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電力設備溫升預警係統技術方案
日期：2024-05-18 16:17
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摘要：
電力設備溫升預警係統技術方案
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係統**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於接頭故障引發的。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**，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，...
電力設備溫升預警係統技術方案
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係統**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於接頭故障引發的。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**，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，就能達到防患於未然的目的。
發電廠、變電站的高壓開關櫃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**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櫃發熱造成火災和大麵積的停電事故。通過監測開關櫃內觸點溫度的運行情況，可有效防止開關櫃的火災發生，但由於開關櫃特有結構，無法進行人工巡查和測溫。如何解決開關櫃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係統機製的觀念，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**穩定運行。
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，開發了一套基於無線通訊的電力設備溫升預警係統。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、溫度傳感技術等於一體，克服了高電壓、強電場的乾擾，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、曆史報警分析等功能。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**運行有重大的意義。
圖1 測溫係統結構圖
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、高壓開關櫃係統測溫
圖3 開關櫃測溫圖
可監測高壓開關櫃內開關觸點、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。
該係統由無線測溫終端、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、控製單元、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。相互間不會產生乾擾，不受高壓電場乾擾，可以準確將信息發送給數據終端。外殼是絕緣塑料，並由絕緣材料密封。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。並可以通過GSM/GPRS上傳到監測管理中心。
測溫終端可以安裝在開關櫃、箱變、分支箱裡，或放置在變電站裡。
3、監測管理中心：
圖8 測溫係統主站
監測管理中心由通信交換機、工控機、管理軟件組成。
Ø 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，實現在後台設備上顯示、報警。
Ø 每個管理中心可以監測6萬個測溫終端。
Ø 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。
1、溫差變化率過大報警：即前10s和後10s檢測的溫度值如果大於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。
1、軟件主界麵（詳見下圖）。
圖9 電力設備溫升預警係統軟件主界麵
2、軟件功能
Ø 設置是否發送報警信息，是否帶參數
Ø 設置圖形報警、聲音報警
Ø 定時短信配置
Ø 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
Ø 報警查詢
u 查詢以往所有線路的報警日誌，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，並可實現多種查詢條件組合查詢
u 報警日誌可以導出以Excel表格形式保存
u **報警日誌，默認按線路**，可以全部**，也可以按條件**
u 直接打印報警日誌
u 係統運行時間較長，報警日誌記錄數據較多時，係統將對以往的數據進行轉儲，轉儲的數據可通過曆史查詢功能進行查詢
3、 軟件的融合性
電力設備溫升預警係統軟件可以與我公司的智能化配網監測管理係統進行有效的融合，可與線路故障監測係統、變壓器防盜係統、線路狀態在線監測係統等進行融合，實現一套完整的電網監測解決方案。
1、從數據處理的角度比較
電力設備溫升預警係統具有專家係統的功能，軟件可以對每個被檢測設備（例如母排，變壓器等）建立檔案，通過收集大量的曆史數據，建立設備正常運行的溫度範圍，一旦溫度超出正常範圍即發出預警報告。
專家係統不僅可以縱向比較曆史數據，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。專家係統的應用，真正實現了溫度監測的預警功能，而不是簡單的溫度測量。
紅外測溫儀隻是簡單的測溫，對於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、從功能方麵比較
電力設備溫升預警係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。用戶通過溫度預警係統可以調取每個被監測設備的實時溫度值。
紅外測溫儀，隻是測量溫度的工具，需手動測量，人工記錄。
3、從適用範圍比較
電力設備溫升預警係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
電力設備溫升預警係統可以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、從係統角度比較
電力設備溫升預警係統是一套自動化的溫度管理係統，按照電力行業的軟件習慣分層設計，可以與配電管理係統等軟件融合，大大提升現代化管理程度。
紅外測溫儀隻是一個簡單的測溫工具，冇有配套的管理軟件。在指導紅外作業及整理數據時不規範，容易流於形式，起不到應有的效果。
6、從傳輸方式上比較
電力設備溫升預警係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乾擾，安裝方便，絕緣**，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。
電廠和變電站頻繁發生接頭過熱事故，造成火災和大麵積的停電事故，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櫃等特定的高壓密閉結構溫度檢測的問題，從而實現對整個係統中電力設備溫度的實時在線監測，保證高壓開關櫃**運行。
電力設備溫升預警係統集計算機數據管理技術、無線通信技術、溫度傳感技術等於一體，解決了高電壓、強電場乾擾，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，使供電係統達到**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、**性：冇有導線連接、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。
5.1終端與主站通訊方式選擇
圖10 GPRS通信簡圖
測溫數據終端可以通過GPRS移動網絡接入Internet，並和係統主站服務器之間建立點到點的數據連接，如上圖所示。
GPRS通信方式隻要將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基站覆蓋範圍內才可使用，且必須在局端為係統主站申請固定IP以便建立路由。
圖11光纖通信簡圖
測溫數據終端可以通過RS232/RS485串口或者協議轉換後接入光端機，通過光纖與遠端的係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、**性好，但由於RS232/RS485串口通信距離的限製，隻適合測溫數據終端與光端機距離較近的係統。
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，增加了係統複雜度，降低了穩定性。
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：
表6-1係統配置表
|
序號
|
型號
|
名稱
|
說明
|
配置
|
單位
|
數量
|
|
1
|
TP係列
|
測溫終端
|
銅排型
|
標配
|
個
|
|
|
電纜線
|
|
|||||
|
2
|
TP係列
|
測溫數據終端
|
GPRS
|
標配
|
個
|
|
|
RS-485
|
|
|||||
|
RS-232
|
|
|||||
|
3
|
TP係列
|
附件（485電纜、電源線等）
|
|
標配
|
套
|
視用戶現場情況而定
|
|
4
|
TP係列
|
濕度傳感器
|
|
可選
|
個
|
|
|
5
|
TP係列
|
凝露傳感器
|
|
可選
|
個
|
|
|
6
|
TP係列
|
防雨機箱
|
|
可選
|
個
|
|
|
7
|
TP係列
|
PT取電裝置
|
含蓄電池
|
可選
|
台
|
|
|
6
|
TP係列
|
通信交換機
|
|
標配
|
台
|
|
|
7
|
工控機
|
應用服務器
|
|
標配
|
台
|
|
|
8
|
TP係列
|
UPS電源
|
台
|
標配
|
台
|
|
|
9
|
TP係列
|
係統軟件
|
套
|
標配
|
台
|
|
表6‑2係統參數設定表
|
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)
|
|
表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：
測溫終端按隻進行統計；
一台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；
本項目所涉及的現場概況：
係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。
