開關(guān)柜內(nèi)敏感點無法實時監(jiān)測的難題解決方案

1 概況據(jù)有關(guān)資料統(tǒng)計，全國電力系統(tǒng)因高壓帶電設(shè)備關(guān)鍵部位(如斷路器、隔離刀閘觸頭處及出線座等)過熱而引發(fā)的事故時有發(fā)生。此類事故的危害性極大，輕則造成設(shè)備損壞,影響用戶用電，重則造成開關(guān)柜內(nèi)三相弧光短路，形成很

1 概況

據(jù)有關(guān)資料統(tǒng)計，全國電力系統(tǒng)因高壓帶電設(shè)備關(guān)鍵部位(如斷路器、隔離刀閘觸頭處及出線座等)過熱而引發(fā)的事故時有發(fā)生。此類事故的危害性極大，輕則造成設(shè)備損壞,影響用戶用電，重則造成開關(guān)柜內(nèi)三相弧光短路，形成很大的短路電流，燒毀主變壓器。因此，對高壓帶電設(shè)備各種連接點溫度的在線監(jiān)測是保證電網(wǎng)安全運行的重要內(nèi)容。此外，高壓帶電設(shè)備的各種連接點的溫度在線監(jiān)測和記錄，也是這些設(shè)備狀態(tài)檢修的重要依據(jù)。

電力系統(tǒng)為解決此類難題，采取了很多辦法。其中《國家電網(wǎng)公司十八項電網(wǎng)重大反事故措施》(摘錄11.7.2)中強調(diào)，需定期用紅外線測溫設(shè)備檢查開關(guān)設(shè)備的接頭處、隔離開關(guān)的采電部分(重點部位：觸頭、出線座等)，特別是在重負(fù)荷或高溫期間加強對運行設(shè)備的溫升監(jiān)測，以便及時采取措施。

電力系統(tǒng)初采用示溫蠟片監(jiān)測高壓設(shè)備接頭等敏感點的溫度，但這種方法只有在溫度過高后蠟片才有反應(yīng)，且電氣設(shè)備的隱蔽部位難以觀察到;后采用紅外測溫儀進(jìn)行溫度監(jiān)測，同樣隱蔽部位難以觀察。近年來，電力設(shè)備測溫技術(shù)有了新的突破：一是分布式光纖測溫技術(shù)，二是無線式測溫技術(shù)。以上兩種技術(shù)均能實現(xiàn)開關(guān)柜內(nèi)敏感點的溫度監(jiān)測及環(huán)境溫度監(jiān)測，但無線式測溫技術(shù)成本更低，便于大面積推廣。經(jīng)比較分析，TMS系列無線式溫度在線監(jiān)測預(yù)警系統(tǒng)(以下簡稱TMS系統(tǒng))，可更好的解決開關(guān)柜內(nèi)敏感點無法實時監(jiān)測的難題。

2 TMS系統(tǒng)的原理與技術(shù)特點

隨著無線通訊技術(shù)及數(shù)字化溫度傳感技術(shù)的發(fā)展及應(yīng)用，無線式溫度在線監(jiān)測技術(shù)在近兩年被廣泛應(yīng)用于電力、建筑、化工等領(lǐng)域，并取得了大量應(yīng)用業(yè)績。

2.1、TMS系統(tǒng)測溫的技術(shù)原理

TMS系統(tǒng)采用數(shù)字化溫度傳感技術(shù)、無線通訊技術(shù)及微機控制技術(shù)，實現(xiàn)了高壓帶點設(shè)備各關(guān)鍵點溫度的在線監(jiān)測。

其基本原理是，利用高精度數(shù)字化溫度傳感器(美國TI生產(chǎn)的18B20)采集敏感點處的溫度值，將溫度值轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號傳輸至CPU，CPU將該信號轉(zhuǎn)換為無線信號，并通過射頻電路將溫度信號以無線形式(頻率為2.4GHz)發(fā)送至開關(guān)柜外的接收裝置，通過信號處理、解碼后可將溫度信號實時顯示出來。同時，管理裝置的CPU還將所測到的溫度與用戶預(yù)先設(shè)定的參數(shù)進(jìn)行比較，判斷該敏感點處運行溫度是否正常，若不正常則發(fā)出相應(yīng)報警信號提醒管理人員。

2.2、TMS系統(tǒng)的技術(shù)特點

TMS系列無線式溫度在線監(jiān)測預(yù)警系統(tǒng)的大特點是，可以對電氣配電裝置的母排、動力電纜的接頭、開關(guān)柜內(nèi)重要的采電處等部位進(jìn)行“”監(jiān)測。其工作原理決定了它不會受到電磁干擾的影響，也不會對電氣設(shè)備的正常運行帶來任何負(fù)面影響。具有在高電壓、強腐蝕、輻射和強電磁干擾等惡劣環(huán)境下運行，以及可進(jìn)行多點測溫等優(yōu)點，是其他測溫技術(shù)*的。

3 TMS系統(tǒng)在電力系統(tǒng)的建設(shè)

TMS系統(tǒng)在電力系統(tǒng)中的變電站、配電房等廣泛應(yīng)用，下面以某110kV變電站為例，詳細(xì)介紹TMS系統(tǒng)的搭建。

3.1 測溫點布置

(1)選擇需要測溫的開關(guān)柜。根據(jù)電力系統(tǒng)設(shè)備特點和運行經(jīng)驗，選取包括主變柜、進(jìn)線柜電容柜和饋線柜等高壓柜作為重點監(jiān)測對象，既滿足了變電站的需要，又減少了不必要的投資。

(2)選擇高壓柜內(nèi)需要測溫的敏感點。經(jīng)過大量的比對分析研究，發(fā)現(xiàn)在封閉的高壓開關(guān)柜內(nèi)，容易發(fā)熱的點就是觸頭接觸處、出線電纜接頭處等部位，因該變電站采用的KYN型柜體，內(nèi)部采用手車式斷路器，因此在一面高壓柜內(nèi)設(shè)立了3處3相共9個測溫點，分別監(jiān)測動靜觸頭接觸處及出線電纜接頭部位。主要布置如圖1所示。

3.2 溫度采集單元安裝工藝

首先應(yīng)找出需要定位設(shè)備易發(fā)熱點等重要監(jiān)測部位，將溫度傳感器通過硅膠直接固定在需要監(jiān)測的地方(也可通過各種固定型材固定);無線發(fā)射盒通過硅膠和綁扎帶固定在等相位的銅排上(可選擇合適位置)，中間通過耐高溫傳輸導(dǎo)線相連接，導(dǎo)線用扎帶或者熱縮套管固定于銅排上。

在安裝時，固定膠固化后方可松開，且發(fā)射盒安裝位置一定要選擇合適位置安裝在等相位的銅排上，切不可破壞原有的絕緣距離。

3.3 測溫主機系統(tǒng)的建設(shè)

(1)現(xiàn)場的溫度監(jiān)控裝置采用*數(shù)據(jù)處理器件，負(fù)責(zé)采集、顯示現(xiàn)場各測溫點的數(shù)據(jù)，并通過與預(yù)設(shè)定參數(shù)比較，實現(xiàn)預(yù)告警功能。溫度監(jiān)控裝置具有標(biāo)準(zhǔn)的通訊接口，能與上位機進(jìn)行通訊，實現(xiàn)集中管理。

(2)后臺計算機軟件采用組態(tài)軟件，功能強大，使用簡單、方便，可在線顯示下屬的所有測溫點的實時數(shù)據(jù)，并通過曲線、報表等方式輸出相關(guān)信息，便于管理人員進(jìn)行管理、分析。

圖2 TMS系統(tǒng)的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖

4 TMS系統(tǒng)的主要功能

TMS系統(tǒng)以友好、簡潔的界面，為運行人員及其他用戶提供高壓帶電設(shè)備關(guān)鍵點的運行溫度在線監(jiān)測及預(yù)告警等功能。

(1)實時監(jiān)測高壓帶點設(shè)備關(guān)鍵點部位的運行溫度，讓管理人員清楚了解當(dāng)前設(shè)備的運行狀況。

(2)實時溫度、原始數(shù)據(jù)查詢，原始數(shù)據(jù)查詢主要用于設(shè)備安全狀況分析。通過歷史數(shù)據(jù)的比對，確定設(shè)備是否有故障發(fā)生的趨勢，為開展設(shè)備狀態(tài)檢修提供依據(jù)。原始數(shù)據(jù)查詢可通過報表或趨勢曲線顯示(見圖3)

圖3 (a)趨勢曲線;(b) 報表查詢

(3)實時實現(xiàn)超溫報警及型號查詢。系統(tǒng)設(shè)有自動預(yù)告警及報警信息查詢功能，包括：超溫預(yù)報警、超溫告警、通訊中斷等。報警與否取決于閾值設(shè)定，用戶可根據(jù)實際情況設(shè)定各測溫點的報警閾值，更適用于運行人員的監(jiān)控管理要求。

5 TMS系統(tǒng)的應(yīng)用效果

5.1 實現(xiàn)對重要開關(guān)柜溫度的實時有效監(jiān)測

實現(xiàn)對電力系統(tǒng)內(nèi)的變電站、配電房等重要單位內(nèi)各關(guān)鍵點的溫度在線監(jiān)測及環(huán)境溫濕度監(jiān)測。溫度顯示可由現(xiàn)場監(jiān)控裝置LCD液晶顯示、操作，也可由遠(yuǎn)程監(jiān)控后臺機進(jìn)行監(jiān)控、操作。測溫范圍為-15℃～125℃，測溫精度為±2℃，充分滿足電力系統(tǒng)高壓帶電設(shè)備的溫度監(jiān)測要求。

5.2 便于及時發(fā)現(xiàn)設(shè)備異常

TMS系統(tǒng)實時監(jiān)測數(shù)據(jù)準(zhǔn)確，便于及時發(fā)現(xiàn)各關(guān)鍵點部位的溫度異常狀況，有效的解決了封閉高壓帶電設(shè)備內(nèi)不能在線測溫的難題，提高了設(shè)備運行的可靠性，減少了停電檢修的盲目性，提升了城市供電網(wǎng)供電的可靠系數(shù)，為電力安全生產(chǎn)和可靠供電提供了有力的保證。

6 結(jié)束語

高壓帶電設(shè)備溫度在線監(jiān)測系統(tǒng)的開發(fā)及應(yīng)用，切合目前所提倡的“狀態(tài)檢修”技術(shù)研發(fā)及應(yīng)用發(fā)展趨勢，是一次具有實用意義的成功嘗試，為我局今后開展高壓帶電設(shè)備的“狀態(tài)檢修”提供科學(xué)的依據(jù)，并對我局電網(wǎng)的安全運行增加一項重要的砝碼。該項目的投入運行可大大減少設(shè)備預(yù)試停電次數(shù)和時間，提高了電網(wǎng)安全運行的可靠性及生產(chǎn)效率，減輕了運行部門日常巡檢的工作量，對系統(tǒng)安全運行具有重要意義。

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