整理高压开关柜无线温度在线监测系统方案.docx
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整理高压开关柜无线温度在线监测系统方案
高压开关柜
无线温度在线监测系统方案
高压设备温度监测的必要性
发电厂、变电站的高压开关柜、母线接头、室外刀闸开关等重要的设备。
在长期运行过程中,开关的触点和母线连接等部位因老化或接触电阻过大而发热,而这些发热部位的温度无法监测,由此最终导致事故发生。
近年来,在电厂和变电站已发生多起开关过热事故,造成火灾和大面积的停电事故,解决开关过热问题是杜绝此类事故发生的关键,实现温度在线监测是保证高压设备安全运行的重要手段。
为什么采用无线测温系统测量高压设备的温度
长期以来,高压设备的接头运行温度很难监测,这是因为这些部位都具有裸露高压,通常的温度测量方法因无法解决高压绝缘问题而不能使用。
RF-sensor无线温度监测系统采用无线电波进行信号传输,传感器安装在高压设备上,与接收设备之间无电气联系,因此该系统从根本上解决了高压设备接点运行温度不易监测的难题。
RF-sensor无线温度监测系统具有极高的可靠性和安全性。
相对低廉的价格,使得该系统可以安装到每台高压开关及母线接头上,系统配备标准通讯接口,可联网运行,通过上位计算机,可记录开高压设备运行温度的数据,为高压设备的维修提供依据,实现了设备故障的预知维修。
绝缘和抗电磁干扰在电力系统特别是在高压输电系统监测中,是经常碰到的极其关键的问题。
在当前的电力系统向着500kV以上超高压、大容量发展中,高压供电设备的运行温度监测尤为重要,光纤温度传感技术已成为其最佳解决方案。
RF-sensor无线测温系统的优势
RF-sensor无线系统是专门设计用于高压带电体的运行温度监测,实现非接触温度测量。
系统包括无线温度传感器和无线接入设备构成。
能实现网络化的温度测量。
RF-sensor技术特点
1.采用2.4G频段,工作在2400~2483.5MHz(ISM)频段。
2.直接序列扩频(DSSS),抗干扰能力更强。
3.采用ZigBee技术,符合IEEE802.15.4标准。
4.温度传感器采用LTCC内置天线,体积最小。
5.极低的传感器耗电,电池寿命:
>5年。
6.高达65535个无线传感器编址。
7.自动传感器识别,无连线,安装简便。
8.可与Nsmart光纤系统混合使用。
用于高压设备接点运行温度监测的技术主要有红外测温、光纤测温和无线测温,下面对三种测温技术进行比较:
3-2无线测温与光纤测温的比较
光纤温度传感器采用光导纤维传输温度信号,光导纤维具有优异的绝缘性能,能够隔离开关柜内的高压,因此光纤温度传感器能够直接安装到开关柜内的高压触点上,准确测量高压触点的运行温度,实现开关柜触点运行温度的在线监测。
然而,用于隔离高压的光纤表面可能受到污染,将导致光纤沿面放电。
这使得光纤测温系统用于室外开关设备的测温应用受到限制。
无线测温系统采用电磁波传输信号,传感器直接安装在高压设备上,温度测量准确,可以解决电气绝缘问题,无线测温系统的特点是不受气候环境的影响,可以测量室外开关和母线接点的温度。
3-3无线测温与红外测温的比较
红外测温为非接触式测温,易受环境及周围的电磁场干扰,另外开关柜内的空间非常狭小,无法安装红外测温探头(因为探头必须与被测物体保持一定的安全距离,并需要正对被测物体的表面),而无线测温系统却不受开关柜体结构的限制。
四无线测温系统方案
通过连续监测高压开关柜内触点或电缆接头的运行温度,可确定触点和接头处的过热程度,当发生超温时,系统能够发出报警指示。
实现这一功能,采用RF-sensor无线测温系统是最佳的解决方案。
4-1系统网络结构
RF-sensor系统采用一台中心监测计算机,通过RS485工业总线,连接Aptem200无线式温度监测仪,每台Aptem200都具有一个RS485接口,在无中继器的情况下,多达128个Aptem200无线式温度监测仪可组成一个无线测量网络,每台Aptem200无线式温度监测仪相当于一个无线接入点,它可接入6只无线温度传感器,系统的中心计算机在线监测所有Aptem200无线式温度监测仪所测量的温度,下图显示了无线测量网络的组成。
4-2无线温度传感器工作原理
Wtem751无线式温度传感器用于测量带电物体表面的温度,如高压开关柜内的裸露触点和母线连接处的运行温度。
光纤温度传感器是由温度传感器、测量电路、逻辑控制电路、无线调制接口和供电电路组成,如图4-2所示,传感器将温度信号通过2.4G无线网络发送到无线式温度监测仪。
4-3无线式温度传感器性能指标
1.温度测量范围:
-55~+125
2.精度:
±0.5℃(-20~+80℃)
3.分辨率:
0.0625℃
4.温度测量周期:
约75s
5.供电:
AA3.6V锂电池,工作时间>5年。
6.射频标准:
IEEE802.15.4。
7.外形尺寸:
56mm×29mm×18mm。
4-4传感器封装型式及外型
Wtem751无线温度传感器是一体化结构,采用热缩外套封装,在无线温度传感器的一个侧面用于检测温度,该传感器适合测温范围低于125℃的环境。
Wtem751无线温度传感器因体积小巧,最适用于开关柜温度热接点测量,它可测量开关柜内的触头、引出线电缆接头和母线连接点的运行温度,该温度传感器的外形见图4-4所示,感温传感探头尺寸为56mm×29mm×18mm。
4-5传感器的安装方式
Wtem751无线温度传感器有一个侧面是感温面,传感器测到的温度就是该感温面的温度,若传感器放置在空气中,则测到的就是环境温度。
为了准确测量物体表面的温度,应保证传感器的感温面与被测物体的表面紧密接触。
在安装Wtem751无线温度传感器前,首先要找到传感器的测温面,每一个无线温度传感器的底面即是传感器的测温面,将该面贴到被测物体表面,并用尼龙扎带将其固定在被测物体上,根据实际情况的不同,也可采用粘结或其它方法固定。
4-6无线温度监测仪的报警功能
Aptem200无线温度监测仪具有报警输出功能,一个无源继电器接点输出,1个常开和1个常闭触点。
当发生超温报警时,报警输出可控制外部设备动作或用于报警指示,可以是指示灯或报警音响。
4-7无线温度监测仪的性能指标
1.射频标准:
IEEE802.15.4。
2.可管理传感器数:
32只。
3.可显示传感器数:
6只
4.温度显示:
LCD显示器,带背光。
5.报警输出:
1个(无源接点)250Vac,0.6A或24Vdc,5A。
6.网络接口:
隔离RS-485工业总线接口。
7.工作电压:
直流10~40V或交流110~240Vac(需外接电源适配器)。
8.工作温度:
-10℃~+80℃。
(2)是否符合国家产业政策和清洁生产标准或要求。
9.存储温度:
-40℃~+85℃。
10.安装方式:
嵌入式盘装。
4-8RS-485网络接口
(3)机会成本法Aptem200无线温度监测仪具有标准的RS-485接口,支持网络方式运行,该接口用于与上位计算机通信,接口可以支持128个无线温度监测仪联网运行。
2.规划环境影响评价的内容当系统需要超过128个无线温度监测仪时,可以采用RS485中继器来增加联网的无线光纤温度监测仪的数量,整个网络最多可连接255台光纤温度监测仪。
四、环境影响的经济损益分析4-9SCAN-2485网络接口转换器
网络接口转换器实现RS-232到RS-485的电气隔离转换,该网络接口转换器实现Aptem200无线温度监测仪与上位计算机的通讯,接口可以支持128台光纤式温度监图4-9SCAN-2485转换器测仪联网运行。
SCAN-2485只有两个接口。
一个DB9接口用于连接来自监测计算机的9芯通讯电缆。
另一个可拆卸8位接线端子用于连接电源及RS-485总线,RS-485总线用于连接多个Aptem200无线温度监测仪。
(4)跟踪评价的结论。
4-10RS-485总线通讯电缆
四、安全预评价RS-485总线用于连接所有的分布于现场的Aptem200无线温度监测仪,一根总线电缆包括一对供电电源和一对RS-485数据线。
实际的布线可能是两根屏蔽双绞线,或一根4芯屏蔽双绞线。
温度监测分析软件
温度监测分析软件是一套专门用于开关柜触点温度监测的软件,软件运行在上位计算机上,可实现温度实时显示、历史数据记录和分析、报警状态记录等功能。
帮助运行人员监测和分析开关柜触点的过热情况,预测出故障发生的部位,保证开关柜设备的安全运行。
(3)评价单元划分应考虑安全预评价的特点,以自然条件、基本工艺条件、危险、有害因素分布及状况便于实施评价为原则进行。
35kV变电站开关柜温度监测的设计
于庄35kV变电站的35kV母线接头需要加装温度在线监测装置,根据现场情况,因2台进线开关已带电,不能安装测点外,其余部分需安装84个温度点,采用RF-sensor无线测温系统来监测35kV母线接点的运行温度,设计一台上位计算机用于集中监测温度,计算机采用工控机,安装在站内控制室,Wptem200无线温度监测仪安装在对应开关柜的柜门上,以方便就地观察温度。
无线温度传感器安装在母线接头的母排上,对于每台开关,在母线室和开关室各有6个测温点需要安装,系统共有84个温度传感点,温度传感器的具体安装位置及测点编号见下图:
专项规划工业、农业、畜牧业、林业、能源、水利、交通、城市建设、旅游、自然资源开发有关的专项规划。
环境影响报告书
每台无线温度监测仪表可以通过RS485接口联网,通过上位计算机集中监测开关柜的运行温度。
上位计算机安装在控制室中,实现温度的显示、报警和历史记录等功能。
3.政府部门规章本项目所需设备见下表:
1.建设项目环境影响评价文件的报批序号
设备名称
单位
数量
1
工控机P42.4G
台
1
2
液晶显示器
台
1
3
机柜
台
1
4
24V电源
台
1
5
报警器SCAN2500
台
1
6
转换器SCAN2485
台
1
7
无线温度监测仪Aptem200
台
14
8
无线温度传感器Wtem751
只
84
9
屏蔽电缆RVVP2x0.75
米
400
10
温度监测分析软件SCAN3000V4.68
套
1
系统预算
序号
设备名称
单位
数量
单价
价格
备注
1
工控机P42.4G
台
1
可自备
2
19”液晶显示器
台
1
可自备
3
机柜
台
1
可自备
4
24V电源
台
1
5
报警器SCAN2500
台
1
6
转换器SCAN2485
台
1
隔离型
7
无线温度监测仪Aptem200
台
14
6通道,LCD显示
8
无线温度传感器Wtem751
只
84
9
屏蔽电缆RVVP2x0.75
米
400
仪表供电和通讯
10
温度监测分析软件SCAN3000V4.68
套
1
适于win98/win2000/winNT/winXp系统
11
合计
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- 整理 高压 开关柜 无线 温度 在线 监测 系统 方案