近年來,萊蕪鋼鐵集團公司加大了供配電設 施的改造力度,以提高設備技術(shù)水平,保障電力系 統(tǒng)穩(wěn)定運行,滿足對電力供應日益增加的需求。 萊鋼35 kV及以下變配電設備主要選用鎧裝緊湊 型金屬封閉開關(guān)設備,它具有體積小、操作可靠、 壽命長、耐腐蝕的特點,適宜在現(xiàn)場粉塵多、環(huán)境 條件差的工作場所工作。但由于其密閉性好,不 能透過柜門測量內(nèi)部設備電氣連接點,因此傳統(tǒng) 的遠紅外測溫方式無法有效地解決測溫問題。光 纖式溫度在線測溫采用光纖傳遞信號,但其連接 用光纖易受周圍環(huán)境溫度、粉塵的影響,還要承受 絕緣降低、外力侵害等因素,可能導致意外發(fā)生[ 1 ] 。 經(jīng)研究分析,萊鋼在部分35 kV及以下變配電室選 用了濟南W INALL公司PTWS201系列電力設備無線測溫系統(tǒng),以解決封閉式開關(guān)設備電氣連接點 不能測溫的問題,并實現(xiàn)了溫度在線實時監(jiān)測預 警。
無線測溫系統(tǒng)采用無線射頻模塊與數(shù)字溫度 傳感器相結(jié)合的辦法,將溫度傳感器安裝到變電 站設備的帶電接頭觸點上,在線適時測量該點溫 度后以無線方式將數(shù)據(jù)上傳至電力自動化系統(tǒng)集 中顯示,使值班人員在遠端監(jiān)視設備溫度運行狀 態(tài),當被測點溫度超過預先設定的閾值時,發(fā)出超 溫報警信號,提醒及時消除事故隱患。
1 系統(tǒng)組成
無線測溫監(jiān)控系統(tǒng)硬件主要由四部分組成: 無線溫度傳感器、測溫通信終端、上位管理機(測 溫工作站) 、測溫管理中心 ,如圖1所示。
以萊鋼35 kV變電站的某降壓站為例,在測溫 監(jiān)控系統(tǒng)中,將高壓設備易發(fā)熱電氣連接點作為 測量點,共設有126個測量點,其中35 kV開關(guān)柜 45個, 6 kV開關(guān)柜81個。針對測量采集點選用了 126個WTS210A型無線溫度傳感器,兩個WTR210 型測溫終端,采用MODEL485P轉(zhuǎn)化器與工作站 PC計算機進行數(shù)據(jù)的轉(zhuǎn)換與傳輸。
111 無線溫度傳感器
WTS210A型無線溫度測溫傳感器由控制單 元、無線數(shù)據(jù)傳輸模塊和溫度測量部分組成,它采 用了有源射頻識別(RFID)技術(shù)、PN溫度傳感技術(shù) 和近距離無線射頻技術(shù)。有源RF ID利用射頻方 式進行非接觸式雙向通信交換數(shù)據(jù)以達到識別目 的,具備發(fā)射功率低、通信距離長、傳輸數(shù)據(jù)量大, 可靠性高和兼容性好等特點,保證其技術(shù)性能達 到設計要求。
無線溫度傳感器負責采集監(jiān)測點的溫度數(shù)據(jù),并通過無線方式把采集數(shù)據(jù)發(fā)送至測溫終 端[ 4 ] 。主要安裝在負荷電流較大容易發(fā)熱的電纜 頭、主刀閘、主變壓器引出線等部位,用WTR210J 型專用夾具固定在測溫點。每個無線溫度傳感器 具有唯一的ID編號,實際安裝時需要記錄每個傳 感器的安裝地點,并與傳感器編號一起存入溫度 監(jiān)測工作站計算機數(shù)據(jù)庫中。傳感器每隔一定時 間(可以事先設定)自動發(fā)射1次監(jiān)測點的溫度數(shù) 據(jù),計算機實時收集并記錄所有監(jiān)測點的溫度數(shù) 據(jù),發(fā)現(xiàn)異常立即報警。避免了試溫片、紅外等測 溫方法需要人工到現(xiàn)場巡視、掃描可能造成的延 誤。
112 測溫終端
WTR210型測溫終端的總體結(jié)構(gòu)主要由3 部 分組成:無線接收模塊、控制模塊和電源模塊。測 溫終端負責接收各無線溫度傳感器(探頭)測量和 發(fā)送出的溫度數(shù)據(jù),并通過RS485總線連接,響應 管理軟件命令把測溫數(shù)據(jù)上傳到管理計算機,實 現(xiàn)多個終端與同1臺PC機連接,共享數(shù)據(jù)。
1個測溫終端能夠接收到多個探頭發(fā)出的溫 度測量數(shù)據(jù),為保證終端的響應速度,規(guī)定1個終 端最多接收管理100個探頭的數(shù)據(jù)。每個終端所 管理的探頭ID號,在工程實施時,通過專用配置 軟件下載到終端中。因此,只要在35 kV 和6 kV 開關(guān)室各裝設1個測溫終端即可滿足工藝要求。
113 上位管理機
上位管理機即變電站測溫工作站。每個變電 站設立1個溫度監(jiān)測工作站,主要是1臺PC機, 經(jīng)RS485通信接口轉(zhuǎn)換器與各測溫終端連接。 溫度監(jiān)測計算機從測溫終端周期地自動采集 各監(jiān)測點的運行溫度數(shù)據(jù),在數(shù)據(jù)庫中長期保存, 同時實時顯示監(jiān)測點的溫度變化曲線,并對數(shù)據(jù) 進行分析,一旦發(fā)現(xiàn)溫度過熱或急劇升溫到設置 報警溫度時立即報警。上位管理機還可對監(jiān)測器 的工作參數(shù)進行遠程設定操作。
114 測溫管理中心
測溫管理中心為電力自動化系統(tǒng)調(diào)度中心, 通過GSM /GPRS/CDMA 或局域網(wǎng)絡等公用通信 信道將變電站現(xiàn)場設備測得的溫度數(shù)據(jù)傳輸?shù)秸{(diào) 度中心M IS網(wǎng)上,在溫度監(jiān)測中心計算機中進行 顯示、存儲、分析和報警,這些操作可在網(wǎng)上連接 的任意1臺計算機上進行。[ 5 ]
本系統(tǒng)軟件采用網(wǎng)絡組態(tài)軟件PTMS201,是完全基于瀏覽器的監(jiān)控和數(shù)據(jù)采集的網(wǎng)絡組態(tài)軟 件,采用IE瀏覽器進行組態(tài),實現(xiàn)真正的遠端監(jiān) 控、在線下載等功能。該軟件在Windows 2000 Server操作系統(tǒng)上運行,主要有以下3個部分。
(1)參數(shù)配置程序( PTMS_Config) 主要用來 對測溫終端的工作參數(shù)進行設定;
(2)工作站運行程序( PTMS_Station) 主要 用于定時讀取測溫終端中接收到的無線測溫數(shù) 據(jù),并長期保存;
(3)測溫管理中心軟件( PTMS2Center) 可以 運行在任意計算機上,其基本要求是該計算機必 須能夠通過以太網(wǎng)絡與測溫工作站建立連接。
211 參數(shù)配置程序
參數(shù)配置程序在測溫工作站的工控計算機上 運行,其主要工作任務如下:
(1)設定工作站運行參數(shù),包括工作站的名 稱、工作站與終端之間的通信端口、工作站從終端 讀取數(shù)據(jù)的時間間隔等;
(2)對終端進行管理,如添加終端、刪除終端;
(3)設定各終端的工作參數(shù),如終端安裝地 點、終端的通信地址以及報警溫度門限值等;
(4)對各終端管理的無線溫度傳感器進行配 置。
經(jīng)輸入或修改后的配置信息全部被保存到指 定的參數(shù)文件1dat中。
212 工作站運行程序
工作站運行程序每天24 h連續(xù)運行,可周期 性地從測溫終端自動讀取、存儲所有被管理的無 線溫度傳感器的測量數(shù)據(jù)。同時還可隨時響應管 理中心的數(shù)據(jù)訪問請求。
溫度傳感器每次讀取到的數(shù)據(jù)按照探頭序號 依次顯示在測量數(shù)據(jù)列表中,可選中需要查詢的 探頭查詢詳細的溫度測量曲線。
213 測溫管理中心軟件
管理中心程序的功能如下:
(1)數(shù)據(jù)瀏覽 查詢所有測溫點的最新和過 去溫度數(shù)據(jù),并以圖形和列表兩種方式顯示輸出。
(2)異常分析 對任意1 d全部測溫點的溫 度數(shù)據(jù)、探頭工作情況進行自動分析,如果溫度超 限或探頭工作異常則打印輸出異常分析報告。
(3)趨勢預測 使用歷史數(shù)據(jù)對未來進行預 測分析,判斷各測溫點在未來一段時間內(nèi)是否可 能出現(xiàn)溫度超限,預測結(jié)果打印輸出。
3 系統(tǒng)特點
在萊鋼35 kV及以下變電站中應用的在線溫 度無線監(jiān)測預警系統(tǒng)具有以下特點:
(1)無線傳輸距離遠,抗干擾能力強。無線終 端有效距離100 m,對系統(tǒng)結(jié)構(gòu)而言無線終端是透 明設備,解決了無線測溫終端的數(shù)據(jù)通信問題,保 證了變電站一次回路因增加測溫設備而產(chǎn)生的絕 緣問題。
(2) 系統(tǒng)容量大,易于擴展。1個通信管理單 元擁有2個以太網(wǎng)口, 2個485串口,每個串口最 多能接32 個無線通信終端,每個通信終端能帶 100個無線測量終端。故一個通信管理單元可以 管理6 400個無線測溫終端,即6 400個溫度測量 點。
(3) 安裝簡單,采用專用夾具緊固。對高壓 一次設備接點不做改動,保證了設備的完整性。
(4)安裝成本低,性能價格比高。
(5)具有免維護性能。
4 結(jié)束語
經(jīng)過在萊鋼變電站近1 a多時間的現(xiàn)場運行 表明,無線測溫系統(tǒng)運行穩(wěn)定,操作簡便,提供數(shù) 據(jù)準確,能夠滿足工藝技術(shù)要求,并保證運行值班 人員準確掌握每個電氣接點的溫度?？梢酝ㄟ^設 定傳感器測溫時間間隔,改變電氣接點溫度巡檢 次數(shù),有效解決對重要負荷、大電流負荷的特殊監(jiān) 護問題。能夠為設備檢修、生產(chǎn)調(diào)度等生產(chǎn)組織 提供可靠依據(jù),從而有的放矢地開展設備維修,減 少設備故障率,延長設備使用壽命,使生產(chǎn)設備的 預知預控能力大大增強,減輕了運行人員的勞動 強度,有效避免事故的發(fā)生,提高了設備的安全運 行水平。該系統(tǒng)投資少,效果明顯,可以在35 kV 及以下變配電設備上推廣應用。
（轉(zhuǎn)載）
