您好, 歡迎來到化工儀器網(wǎng)
產(chǎn)品分類品牌分類
-
新能源電表 4G數(shù)據(jù)融合終端 多回路電表 遠(yuǎn)程抄表 電力監(jiān)測 無線傳輸電表 智能電力測控終端 無線計(jì)量電能表 4G智能電表 直流電表 環(huán)保用電 通信管理機(jī) 抄表采集設(shè)備 通信網(wǎng)關(guān)機(jī) 鐵塔基站 直流計(jì)量 能耗監(jiān)測 物聯(lián)網(wǎng)電表 組網(wǎng)模塊 APP電表 直流電能表 多用戶計(jì)量箱 無線計(jì)量儀表 環(huán)保電表 無線通信終端 宿舍電力儀表 多用戶多回路 導(dǎo)軌電能表 電能計(jì)量 電能表 網(wǎng)關(guān) 電能 多用戶電表 灌溉 預(yù)付費(fèi)
-
儲能柜系統(tǒng) 虛擬電廠平臺 光儲充監(jiān)控平臺 光伏發(fā)電系統(tǒng)運(yùn)維 能量管理系統(tǒng) 校園能源管理平臺 微電網(wǎng)能量管理系統(tǒng) 電池監(jiān)測 安全用電 現(xiàn)場監(jiān)控系統(tǒng)管理 綜合自動化系統(tǒng) 生物制藥 智慧水務(wù) 污水廠 綜合管廊 工廠 數(shù)據(jù)中心 高速公路 醫(yī)院 蓄電池 售電運(yùn)維 運(yùn)維云平臺 變電所運(yùn)維 銀行智慧用電 能源能耗管理 餐飲油煙監(jiān)測 能耗系統(tǒng) 電室安裝輔助監(jiān)控方案
淺談高中壓配電盤無線測溫的應(yīng)用及產(chǎn)品選型
閱讀：622 發(fā)布時(shí)間：2023-4-11
摘 要：本文介紹了一種針對高中壓配電盤無線測溫與局部放電測量系統(tǒng)，利用該系統(tǒng)在中海油秦皇島32-6油田海上平臺35kV配電盤和10.5kV 配電盤進(jìn)行應(yīng)用，通過母排無線測溫及局部放電監(jiān)測等功能，實(shí)現(xiàn)了配電盤內(nèi)母排溫度和盤內(nèi)局部放電狀態(tài)的實(shí)時(shí)監(jiān)測，該技術(shù)能夠代替人工進(jìn)行帶電母排溫度及局部放電進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)測，大幅降低人員頻繁檢測的勞動強(qiáng)度及電氣安全風(fēng)險(xiǎn)。
關(guān)鍵詞：海上油田 母排溫度 局部放電 無線監(jiān)測
0 引言
海上油田電力系統(tǒng)是海上石油平臺的動力命脈和開發(fā)生產(chǎn)的基礎(chǔ)，在整個供配電系統(tǒng)中，配電盤是重要的環(huán)節(jié)之一。由于配電盤一般為密閉系統(tǒng)，散熱條件差，再加上用電設(shè)備長期滿負(fù)荷甚至超負(fù)荷運(yùn)行，導(dǎo)致發(fā)熱量過大，熱積累加劇，從而引發(fā)破壞柜內(nèi)設(shè)備絕緣部件短路、火災(zāi)等重大安全生產(chǎn)事故。另外，高、中壓設(shè)備絕緣不佳、安裝缺陷及安全距離等原因，將會造成局部放電的發(fā)生，隨著局部放電的發(fā)展，如不及時(shí)發(fā)現(xiàn)，很有可能造成盤柜損毀。相較于陸地電力系統(tǒng)，海上采油平臺因空間限制，配電系統(tǒng)無法按照陸地電網(wǎng)配電架構(gòu)配置足夠的備用設(shè)備，特別是在35 KV及以下的中低壓系統(tǒng)，無法實(shí)現(xiàn)周期性的倒閘停電檢查與維護(hù)，因此實(shí)施在線的實(shí)時(shí)監(jiān)測與狀態(tài)分析就顯得尤為重要。同時(shí)，通過實(shí)時(shí)的監(jiān)測數(shù)據(jù)分析，可以為配電系統(tǒng)開展計(jì)劃性檢修提供必要的數(shù)據(jù)指導(dǎo)，從而使得停電檢修更有針對性，減少非必要的停產(chǎn)對海上油田穩(wěn)定生產(chǎn)尤為重要。
該系統(tǒng)在中海油秦皇島32-6油田海上平臺35 kV 配電盤和10.5 kV 配電盤進(jìn)行應(yīng)用，系統(tǒng)包含了母排無線測溫及局部放電監(jiān)測等功能，能夠便捷、有效地實(shí)時(shí)監(jiān)測配電盤內(nèi)母排溫度和盤內(nèi)局部放電情況，能夠及時(shí)判斷威脅開關(guān)盤的安全隱患，降低設(shè)備事故率，*大限度避免直接和間接經(jīng)濟(jì)損失。
1 系統(tǒng)組成與原理簡介
安裝在配電盤無線測溫及局部放電監(jiān)測裝置主要分為三部分：控制箱、無線測溫傳感器、局部放電監(jiān)測傳感器。以本次安裝的中海油海上平臺為例，總計(jì)在4面35 kV和25面10.5 kV 配電盤母排和電纜進(jìn)出線銅排上各設(shè)置3個無源無線測溫傳感器，通過不銹鋼扎帶和螺紋膠固定，防止松脫脫落而造成短路風(fēng)險(xiǎn)；每面 35 kV 和 10.5 kV 配電盤內(nèi)都配有一個有源無線局部放電傳感器，局部放電傳感器安裝貼柜側(cè)壁板，由柜內(nèi)AC220 轉(zhuǎn) DC12 V 電源模塊供電?？刂葡鋬?nèi)安裝有溫度無線接收模塊，用以接收各盤柜內(nèi)溫度傳 感器傳送的數(shù)據(jù)，控制箱內(nèi)配有PLC模塊，PLC通過對各模塊尋址讀取各盤柜母排溫度，并通過顯示器進(jìn)行顯示?？刂葡鋬?nèi)裝有無線數(shù)傳電臺用以接收局部放電傳感器的數(shù)據(jù)，再通過 SIS413 將 RS232 協(xié)議轉(zhuǎn)換為 RS485 協(xié)議，由控制箱內(nèi) PLC 對局部放電傳感器尋址讀取數(shù)據(jù)進(jìn)行處理，將局部放電相關(guān)數(shù)據(jù)、報(bào)警等數(shù)據(jù)在顯示器上進(jìn)行顯示。如下圖 1 所述關(guān)系：
圖 1 線溫度及局部放電測量系統(tǒng)示意圖
1.1無線測溫
無線測溫系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)一般包括測溫?cái)?shù)據(jù)采集、通信終端和通信管理三個主要部分構(gòu)成。測溫?cái)?shù) 據(jù)采集是基于感應(yīng)式原理，通過傳感器實(shí)現(xiàn)對母排重要部位溫度的測量。通信終端對測溫終端發(fā)出命令，將溫度值等信息傳輸?shù)綗o線通信的主要管理部位。通信終端是其他兩個部分的進(jìn)行交換的主要機(jī)構(gòu)，能夠通過對信息的收集再經(jīng)過無線將信息發(fā)送至測溫現(xiàn)場顯示終端，受到數(shù)據(jù)后再 轉(zhuǎn)發(fā)給通信管理，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的轉(zhuǎn)換，也保證了數(shù)據(jù)的完整與可靠。
無線溫度傳感器主要是指放置在各測溫點(diǎn)的無線信號發(fā)送、接收裝置和無線溫度測量裝置，本應(yīng)用的無線測溫技術(shù)，選擇阿米特 AT-Ⅱ-C5 型無線溫度傳感器。每個無線傳感器設(shè)置有 ID 編號，將編號存入到計(jì)算機(jī)數(shù)據(jù)庫中，測量溫度范圍設(shè)置為-50℃~125℃。本系統(tǒng)溫度傳感器地址按照16進(jìn)制進(jìn)行編碼，無線測溫收發(fā)器通過讀取ID來確定當(dāng)前傳感器采集溫度值。傳感器結(jié)構(gòu)、安裝方式如圖 2、3。
圖 2 溫度傳感器
（1-溫度傳感器主體；2-合金底座，與溫度探頭接出；3- 鎖扣，用于固定合金片；4-取電合金片，用于感應(yīng)取電； 5-配件，用于支撐合金片；6-合金片安裝孔，用于安裝合金片）
圖 3 測溫傳感器安裝位置（紅圈所示）
圖 4 溫度接收單元及接線端口
測溫通信終端在實(shí)際使用過程中主要負(fù)責(zé)接收無線溫度傳感器傳輸?shù)臏囟葦?shù)據(jù)，并將數(shù)據(jù)上傳到遠(yuǎn)程管理計(jì)算機(jī)工作站中。為了提高終端的響應(yīng)速度，通常一個終端*多管理 100 個測溫探頭。溫度在線監(jiān)測工作站，主要是指一臺裝有管理終端的計(jì)算機(jī)，計(jì)算機(jī)通過 RS485 串口或者互聯(lián)網(wǎng)與測溫通信終端建立連接，實(shí)時(shí)對各監(jiān)測點(diǎn)運(yùn)行溫度數(shù)據(jù)進(jìn)行監(jiān)控比對，對監(jiān)測點(diǎn)的溫度變化曲線進(jìn)行分析，一旦發(fā)現(xiàn)溫度過熱和急劇升高，立即報(bào)警。
1.2 局放監(jiān)測
當(dāng)絕緣材質(zhì)發(fā)生局部放電時(shí)，放電效應(yīng)會對周圍材質(zhì)進(jìn)行不斷侵蝕，*終導(dǎo)致整個絕緣系統(tǒng)的失效，進(jìn)而對電網(wǎng)系統(tǒng)的安全運(yùn)行造成威脅。因此了解好局部放電的產(chǎn)生原理和類型，利用合適的檢測方法對其檢測，做好預(yù)防工作，避免發(fā)生嚴(yán)重事故。
局部放電監(jiān)測主要通過暫態(tài)對地電壓監(jiān)測和超聲法監(jiān)測兩種方式綜合判斷。
1)暫態(tài)地電壓監(jiān)測原理：
當(dāng)局部放電活動出現(xiàn)在高壓配電盤當(dāng)中時(shí)，它會產(chǎn)生無線電頻率范圍內(nèi)的電磁波，它可以通過金屬外殼上的開孔，從配電盤內(nèi)泄漏到外表面。這些開孔可以是外殼或密封墊圈或其它絕緣部件周圍的間隙。
當(dāng)電磁波傳播到配電盤外面時(shí)，它會在接地的金屬外殼上對地產(chǎn)生暫態(tài)電壓。暫態(tài)地電壓 (TEV)在幾個毫伏至幾伏的范圍內(nèi)，存在時(shí)間很短，只有幾個納秒的上升時(shí)間。可以在配電盤正在工作時(shí)，將探頭放在配電盤的表面，采用這種非侵入方式來檢測局部放電活動。
2)超聲法監(jiān)測原理：
介質(zhì)發(fā)生局部放電時(shí)，其瞬間釋放的能量使分子間產(chǎn)生劇烈碰撞，并在宏觀上形成一種壓力產(chǎn)生超聲波脈沖，此時(shí)局部放電源如同一個聲源， 向外發(fā)出超聲波。由于放電持續(xù)時(shí)間很短，所以其發(fā)射的聲源頻譜很寬，可以達(dá)到數(shù)百千赫茲， 另外由于超聲波波長較短，因此它的方向性較強(qiáng)， 從而它的能量較為集中，可以從配電盤縫隙處檢測到有效的超聲信號，進(jìn)行對局部放電的診斷。 利用以上兩個基本原理制成的監(jiān)測傳感器，能有效實(shí)現(xiàn)對局部放電的實(shí)時(shí)監(jiān)測。
圖 5 無線數(shù)傳電臺
如圖 5 所示，無線數(shù)傳電臺的主要作用是接收無線局部放電傳感器的數(shù)據(jù)，通過SIS413協(xié)議轉(zhuǎn)換器將 RS232 轉(zhuǎn)換為RS485，然后將數(shù)據(jù)傳給PLC進(jìn)行處理。以下為各端口說明：
1-SMA 天線接口，外螺內(nèi)孔
2-模式選擇撥碼開關(guān)
3-DC 電源接口（5.5*2.1），接 DC8~28V 電 源，（3 和 6 同時(shí)只接一個）
4-RS232 接口（RS232 和 RS485 同時(shí)只能 用一個）
5-RS485 接口（RS232 和 RS485 同時(shí)只能 用一個）
6-DC 電源接口，接 DC8~28V 電源（3 和 6 同時(shí)只能接一個）
7-電源指示燈
8-串口發(fā)送指示燈
9-串口接收指示燈
如圖6，控制箱主要功能為數(shù)據(jù)處理、數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)發(fā)、報(bào)警顯示、數(shù)據(jù)顯示等功能?？刂葡鋬?nèi)配置有PLC、無線測溫收發(fā)器、無線數(shù)傳電臺等關(guān)鍵器件，PLC 通過對無線溫度收發(fā)器和無線數(shù)傳電臺對現(xiàn)場各無線溫度和局部放電傳感器固定的16進(jìn)制地址進(jìn)行尋址讀取，然后由PLC對數(shù)據(jù)進(jìn)行處理。顯示器主要將PLC 處理的結(jié)果進(jìn)行顯示。
圖 6 母排無線測溫及配電盤局部放電監(jiān)測控制箱
2 系統(tǒng)優(yōu)點(diǎn)
2.1 數(shù)據(jù)準(zhǔn)確，即時(shí)傳輸，能夠識別參數(shù)變化趨勢
無線測溫傳感器直接包裹在母排上，保證母排溫度的采集數(shù)據(jù)更加真實(shí)準(zhǔn)確；同時(shí)局部放電監(jiān)測是通過暫態(tài)對地電壓監(jiān)測和超聲法監(jiān)測兩種方式綜合判斷，并且局部放電探頭放置在盤柜內(nèi)部，相比于之前的局部放電儀外部測量也更加準(zhǔn)確。此系統(tǒng)將母排溫度和局部放電的數(shù)據(jù)通過無線溫度和局部放電傳感器都傳輸?shù)?PLC 內(nèi)進(jìn)行處理和計(jì)算。顯示器將各母排溫度和盤內(nèi)局部放電即時(shí)數(shù)據(jù)、報(bào)警信息、變化曲線情況都清晰的展現(xiàn)出來。
2.2 安全且高效的智能化采集代替人工測量和檢查
傳統(tǒng)的熱成像和局部放電測量，都是要通過熱成像儀和局部放電儀進(jìn)行人工測量，而且是每個月才進(jìn)行一次，非常的費(fèi)時(shí)費(fèi)力，并且都是在外部，數(shù)據(jù)采集干擾因素很多，數(shù)據(jù)往往不夠貼近現(xiàn)場的實(shí)際情況。熱成像只能通過觀察孔檢測， 數(shù)據(jù)正確性差，只能通停電并拆開柜門檢修外觀和緊固檢查，不能準(zhǔn)確判斷設(shè)備發(fā)熱狀態(tài)。通過配電盤無線測溫及局部放電監(jiān)測系統(tǒng)的應(yīng)用，不僅實(shí)現(xiàn)了溫度和局部放電實(shí)時(shí)監(jiān)測，同時(shí)也大大的節(jié)省了人力，很大的方便了現(xiàn)場的工作。另外， 通過無線局放實(shí)時(shí)監(jiān)測，避免人員開蓋檢測而造成的觸電風(fēng)險(xiǎn)。
2.3 無線傳輸，保證了高中壓配電盤的完整性和安全性
對原配電系統(tǒng)改造升級后，盤內(nèi)溫度和局部放電傳感器全都采取無線傳輸方式，避免了對增加的電纜擊穿對高中盤母排安全運(yùn)行造成安全威脅。另外，無線傳輸，無需對盤柜開孔，保證了盤柜的防護(hù)等級和本質(zhì)安全。該系統(tǒng)能夠及時(shí)發(fā)現(xiàn)設(shè)備潛在的隱患，一旦發(fā)現(xiàn)影響設(shè)備正常運(yùn)行的隱患，現(xiàn)場將制定整改計(jì)劃，及時(shí)糾正設(shè)備狀態(tài)，提升高中壓盤安全性和穩(wěn)定性。該系統(tǒng)作為高中壓盤實(shí)時(shí)“體檢醫(yī)生"，可以避免因?yàn)槲床煊X的重大隱患而導(dǎo)致配電盤損壞，從而避免了因生產(chǎn)電力系統(tǒng)故障，給能源企業(yè)造成巨大損失。
3、安科瑞溫度在線監(jiān)測系統(tǒng)解決方案
3.1、概述
電氣接點(diǎn)在線測溫裝置適用于高低壓開關(guān)柜內(nèi)電纜接頭、斷路器觸頭、刀閘開關(guān)、高壓電纜中間頭、干式變壓器、低壓大電流等設(shè)備的溫度監(jiān)測，防止在運(yùn)行過程中因氧化、松動、灰塵等因素造成接點(diǎn)接觸電阻過大而發(fā)熱成為安全隱患，提高設(shè)備安全保障，及時(shí)、持續(xù)、準(zhǔn)確反映設(shè)備運(yùn)行狀態(tài)，降低設(shè)備事故率。
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)行通訊，系統(tǒng)設(shè)計(jì)遵循國際標(biāo)準(zhǔn)Modbus-RTU、Modbus-TCP等傳輸規(guī)約，安全性、可靠性和開放性都得到了較大地提高。該系統(tǒng)具有遙信、遙測、遙控、遙調(diào)、遙設(shè)、事件報(bào)警、曲線、棒圖、報(bào)表和用戶管理功能，可以監(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(bào)警響應(yīng)，預(yù)防嚴(yán)重故障發(fā)生。
3.2、應(yīng)用場所
適合在泛在電力物聯(lián)網(wǎng)、鋼廠、化工、水泥、數(shù)據(jù)中心、醫(yī)院、機(jī)場、電廠、煤礦等廠礦企業(yè)、變配電所等電力設(shè)備的溫度監(jiān)測。
3.3、系統(tǒng)結(jié)構(gòu)
溫度在線監(jiān)測系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖
3.4、系統(tǒng)功能
測溫系統(tǒng)主機(jī)Acrel-2000T安裝于值班監(jiān)控室，可以遠(yuǎn)程監(jiān)視系統(tǒng)內(nèi)所有開關(guān)設(shè)備運(yùn)行溫度狀態(tài)。系統(tǒng)具有以下主要功能：
1）溫度顯示：顯示配電系統(tǒng)內(nèi)每個測溫點(diǎn)的實(shí)時(shí)值，也可實(shí)現(xiàn)電腦WEB/手機(jī)APP遠(yuǎn)程查看數(shù)據(jù)。
2）溫度曲線：查看每個測溫點(diǎn)的溫度趨勢曲線。
3）運(yùn)行報(bào)表：查詢及打印各測溫點(diǎn)時(shí)間的溫度數(shù)據(jù)。
4）實(shí)時(shí)告警：系統(tǒng)能夠?qū)Ω鳒y溫點(diǎn)異常溫度發(fā)出告警。系統(tǒng)具有實(shí)時(shí)語音報(bào)警功能，能夠?qū)λ惺录l(fā)出語音告警，告警方式有彈窗、語音告警等，還可以短信/APP推送告警消息，及時(shí)提醒值班人員。
5）歷史事件查詢：能夠溫度越限等事件記錄進(jìn)行存儲和管理，方便用戶對系統(tǒng)事件和報(bào)警進(jìn)行歷史追溯，查詢統(tǒng)計(jì)、事故分析等。
3.5、系統(tǒng)硬件配置
溫度在線監(jiān)測系統(tǒng)主要由設(shè)備層的溫度傳感器和溫度采集/顯示單元，通訊層的邊緣計(jì)算網(wǎng)關(guān)以及站控層的測溫系統(tǒng)主機(jī)組成，實(shí)現(xiàn)變配電系統(tǒng)關(guān)鍵電氣部位的溫度在線監(jiān)測。
4 結(jié)語
母排無線測溫及配電盤局部放電監(jiān)測系統(tǒng)作 為主動監(jiān)測電氣設(shè)備局部放電及溫度檢測系統(tǒng)， 其抗干擾能力強(qiáng)，監(jiān)測數(shù)據(jù)準(zhǔn)確，同時(shí)能夠提供 多種報(bào)警方式。母排無線測溫及配電盤局部放電 監(jiān)測系統(tǒng)的*大優(yōu)勢在于，能夠全天候?qū)崟r(shí)監(jiān)控 配電盤母排溫度及內(nèi)部局部放電情況，真實(shí)反映 出設(shè)備運(yùn)行狀態(tài)。當(dāng)發(fā)生異常情況時(shí)，現(xiàn)場人員 可以及時(shí)對設(shè)備進(jìn)行干預(yù)，大幅降低經(jīng)濟(jì)損失及 事故發(fā)生幾率，保證了電氣設(shè)備的平穩(wěn)運(yùn)行，具 有較大的經(jīng)濟(jì)和社會效益，將助力我國海上油田 油氣開發(fā)生產(chǎn)事業(yè)。
參考文獻(xiàn)
[1]徐世軍，魯醒悟.配電盤無線測溫與局部放電測量系統(tǒng)的應(yīng)用.
[2]亓俊良,譚靜軒, 穆勝軍, 等. 海洋石油 161 低壓配電系統(tǒng)優(yōu)化改造[J]. 船海工 程 , 2013, 42(03): 133-135.
[3]紀(jì)小松,電氣設(shè)備無線測溫技術(shù)的優(yōu)勢與應(yīng)用[J]. 電工技術(shù), 2019(04): 73-74.
[4] 安科瑞企業(yè)微電網(wǎng)設(shè)計(jì)與應(yīng)用手冊2022年05版.