电力设备无线测温系统

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3RURALELECTRIFICATIONAutomation农网自动化2010年第08期 总第279期随着无人值班变电站的大力推广,对变电站各种信息量的监控要求越来越严格细化。而现今变电站对于主设备关键部位温度的监控尚处于初级阶段,监控范围小,尤其对于封闭设备的温度监控基本处于“盲区”,技术手段也相对落后。变电站常用的测温手段为主变油温采用铂电阻测温,可以实时采集温度并将信息量上传远方调度监控,缺点是对绝缘性能要求高,不能直接附在高压带电设备上;其它主要设备关键部位采用示温蜡片测温,精度低,需巡视,无法实时采集测温信息,上传远方调度监控;另一种为采用红外热像仪,也需人员到位才能显示效果,而且仅适用于裸露设备。可见,常规测温手段无法满足无人值班站对变电站主设备关键部位温度实时监控的需求。开发研制一种适用范围广、安全可靠的测温系统,实时监测主要设备(特别是对封闭设备内部)关键点的运行温度,掌握设备运行情况,及时发现故障隐患、采取措施,避免事故进一步扩大,对保障电网安全运行意义重大。1 设计思路无线测温系统旨在解决常规测温手段实时性能差,受安装环境限制大,无法实现对封闭设备测温的难题,满足无人值班站对主要设备温度实时监控的需求。在实际设计中主要需解决以下问题:对主要设备关键部位(不受环境限制)温度的实时采集,一次采集的温度模拟信号与数字信号的转换,温度信号的传输方式及监控后台的界面设计。2 无线测温系统方案设计2.1温度采集温度采集的主要器件为温度传感器,选择应用主要考虑互感器的测温范围、精度及其与单片机的通信连接。根据运行经验,运行设备主连接部位温度超过60 ℃,变压器油温超过80 ℃视为临界预警温度。因此选用DS系列集成数字式温度传感器,测温范围-55~125 ℃,自带功率放大器可将信号放大,输出线性特性好、精度高,与单片机通信配合简单,成本较低,满足电力系统应用要求。2.2测温数据传输可采取(GPRS/CDMA)无线网络和串行通信方式两种模式。(GPRS/CDMA)无线网络方式可利用移动通信已成熟的技术方案,利用短消息服务来传输温度数据,信号覆盖广,但成本较高,实时性能较差。串行通信方式是基于变电站现有的网络资源开发的一种新模式,数据传输通过无线调频模块、中继器、无线汇聚终端、变电站微机(已有的工作机)实现。2.3监控端数据处理及监控界面设计通过配套软件的开发应用,无线测温系统监控端可对采集的数据进行分组编辑定义,实现不同的预警功能;而且还可以应用软件建立历史温度数据库,为电力系统状态检修设备提供决策信息,提高决策的正确性。监控界面设计时,以站内主接线图为依托,测温数据显示在一次系统图相应位置,简单明了,便于监测,软件还可自生成Excel表格,实时显示测温数据。3 经济技术比较3.1与示温蜡片测温比较示温蜡片法,即在电接触表面涂一层随温度变化颜色的发光材料,通过观察其颜色变化来大致确定温度范围,这种方法准确度低、可靠性差,不能进行定量分析,参考应用价值小。示温蜡片在使用中容易脱落,后期维护巡视工作量大,维护时需停运相关设备,隐性成本不易估计。无线测温系统一次性投资比示温蜡片测温大,但可以实时定量分析,后期维护巡视工作量小。3.2与红外热像仪比较利用光(红外)辐射特性的红外测温仪,它能测量0~200 ℃之间温度,基本误差为±(1%×t+ 0.5%),准确度较高,但由于需要光学器件,在高压开关柜等特定场合使用不太方便,而且价格也比较高,又必须人工巡视,后续成本大,推广应用有一定的局限性。从投资角度比较,一台适用封闭设备(非全封闭设备)测温的红外热像仪的价格约12万元,而应用无线测温系统,一座中型110 kV变电站约需9万元。另上述两种测温手段与无线测温系统相比,测温数据实时性能差,属示意、分散采集方式。更重要的是以上两种方式都需要人工进行巡查,不能实时得到温度数据,所得到的数据永远是滞后的,起不到温度实时报警功能。4 应用实例汤阴县110 kV城关变电站首先应用了无线测温系统。城关变电站为无人值班站,应用前开关柜等封闭设备采用电力设备无线测温系统张改性,李海洲,张国方,河南省汤阴县电业局3RURALELECTRIFICATION农网自动化Automation2010年第08期 总第279期1 项目概况针对传统避雷计数器[1,2]动作情况不能适时掌控,以及需线路停电观测[3]的弊端,高平供电支公司研发了MOA避雷器雷击动作次数远程监测系统(装置),它能对MOA避雷器[4]雷击计数器的实时状况进行无线远程实时监测。这样,一旦一个避雷器遭受雷击,检修人员的手机和报警监测主机上马上出现一条对应该避雷器编号的短信息,提醒维护人员处理。该MOA避雷器雷击动作次数远程监测系统结构设计合理,有很强的耐腐蚀能力,且密封性好,可与在不同电压等级电网运行的MOA避雷器、FCZ型磁吹避雷器和FZ型普通阀式避雷器等[5]一起使用。应用避雷器雷击动作次数远程监测系统(装置)可有效地进行雷击次数监测,通过实时掌握遭受雷击的次数,及时地判断MOA避雷器的工作状态,避免运行中的MOA避雷器发生爆炸事故,为MOA避雷器的状态检修提供了有效手段。经高平供电支公司在长平变电站运行MOA避雷器雷击动作次数远程监测系统,证明其性能稳定可靠,为提高电网安全运行提供了重要的依据。1.1雷击次数的监测目前避雷器监测均采用专用电磁式机械计数器进行雷击次数的记录,这种方式可靠性比较高,已被广泛认可。图1所示为JS型动作计数器的原理接线图。图1(a)为JS型动作计数器的基本结构,即所谓的双阀片式结构。当避雷器动作时,放电电流流过阀片R1,在R1上的压降经阀片R2给电容器C充电,然后C再对电磁式计数器的电感线圈L放电,使其转动1格,记1次数。改变R1及R2的阻值,可使计数器具有不同的灵敏度。一般最小动作电流为100 A(8/20 μs)的冲击电流。因R1上有一定的压降,将使避雷器的残压有所增加[6],故它主要用于40 kV以上的高压避雷器。图1(b)表示JS-8型动作计数器的结构为整流式结构。避雷器动作时,高温阀片R1上的压降经全波整流给电容器C充电,然后C再对电磁式记数器的L放电,使其记数。该记数器的阀片R1的阻值较小(在10 kA时的压降为1.1 kV),通流容量较大(1200 A方波),最小动作电流也为100 A(8/20 μs)的冲击电流。由于JS-8机械计数器没有电信号接口,为此设计了专门的机构来获取机械计数器上的编码,将其变为电信号,进行远程监测。1.2远传计数器的设计新加装的计数器辅助远传装置包括:取样阀片、整流避雷器雷击动作次数远程监测系统袁军,袁青山,山西省电力公司高平供电支公司示温蜡片测温,主变油温采用铂电阻测温。城关变电站地势平坦,最远测温点距后台监控系统260 m(<500 m),测温数据信号至城关变电站后台监控系统直接传输,未加装中间继电器。城关变电站无线测温系统采集测温点为主变、断路器、隔离开关、封闭10 kV高压开关柜关键部位——母线、线夹连接处,共109处,适时采集了各关键连接部位的温度数据。通过实测数据比较分析,精度偏差控制在±5%范围内。测温数据至调度的传输采用串行通信方式,利用局域网络,直接传至调度日常办公机器,未额外增加电脑,调度端增设音响1对,做语音报警用。调度和城关变电站电脑分别装设无线测温系统子站和总站软件1套。5 应用效果检查110 kV城关变电站无线测温系统应用已超过两年,系统运行稳定、可靠、信息传输准确。有效地减少了设备巡视次数,降低了运营成本。2008年4月,无线测温系统及时准确地对10 kV 102主进开关柜温升异常预警,避免了一次大的停电事故发生,潜在经济效益显著。另外通过两年多的运行数据收集整理,变电站各主要设备均建立了自己的温度数据库,对实现设备状态检修提供了决策信息。(责任编辑:张峰亮)R1、R2--非线性电阻;C--储能电容器L--计数器线圈;D1~4—硅二极管图1JS型动作计数器的原理接线1RCL2R1RCL4D1D2D3D (a) (b)

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