備的溫度監(jiān)測。用于接收無源無線溫度傳感器(DTS-6)發(fā)射的無線數(shù)字信號, 并將信號轉(zhuǎn)換成電信號,經(jīng)內(nèi)部電路處理,通過顯示屏顯示當(dāng)前所測溫度,可以實(shí)現(xiàn)250個無線溫度傳感器的數(shù)據(jù)采集。同時通過RS485通訊上傳到監(jiān)控主機(jī),使運(yùn)行人員能夠?qū)囟冗M(jìn)行實(shí)時在線準(zhǔn)確地巡檢,對高壓電氣設(shè)備接點(diǎn)溫度狀態(tài)能夠及時地掌握。可以根據(jù)用戶設(shè)定預(yù)警、報警溫度值,實(shí)現(xiàn)高溫預(yù)警、超溫告警、相間溫差報警、溫度突變量告警等功能,裝置可存儲200條告警記錄,同時告警時繼電器出口可以控制聲光報警器,幫助用戶及時發(fā)現(xiàn)故障,盡快分析查找設(shè)備故障原因,恢復(fù)正常供電。所有測量數(shù)據(jù)都可以通過485接口及標(biāo)準(zhǔn)Modbus-RTU協(xié)議接入邊緣計(jì)算網(wǎng)關(guān),實(shí)現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)組網(wǎng),將數(shù)據(jù)上傳至無線測溫監(jiān)測系統(tǒng)主機(jī)。
6、無線測溫在線檢測系統(tǒng)ZRMSCADA V3.0的功能
ZRMSCADA在線監(jiān)測軟件分為通訊模塊,監(jiān)控模塊,組態(tài)設(shè)計(jì)模塊組成。
通過該軟件,能夠與不同協(xié)議的終端儀表通訊,并將數(shù)據(jù)寫入SQL數(shù)據(jù)庫,可查詢歷史記錄,曲線,報警窗口彈出,打印等。同時能夠?qū)崿F(xiàn)局域網(wǎng)內(nèi)客戶端查看數(shù)據(jù)。
系統(tǒng)具有以下功能:
(1)電氣監(jiān)控系統(tǒng)分布圖:在顯示界面可以顯示一次系統(tǒng)模擬圖。
(2)溫度監(jiān)測:在監(jiān)控系統(tǒng)上集中顯示被測各點(diǎn)的溫度值。
(3)報警功能:實(shí)際測量到的參數(shù)值超過報警值時進(jìn)行聲光報警,并帶有語音報警功能。
(4)故障顯示:被測設(shè)備溫度點(diǎn)的位置非正常工作時顯示故障。
(5)數(shù)據(jù)庫功能:存儲所有被測點(diǎn)的各個時刻的溫度值,以便進(jìn)行歷史查詢歷史曲線顯示。
(6)權(quán)限管理:可進(jìn)行權(quán)限設(shè)置。運(yùn)行數(shù)據(jù)的設(shè)定、修改等需經(jīng)有使用權(quán)限的系統(tǒng)操作人員操作方生效。
(7)遠(yuǎn)程通信:系統(tǒng)提供 RS485 總線通訊方式,以滿足遠(yuǎn)程通信。
總結(jié)語
無線測溫系統(tǒng)在高壓開關(guān)柜溫度監(jiān)測的應(yīng)用,解決了長期以來高壓開關(guān)柜需要人工現(xiàn)場測溫,開關(guān)柜內(nèi)部溫度無法測量等問題,大大減少了設(shè)備檢修停電次數(shù)和時間,減輕了日常巡檢的工作量,提高工作人員自身安全性。無源無線測溫系統(tǒng)能及時發(fā)現(xiàn)各關(guān)鍵點(diǎn)部位的溫度異常狀況,避免連接部位老化或接觸電阻過大而產(chǎn)生過熱現(xiàn)象,為電力安全生產(chǎn)和供電提供了有力保證,提高了設(shè)備的智能性。
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