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淺談在線測溫系統(tǒng)高壓開關(guān)柜電氣設(shè)備中的應(yīng)用研究

更新時間:2021-08-12 點(diǎn)擊次數(shù): 1507次

劉細(xì)鳳

安科瑞電氣股份有限公司 上海嘉定201801

 

摘要:近年來,由于開關(guān)柜溫度的升高而引發(fā)的停電事故不斷增加,加強(qiáng)開關(guān)柜溫度的在線實(shí)時溫度監(jiān)控顯得特別重要。該文研制了一款用于KYN28-12鎧裝式封閉高壓開關(guān)柜的溫度進(jìn)行密切監(jiān)測的系統(tǒng),能夠?qū)崟r監(jiān)控溫度變化情況,確保設(shè)備可靠運(yùn)行。還可以實(shí)現(xiàn)自動化、無人化、實(shí)時化的遠(yuǎn)程監(jiān)控,減少人力、物力的消耗,在實(shí)踐中具有十分重要的意義。

關(guān)鍵詞:無線測溫在線監(jiān)測開關(guān)柜

 

0 引言

隨著人們生活水平的不斷提高,用電量逐年增加,而電力系統(tǒng)的穩(wěn)定運(yùn)行已經(jīng)成為了各個輸配電公司控制的重要目的,也是確保電力系統(tǒng)正常運(yùn)轉(zhuǎn)的重要基礎(chǔ)。在電力系統(tǒng)中,封閉式10kV高壓開關(guān)柜因載流負(fù)荷過大引起設(shè)備事故嚴(yán)重影響著電網(wǎng)系統(tǒng)的正常運(yùn)行,加強(qiáng)高壓開關(guān)柜溫度實(shí)時監(jiān)控顯得尤為重要。所謂變電站設(shè)備溫度監(jiān)控是指通過探測器及溫度控制裝置,監(jiān)控開關(guān)柜內(nèi)重要設(shè)備的溫度,檢修人員能夠了解設(shè)備的溫度狀態(tài),一定程度上減少變電站事故的發(fā)生,防患于未然。通過無線測溫裝置可以提前做好應(yīng)急預(yù)案,讓工作人員及時了解設(shè)備運(yùn)行的溫度,減少設(shè)備運(yùn)行的風(fēng)險,提高設(shè)備運(yùn)行效率。另外,還可以實(shí)現(xiàn)自動化、無人化、實(shí)時化的遠(yuǎn)程監(jiān)控,減少人力、物力的消耗,具有十分重要的意義。因此,該文試圖設(shè)計一套KYN28-12鎧裝式封閉高壓開關(guān)柜電氣設(shè)備在線測溫系統(tǒng),該系統(tǒng)能夠有效監(jiān)控載流所引發(fā)的溫升故障,保證電力設(shè)備的可靠運(yùn)轉(zhuǎn),減少電力設(shè)備的維修次數(shù),提高設(shè)備的運(yùn)行效率,實(shí)現(xiàn)自動化、可靠話的自動化運(yùn)營。

 

1開關(guān)柜在運(yùn)行中的發(fā)熱問題

封閉式高壓開關(guān)柜的一次部分由3個空間構(gòu)成,斷路器機(jī)構(gòu)、母線、出線接頭分別位于這3個空間內(nèi),相互隔絕獨(dú)立。按照設(shè)計制造以及運(yùn)行規(guī)程要求,“除實(shí)現(xiàn)電氣連接、控制、通風(fēng)在隔板上開孔外,所有隔室呈封閉狀態(tài)。"因此,造成電氣設(shè)備發(fā)熱的原因很多如果運(yùn)行維護(hù)不當(dāng),沒有采取有效措施,運(yùn)行過程中未能及時發(fā)現(xiàn)溫度升高,則很有可能引起設(shè)備事故。過去,基于電氣設(shè)備的發(fā)展,測溫工作基本針對于室外敞開式設(shè)備,多種紅外測溫及成像工具的研發(fā)已經(jīng)非常成熟,測溫均能取得不錯的效果,工作人員得以及時發(fā)現(xiàn)并過熱問題。但封閉式高壓開關(guān)內(nèi)設(shè)備的測溫問題一直是困擾電力檢修工作的重要內(nèi)容,設(shè)備的穩(wěn)定運(yùn)行得不到保障,成為運(yùn)行維護(hù)工作中常常出現(xiàn)的盲區(qū)。

 

2開關(guān)柜測溫在線監(jiān)測系統(tǒng)的組成

開關(guān)柜測溫總體框架包括變電站、傳感器、終端機(jī)、站內(nèi)監(jiān)控端等若干個部分組成。其中,傳感器是用于搜集各個主要設(shè)備的溫度,該系統(tǒng)擬定在每個開關(guān)柜安裝6個傳感器,分別在A、B、C三相進(jìn)線和A、B、C三相出線;終端機(jī)是用于收集6個探頭的溫度,并且實(shí)時通過485總線傳遞給站內(nèi)監(jiān)控端;站內(nèi)監(jiān)控端預(yù)裝了監(jiān)控端軟件,可以實(shí)時寫入各個傳感器的溫度,并且根據(jù)系統(tǒng)預(yù)設(shè)的溫度提供升溫報警、溫度查詢等功能。

 

3抗干擾技術(shù)應(yīng)用研究及改進(jìn)措施

電磁干擾可以分為內(nèi)部干擾和外部干擾兩種干擾源,但是,高壓開關(guān)柜常年封閉在金屬柜體中,外部干擾源很難進(jìn)入到高壓開關(guān)柜中,可以起到電磁干擾保護(hù)作用。因而,本文探討的抗干擾技術(shù)針對的是高壓開關(guān)柜內(nèi)部的抗干擾措施。當(dāng)前,抗干擾技術(shù)主要是通過阻止干擾源、傳播途徑和電磁敏感設(shè)備三大要素,從而實(shí)現(xiàn)電磁干擾的阻斷。但是,高壓開關(guān)柜大多處在高電壓、大電流的狀態(tài)下,可能還會存在較強(qiáng)瞬間較強(qiáng)的電池干擾,產(chǎn)生強(qiáng)烈的電磁波,從而影響高壓開關(guān)柜內(nèi)的溫度,甚至對測溫系統(tǒng)造成嚴(yán)重的影響。

因此,該系統(tǒng)針對抗干擾技術(shù)的應(yīng)用,進(jìn)行了磁兼容性能試驗(yàn),具體的測試方法為對高壓側(cè)的電路進(jìn)行電磁屏蔽,不僅僅可以提高高壓側(cè)的抗干擾能力,還能夠減少抗干擾技術(shù)對溫度的影響。磁兼容性能試驗(yàn)測試結(jié)果見表1所示,試驗(yàn)內(nèi)容包括靜電放電、電快速瞬變脈沖群、浪涌三大部分,依據(jù)標(biāo)準(zhǔn)均按照相關(guān)國標(biāo)執(zhí)行,測試等級為所有的實(shí)驗(yàn)內(nèi)容均達(dá)到EMC型式試驗(yàn)認(rèn)證4級標(biāo)準(zhǔn),測試結(jié)果為系統(tǒng)正常工作。因此,該系統(tǒng)設(shè)計的電磁抗干擾技術(shù)效果能夠達(dá)到預(yù)期設(shè)計目標(biāo),滿足設(shè)計需要。

1 磁兼容性能試驗(yàn)結(jié)果

 

 

4實(shí)施效果分析

開關(guān)柜在線測溫系統(tǒng)安裝、測試完成后,對系統(tǒng)進(jìn)行了試用及反復(fù)論證,得出該系統(tǒng)在實(shí)踐中應(yīng)用具有以下幾個方面的效果:(1)實(shí)現(xiàn)環(huán)網(wǎng)柜接點(diǎn)的無源無線方式傳感,能夠?qū)崿F(xiàn)在線實(shí)時溫度監(jiān)控,有助于檢修人員根據(jù)需要采取應(yīng)急預(yù)案,節(jié)約了現(xiàn)場巡查時間和次數(shù),減少了電力設(shè)備運(yùn)行的人力資源成本,提高了人力資源利用效率。(2)能夠通過系統(tǒng)查詢到高壓開關(guān)柜設(shè)備的歷史溫度,為設(shè)備運(yùn)行溫度控制提供了依據(jù),為設(shè)備的設(shè)計提供了基礎(chǔ)參數(shù),提高了系統(tǒng)運(yùn)行的可靠性。(3)可以有效減少設(shè)備運(yùn)行的事故,特別是部分設(shè)備安裝時間長,設(shè)備老化等現(xiàn)象突出,容易因?yàn)槎搪返仍蛟斐赏k?、火?zāi)、爆炸等事故發(fā)生。通過實(shí)時溫度監(jiān)控系統(tǒng),可以減少人工巡檢次數(shù),并且及時發(fā)現(xiàn)電力系統(tǒng)運(yùn)行中的各種質(zhì)量影響因素,減少電力故障發(fā)生概率,提高輸配電的質(zhì)量。(4)該系統(tǒng)不僅僅能夠?qū)崟r監(jiān)控溫度,記錄設(shè)備歷史溫度,還能夠根據(jù)溫升情況實(shí)時報警,有助于電力搶修人員及時到達(dá)現(xiàn)場搶修,減少電力故障發(fā)生時間。因此,該系統(tǒng)是實(shí)現(xiàn)智能電網(wǎng)的重要突破,能夠?yàn)槲覈碾娋W(wǎng)智能化提供良好的基礎(chǔ)和保證。

 

5 安科瑞無線測溫系統(tǒng)介紹與選型

安科瑞無線測溫監(jiān)控系統(tǒng)是根據(jù)當(dāng)前無線測溫系統(tǒng)的要求,在廣泛征求用戶和家意見的基礎(chǔ)上,充分吸收當(dāng)前國內(nèi)外廠家的成功案例,并結(jié)合安科瑞多年來的豐富經(jīng)驗(yàn),采用面向?qū)ο蟮姆謱臃植际皆O(shè)計思想,結(jié)合自動化技術(shù)、計算機(jī)技術(shù)、網(wǎng)絡(luò)技術(shù)、通信技術(shù)而設(shè)計的一款專業(yè)的無線測溫軟件。

5.1 Acrel-2000T無線測溫系統(tǒng)結(jié)構(gòu)

Acrel-2000T無線測溫監(jiān)控系統(tǒng)通過RS485總線或以太網(wǎng)與間隔層的設(shè)備直接進(jìn)行通信如圖1),系統(tǒng)設(shè)計遵循國際標(biāo)準(zhǔn)Modbus-RTU, Modbus TCP等傳輸規(guī)約,可靠性和開放性都得到了大地提高。

Acrel-2000T無線測溫監(jiān)控系統(tǒng)具有遙信、遙測、遙控、遙調(diào)、遙設(shè)、事件報警、曲線、棒圖、和用戶管理功能??梢员O(jiān)控?zé)o線測溫系統(tǒng)的設(shè)備運(yùn)行狀況,實(shí)現(xiàn)快速報警響應(yīng),預(yù)防嚴(yán)重故障發(fā)生。

Acrel-2000T無線測溫監(jiān)控系統(tǒng)主要特點(diǎn)是開放式系統(tǒng)結(jié)構(gòu),硬件兼容性強(qiáng),軟件移植性好,應(yīng)用功能豐富。該系統(tǒng)具有強(qiáng)大的處理能力,快速的事件響應(yīng),友好的人機(jī)界面,方便的擴(kuò)充手段。其軟件系統(tǒng)的設(shè)計依據(jù)軟件工程的設(shè)計規(guī)范,模塊劃分合理,接口簡捷明了,主要包括主控模塊、人機(jī)界面、圖形組態(tài)、數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)、通信管理等幾大模塊。

 

         圖1 Acrel-2000T無線測溫系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖

5.2 Acrel-2000T無線測溫系統(tǒng)功能

實(shí)時監(jiān)測

Acrel-2000T無線測溫監(jiān)控軟件人機(jī)界面友好,能夠以配電一次圖的形式直觀顯示各測溫節(jié)點(diǎn)的溫度數(shù)據(jù)及有關(guān)故障、告警等信息

溫度查詢

溫度歷史曲線(1分鐘、5分鐘、60分鐘可選)

運(yùn)行報表

查詢各回路設(shè)備運(yùn)行溫度報表.

實(shí)時報警

壁掛式無線測溫監(jiān)控設(shè)備具有實(shí)時報警功能,設(shè)備能夠?qū)囟仍较薜仁录l(fā)出告警。

設(shè)備提供以下凡種告警方式:

a.彈岀事件報驚窗口.

b.實(shí)時語音報警功能,能夠?qū)λ惺录l(fā)出語音告警.

C.短信吿警,可以向發(fā)送吿警信息短信(需選配.

史告警査詢

Acrel-2000T無線測溫監(jiān)控系統(tǒng)能夠?qū)λ袇叹录涗涍M(jìn)行存儲和理,方便用戶對系統(tǒng)和告警等事件進(jìn)行歷史追溯,查詢統(tǒng)計、事故分析。

用戶權(quán)限管理

Acrel-2000T無線測溫監(jiān)控系統(tǒng)為保障系統(tǒng)穩(wěn)定運(yùn)行,設(shè)置了用戶權(quán)限管理功能。

通過用戶權(quán)限管理能夠防止未經(jīng)授權(quán)的操作(如數(shù)據(jù)庫修改等)??梢远x不同級別用戶的 登錄名、密碼及操作權(quán)限,為系統(tǒng)運(yùn)行、維護(hù)、管理提供可靠的保障。

定值設(shè)置

用于修改高溫定值、超溫定值。

WEB(可選)

展示頁面顯示變電站數(shù)量、變壓器數(shù)量、監(jiān)測點(diǎn)位數(shù)量等概況信息, 設(shè)備溫度、通信狀態(tài),用電分析和事件記錄。首頁顯示場站的變壓器數(shù)量、回路個數(shù)、有功功率、無功功率、用電量、事件記錄等概況信息,可通過實(shí)時監(jiān)控、變壓器、通信模塊切換到需要查看的界面。

實(shí)時數(shù)據(jù)曲線可監(jiān)測各個回路的測點(diǎn)溫度、電壓、電流、功率曲線信息。

接線圖頁面通過一次圖實(shí)時反映電氣參數(shù)變化,包括測量量、信號量等信息(信號量 需要斷路器提供輔助觸點(diǎn)支持)

能耗統(tǒng)計頁面顯示各回路的功率峰值和用電量峰值,功率、電能趨勢曲線,電能環(huán)比,用電排名。

運(yùn)維管理\通信狀態(tài)顯示監(jiān)測接入系統(tǒng)設(shè)備的通信狀態(tài)。

手機(jī)APP(可選)

設(shè)備數(shù)據(jù)員面顯示各設(shè)備的電參量數(shù)據(jù)、溫度數(shù)據(jù)以及曲線。

5.3 安科瑞ARTM系列無線測溫終端產(chǎn)品選型

安科瑞電氣接點(diǎn)無線測溫方案由無線溫度傳感器、收發(fā)器、顯示單元組成。溫度傳感器直接安裝于斷路器動觸頭、靜觸頭、電纜接頭、母排等發(fā)熱接點(diǎn),將測溫數(shù)據(jù)通過無線射頻技術(shù)接收裝置,再由接收器485通訊至測溫終端或無線測溫系統(tǒng)如圖2)。

 

2 電氣接點(diǎn)在線測溫結(jié)構(gòu)圖

5.3.1 安科瑞無線溫度傳感器

  無線溫度傳感器共有5種,分別對應(yīng)螺栓固定、表帶固定、扎帶捆綁合金片固定等安裝方式。針對不同的變電站要求可根據(jù)傳感器供電方式以及安裝位置的不同,考慮安裝方便的因素,選擇相匹配的傳感器。

5.3.2 安科瑞無線收發(fā)器

  無線測溫收發(fā)器共有3,通過無線射頻方式接收溫度數(shù)據(jù)。收發(fā)器根據(jù)不同的傳感器型號進(jìn)行匹配,同時傳感器的傳輸距離決定接收裝置能否多柜接收。

5.3.3 安科瑞顯示終端

  顯示裝置通過RS485連接收發(fā)器,可嵌入式安裝于柜體上,若體開孔不便,也可選擇壁掛式安裝于配電室內(nèi)。方便操作人員現(xiàn)場及時查看電氣節(jié)點(diǎn)實(shí)時溫度的同時,也可以通過RS485或以太網(wǎng)通訊的方式在后臺系統(tǒng)查看現(xiàn)場情況。

6 結(jié)語

在電力輸配電實(shí)際生產(chǎn)過程中,常常會因?yàn)樵O(shè)備高溫導(dǎo)致電力輸配電系統(tǒng)斷電,現(xiàn)有的普通測溫手段和方法并不能實(shí)時監(jiān)控設(shè)備溫度。因此,該文在綜合國內(nèi)外測溫手段和方法的研究現(xiàn)狀基礎(chǔ)上,試圖進(jìn)行了開關(guān)柜在線測溫系統(tǒng)的設(shè)計、測試及安裝。將開關(guān)柜測溫系統(tǒng)分為變電站、傳感器、終端機(jī)、站內(nèi)監(jiān)控端等若干個部分,可以實(shí)時寫入各個傳感器的溫度,并且根據(jù)系統(tǒng)預(yù)設(shè)的溫度提供升溫報警、溫度查詢等功能。通過該系統(tǒng)測試論證得出,該系統(tǒng)可以一定程度上降低電網(wǎng)企業(yè)的人力巡檢成本,減少設(shè)備故障發(fā)生,提高設(shè)備運(yùn)行效率及輸配電質(zhì)量,該系統(tǒng)是實(shí)現(xiàn)智能電網(wǎng)的重要突破,能夠?yàn)槲覈碾娋W(wǎng)智能化提供良好的基礎(chǔ)和保證。

 

【參考文獻(xiàn)】

[1] 李春曦,王佳,葉學(xué).我國新能源發(fā)展現(xiàn)狀及前景[J].電力科學(xué)與工程,2012,28(4):1-8.

[2] 許祥希,馮亦佳.KYN28-12鎧裝式封閉高壓開關(guān)柜電氣設(shè)備在線測溫系統(tǒng)應(yīng)用研究.

[3] 安科瑞企業(yè)微電網(wǎng)設(shè)計與應(yīng)用手冊.2020.06.

 

作者簡介:劉細(xì)鳳,女,安科瑞電氣股份有限公司,主要從事無線測溫系統(tǒng)的研發(fā)與應(yīng)用


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