風(fēng)力發(fā)電場(chǎng)無線測(cè)溫系統(tǒng)的方案分析

電力系統(tǒng)要保證安全運(yùn)行，不僅電氣設(shè)備操作要求準(zhǔn)確無誤，而且電氣設(shè)備運(yùn)行也在正常參數(shù)范圍內(nèi)，其中溫度也是電氣設(shè)備運(yùn)行正常的一個(gè)重要參數(shù)。高壓配電裝置的開斷接觸點(diǎn)、母線連接點(diǎn)等部位，由于設(shè)備制造、環(huán)境污染、觸點(diǎn)氧化、電弧沖擊等原因造成接觸電阻變大，在運(yùn)行時(shí)不斷發(fā)熱，溫度不斷上升，給設(shè)備安全運(yùn)行埋下了隱患，如果不及時(shí)發(fā)現(xiàn)，會(huì)導(dǎo)致起火或爆炸，造成運(yùn)行事故。國(guó)內(nèi)外很早就利用測(cè)溫技術(shù)，對(duì)高壓配電裝置設(shè)備的運(yùn)行溫度進(jìn)行監(jiān)測(cè)，保證高壓配電裝置設(shè)備運(yùn)行安全。

1、無線測(cè)溫技術(shù)方案的提出

HTL風(fēng)電場(chǎng)位于錫林浩特灰騰梁地區(qū)，裝機(jī)容量200MW，220kV升壓站安裝2臺(tái)主變壓器，以1回220kV出線接人系統(tǒng)。全站設(shè)備的控制采用計(jì)算機(jī)監(jiān)控，運(yùn)行管理實(shí)現(xiàn)少人值班操作。

HTL風(fēng)電場(chǎng)地處偏僻，天氣情況變化大，運(yùn)行要求220kV高壓配電裝置運(yùn)行溫度實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)，數(shù)據(jù)通過網(wǎng)絡(luò)傳輸。結(jié)合工程需要和對(duì)比目前測(cè)溫系統(tǒng)設(shè)備技術(shù)，設(shè)計(jì)中使用了無線測(cè)溫系統(tǒng)，對(duì)HTL風(fēng)電場(chǎng)220kV高壓配電裝置的運(yùn)行溫度進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)報(bào)警。HTL風(fēng)電場(chǎng)有4個(gè)220kV高壓配電間隔。分別為#1主變、#2主變、220kV出線和220kV電壓互感器間隔。每個(gè)間隔刀閘口、隔離開關(guān)、斷路器接觸點(diǎn)和母線連接點(diǎn)處均為測(cè)溫點(diǎn)，在各測(cè)溫點(diǎn)上設(shè)置無線智能溫度傳感器，通過無線通訊方式將測(cè)溫點(diǎn)的運(yùn)行溫度數(shù)據(jù)上傳監(jiān)測(cè)系統(tǒng)后臺(tái)機(jī)。

2、無線測(cè)溫系統(tǒng)的方案配置

2.1系統(tǒng)組成

無線測(cè)溫系統(tǒng)由數(shù)據(jù)采集層、通訊層和計(jì)算機(jī)管理層構(gòu)成，層與層相對(duì)獨(dú)立。數(shù)據(jù)采集層設(shè)備負(fù)責(zé)數(shù)據(jù)采集并將數(shù)據(jù)通過無線方式與通訊層設(shè)備通訊。通訊層通過以太網(wǎng)方式將數(shù)據(jù)傳輸?shù)接?jì)算機(jī)管理層，實(shí)現(xiàn)站級(jí)協(xié)調(diào)、優(yōu)化控制和當(dāng)?shù)乇O(jiān)測(cè)功能，同時(shí)實(shí)現(xiàn)與遠(yuǎn)方調(diào)度中心的通信。數(shù)據(jù)采集層由無線測(cè)溫模塊組成，無線測(cè)溫模塊分散布置，就地安裝在高壓配電裝置的開斷接觸點(diǎn)或連接點(diǎn)上。

通訊層由無線通訊模塊和通訊管理機(jī)組成，無線通訊模塊按區(qū)域布置，接收本區(qū)域內(nèi)的無線測(cè)溫模塊信號(hào)，通過485總線接入通訊管理機(jī)。通訊管理機(jī)以以太網(wǎng)方式組網(wǎng)。

計(jì)算機(jī)管理層由計(jì)算機(jī)管理后臺(tái)組成，通過以太網(wǎng)接收上傳數(shù)據(jù)，管理系統(tǒng)軟件對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行分析、統(tǒng)計(jì)、處理、存儲(chǔ)。

無線測(cè)溫系統(tǒng)組成示意圖

2．2系統(tǒng)特點(diǎn)

無線測(cè)溫系統(tǒng)具有高可靠性、易擴(kuò)展性、免維護(hù)性的特點(diǎn)，在系統(tǒng)結(jié)構(gòu)、設(shè)備性能上都有體現(xiàn)。

2．2．1可靠性

無線測(cè)溫系統(tǒng)的三層式結(jié)構(gòu)，各層相互獨(dú)立又協(xié)調(diào)組成整體，任一部分設(shè)備有故障時(shí)，只影響局部，提高了系統(tǒng)可靠性。單元裝置采用ALLINONE設(shè)計(jì)原則，并采取隔離、軟硬件濾波、看門狗電路、抗干擾編碼、智能診斷、各種開放、抗震動(dòng)、抗干擾的新型結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)等多種軟硬件方面的措施，提高單元裝置的整體可靠性，進(jìn)一步保證全系統(tǒng)的可靠。

2．2．2易擴(kuò)展性

無線測(cè)溫系統(tǒng)采用無線、485總線、以太網(wǎng)相結(jié)合的通訊方式，使系統(tǒng)很容易擴(kuò)展和與其它網(wǎng)絡(luò)互連；在擴(kuò)展測(cè)點(diǎn)時(shí)不受布線的限制，可以方便的把模塊化設(shè)計(jì)的單元裝置配置在系統(tǒng)內(nèi)，根據(jù)一次系統(tǒng)的變化，任意增、減或改變系統(tǒng)中的單元裝置達(dá)到改造和擴(kuò)建的目的。系統(tǒng)提供的標(biāo)準(zhǔn)的通訊協(xié)議接口，使得現(xiàn)場(chǎng)總線網(wǎng)絡(luò)可與局域網(wǎng)絡(luò)相聯(lián)，實(shí)現(xiàn)信息的共享。

2．2．3免維護(hù)性

無線測(cè)溫系統(tǒng)在運(yùn)行時(shí)能進(jìn)行在線自檢，溫度傳感器在每次測(cè)量時(shí)會(huì)進(jìn)行自校準(zhǔn)。整個(gè)測(cè)溫網(wǎng)絡(luò)，采用總線型網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)，網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)非常有用和可靠，在系統(tǒng)正常運(yùn)行時(shí)無需人工維護(hù)。

3．3系統(tǒng)設(shè)備功能

溫度傳感器、數(shù)據(jù)采集變換器、網(wǎng)絡(luò)通訊設(shè)備具有自檢功能，設(shè)備安全可靠抗干擾能力強(qiáng)。設(shè)備的檢查、維修工作簡(jiǎn)潔方便，保證系統(tǒng)正常有用的工作。

3．3．1無線測(cè)溫模塊

無線測(cè)溫模塊內(nèi)置Pt電阻溫度傳感器，安裝到每個(gè)220kV間隔內(nèi)刀閘口、連接點(diǎn)和母線連接點(diǎn)的表面，直接測(cè)量測(cè)溫點(diǎn)的溫度。無線測(cè)溫模塊測(cè)溫準(zhǔn)確、可靠，溫度測(cè)量范圍達(dá)到0～200℃；溫度數(shù)據(jù)精度高，分辨率達(dá)到1℃。通過無線通訊技術(shù)將溫度數(shù)據(jù)傳輸?shù)綗o線通訊模塊，無線傳播距離50m，不受其他因素影響，保證了高壓設(shè)備的安全運(yùn)行。

3．3．2無線通訊模塊和通信管理機(jī)

無線通訊模塊采用無線通訊技術(shù)，接收測(cè)溫模塊的無線信號(hào)，每個(gè)22OkV配電間隔安裝一個(gè)無線通訊模塊，與設(shè)在本間隔內(nèi)的多個(gè)測(cè)溫模塊進(jìn)行通訊。無線通訊模塊配有標(biāo)準(zhǔn)的485總線接口，接入通信管理機(jī)，通信管理機(jī)通過以太網(wǎng)將溫度數(shù)據(jù)上傳。標(biāo)準(zhǔn)的通訊接口協(xié)議保證了信息傳輸?shù)臏?zhǔn)確可靠。

3．3．3計(jì)算機(jī)后臺(tái)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)

計(jì)算機(jī)和監(jiān)測(cè)管理軟件構(gòu)成了計(jì)算機(jī)后臺(tái)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，布置在風(fēng)電場(chǎng)控制室操作臺(tái)上，后臺(tái)系統(tǒng)容量可達(dá)128個(gè)變電站，每個(gè)變電站512個(gè)測(cè)溫點(diǎn)。

計(jì)算機(jī)提供了運(yùn)行管理操作的平臺(tái)，軟件對(duì)數(shù)據(jù)資料進(jìn)行分析、統(tǒng)計(jì)、記錄和報(bào)警，所有的信息都被記錄數(shù)據(jù)庫(kù)中，以備查閱。

計(jì)算機(jī)后臺(tái)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)軟件具有在線采集、監(jiān)測(cè)、分析現(xiàn)場(chǎng)溫度的功能，對(duì)采集到的數(shù)據(jù)進(jìn)行詳細(xì)的溫度場(chǎng)分析、溫升趨勢(shì)分析和統(tǒng)計(jì)；具有對(duì)歷史資料的分析和統(tǒng)計(jì)功能，能保存所有測(cè)點(diǎn)溫度的數(shù)據(jù)和變化情況，可以選擇不同的測(cè)點(diǎn)、不同的時(shí)間段的數(shù)據(jù)，綜合分析電氣設(shè)備的運(yùn)行情況。

計(jì)算機(jī)后臺(tái)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)軟件具有安全保護(hù)功能，對(duì)管理員身份進(jìn)行分級(jí)管理。使用者用密碼登陸系統(tǒng)。只有在管理員權(quán)限內(nèi)才允許對(duì)系統(tǒng)的參數(shù)進(jìn)行設(shè)置。

3、電力系統(tǒng)設(shè)備的其它測(cè)溫方法及特點(diǎn)

電力系統(tǒng)測(cè)溫技術(shù)的使用已經(jīng)很普遍，國(guó)內(nèi)外測(cè)溫技術(shù)比較多，通常還有光纖測(cè)溫、紅外測(cè)溫等。

3．1光纖測(cè)溫系統(tǒng)

光纖溫度監(jiān)測(cè)系統(tǒng)是由光纖溫度傳感器、傳輸光纜、溫度監(jiān)測(cè)儀和計(jì)算機(jī)管理系統(tǒng)組成。在高壓配電裝置測(cè)溫點(diǎn)上安裝光纖傳感器，光纖傳感器將被測(cè)量溫度轉(zhuǎn)換成光信號(hào)，通過光纖將信號(hào)傳送到溫度監(jiān)測(cè)儀，溫度監(jiān)測(cè)儀將光波信號(hào)解調(diào)成溫度信號(hào)，通過以太網(wǎng)口向計(jì)算機(jī)管理系統(tǒng)傳送，由計(jì)算機(jī)管理系統(tǒng)實(shí)施數(shù)據(jù)處理、故障診斷、報(bào)警及控制。

光纖溫度監(jiān)測(cè)系統(tǒng)溫度信號(hào)以光纖為媒介傳輸光信號(hào)，不受電場(chǎng)和磁場(chǎng)的干擾，溫度測(cè)量挺準(zhǔn)；光纖有優(yōu)異的絕緣性能，采用防污閃安裝模式，不影響被測(cè)設(shè)備的絕緣等級(jí)和安全運(yùn)行}系統(tǒng)容易擴(kuò)展，使用方便；測(cè)量范圍寬，能夠?qū)崿F(xiàn)光纖溫度監(jiān)測(cè)系統(tǒng)多適用于戶外高壓設(shè)備。

3．2紅外測(cè)溫系統(tǒng)

紅外測(cè)溫系統(tǒng)由紅外溫度傳感器、數(shù)據(jù)采集器和計(jì)算機(jī)后臺(tái)管理系統(tǒng)組成。

在高壓配電裝置測(cè)溫點(diǎn)附近安裝紅外溫度傳感器，紅外溫度傳感器接收被測(cè)量設(shè)備的熱紅外信號(hào)，轉(zhuǎn)換成溫度信號(hào)通訊上傳數(shù)據(jù)采集器，數(shù)據(jù)采集器可顯示、報(bào)警和輸出控制信號(hào)，并通訊上傳計(jì)算機(jī)后臺(tái)管理系統(tǒng)，由計(jì)算機(jī)后臺(tái)管理系統(tǒng)對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行處理、統(tǒng)計(jì)、分析和保存。

紅外測(cè)溫系統(tǒng)對(duì)電氣設(shè)備的溫度采用非接觸式測(cè)量，不需要考慮絕緣問題；可實(shí)現(xiàn)在線監(jiān)測(cè)。紅外測(cè)溫系統(tǒng)多適用于戶內(nèi)高壓開關(guān)柜設(shè)備。

4、安科瑞無線測(cè)溫產(chǎn)品介紹

a.電池供電型無線溫度傳感器

安裝于發(fā)熱部位，采集溫度量并通過無線方式傳輸?shù)膫鞲衅鳌?/p>

目前無線溫度傳感器有三款：

b.CT感應(yīng)取電無線溫度傳感器

安裝于斷路器觸頭、母排、電纜搭接點(diǎn)等大電流處，采集溫度量并通過無線方式傳輸?shù)膫鞲衅鳌?/p>

目前無線溫度傳感器有兩款：

安科瑞無線測(cè)溫就地顯示配置：

ASD300/320智能操控裝置可連接12路無線溫度傳感器，ARTM-Pn無線測(cè)溫裝置可以連接18路無線溫度傳感器，無源（CT取電）方式為ATE300（捆綁式安裝），有源（電池供電）方式為ATE100（螺栓式安裝，主要用于電纜/銅排等螺絲固定的搭接點(diǎn)）和ATE200（表帶式，主要用于斷路器觸頭等接點(diǎn)捆綁安裝，因安裝較ATE100更方便，電纜/銅排等搭接點(diǎn)也常選用）。

無線測(cè)溫帶操顯功能（就地顯示）

Acrel-2000T/B無線測(cè)溫壁掛式監(jiān)控設(shè)備，內(nèi)存4G，硬盤128G，以太網(wǎng)口，顯示器12寸，分辨率800*600，可選Web平臺(tái)/App服務(wù)器，柜體尺寸480*420*200（單位mm），配置IPAD，安裝ACREL-2000/T軟件。就地實(shí)時(shí)顯示溫度分布以及報(bào)警等詳細(xì)參數(shù)。

無線測(cè)溫采集設(shè)備配置方案

5、結(jié)論

電力設(shè)備測(cè)溫越來越得到認(rèn)可和重視，溫度指標(biāo)也成為電力系統(tǒng)遙測(cè)的一個(gè)重要數(shù)據(jù)，各種測(cè)溫技術(shù)已經(jīng)在電力系統(tǒng)大力推廣應(yīng)用。工程設(shè)計(jì)中應(yīng)結(jié)合工程實(shí)際采用適合的測(cè)溫方案，準(zhǔn)確的記錄電氣設(shè)備的運(yùn)行狀況，保證電力系統(tǒng)的安全運(yùn)行，增快社會(huì)經(jīng)濟(jì)的發(fā)展。