摘要:随着企业生产规模的扩张,用电负荷逐步增加,给电缆安全运行带来隐患,本文主要通过现在成熟的无线测温技术,解决实时检测电缆中间接头温度的问题,保证电缆安全平稳运行。
关键词:电缆;无线测温;中间接头;传感器;性能指标
1 电缆中间头温度升故障的后果
近年来,诸多用电设施环境因为电缆着火引起的火灾事故频繁发生。据不统汁,全国近十年来发生因电缆着火蔓延成灾的重大事故逾百起,累计烧毁电缆32万多米,恢复重建工作耗资大,费时长,数据损毁,造成不可估量的损失。电缆火灾事故还有其特殊的危害,那就是控制回路失效造成事故扩大,甚至损坏主设备,而且修复困难,长时间不能恢复生产。
电缆在企业供电中充当着重要能源输送角色,电缆中间头无处不在,由于电缆中间接头是由人工在现场安装完成的,受到施工环境和运行环境的影响,可能会因为安装失误、外力破坏、电缆进水等原因造成击穿和爆炸事故。在电缆接头发生击穿和爆炸事故时会释放出大量的能量,对周边其它电力设施或人员造成危害,会导致生产系统停电瘫痪,且抢修恢复周期长,经济损失巨大。
2 电缆中间接头现状及存在问题
动力厂承担着公司电缆线路的运行和维护任务,在长时间的运行维护过程中,发现公司新区电缆中间接头的运行维护存在很大的问题:
. 投运时间长,新区现有电缆中间头投运时间为2004年,至今已达17年,绝缘老化,故障率增。
(2)分布广,新区分布着22个电缆中间接头室,每个接头室之间距离不等,有的近有的远,巡检测温时间长,浪费人力较多。
(3)数量多,22个电缆中间接头室共有电缆中间接头383个,平均每个电缆中间接头室有17个电缆中间头,有36个电缆中间头,互相交叉,电缆测温难度大,不能准确及时检测电缆头温度,为安全运行埋下隐患。
(4)人员少,电力设施一直在增加,但巡检人员一直未增加,逐年减少,设备线路多,人员少存在矛盾,对电缆中间接头室的巡检频次减少,不能及时发现电缆运行中的温度变化。
3 电缆中间接头无线测温技术应用
针对存在的问题,提出了解决办法,安装一套电缆中间头无线测温系统,既可以解决人员少不能保证检测频率问题,又能实时监测每个电缆中间头工作温度,并将检测结果上传至长钢站后台系统,当某个电缆中间头温度达到70度时,报警提醒变电站值班人员,并及时通知巡检工到现场检查处理,必要时停电更换中间头,避免了因中间头温度过,电缆击穿,导致电缆着火停电等重大事故发生。
(1)电缆中间头无线测温系统的组成。电缆中间头无线测温系统是由温度传感器、温度监测器、通讯网络、在线监测软件平台四部分组成。
. 温度传感器。数字式温度传感器,它体积小,电压适用范围宽(3~5V),只有一个数据输入/输出口,属于单总线专用芯片之一。被测温度值直接以“单总线"的数字方式传输,大大提了系统的抗干扰能力。一条测温电缆能带64个温度传感器,距离为1000米。测温总线电缆采用防水阻燃两芯屏蔽双绞线,规格型号:RVVSP2∗0.75mm2。
温度传感器技术参数:
温度测量范围:-40℃~+85℃;
测温精度:±0.5℃;
封装:不锈钢金属壳封装,防水,抗电磁干扰;
数据传输接口:单总线数字信号传输;
外形尺寸:51mm∗26mm∗12mm。
. 温度监测器。温度监测器具有较的可靠性和安全性,温度监测器的LED数码显示屏循环显示出每个探测点的温度值,通过RS485方式上传到监控计算机,方便运行人员能够对电缆温度进行准确地巡检,对电缆运行状态能够及时地掌握。一台温度监测器可带两条测温电缆,每条测温电缆可带64个温度传感器,即一台监测器可带128个温度传感器。
温度监测器的性能指标:
工作电压:交流220VAC;
工作温度:-40℃~+85℃;
显示分辨率:0.1℃;
通讯方式:RS-485串口;
报警输出:1个(无源接点)250VAC、0.6A或24VDC、5A。
. 通讯网络。采用RS485通讯方式组网,可以直接上传到后台计算机。
根据现场情况,采用无线RS485通讯方式组网;
无线485模块特点:可以直接代替有线的RS485网,实现无线485组网;
无线传输距离可选择:1公里,2公里,5公里,不同功率模块可组网;
ISM开放频段433MHz,无需申请频点;具备穿透能力;
通信接口:RS232/RS485,1200/9600/19200/38400bps;
支持多种协议:透明传输协议、Modbus协议;
工业设计:可确保无线485模块工作于各种恶劣环境工业场合长期运行。无线485模块没有后续费用,后期维护方便,当某一个模块故障(比如断电或损坏),不会影响其他无线模块通信。
. 在线监测软件平台。
. 无线监测软件由实时数据采集和显示、历史数据和报警数据管理、报警联动等部分组成,它能对分布在不同地点电站实现远程监测、集中管理,对电缆接头室内电缆中间头温度、各种开关量传感器等进行实时数据采集和处理,及时发现问题和隐患,并具有如下优点:
可以根据现场环境位置不同配置各个传感器位置报警提醒迅速直观。
可以对不同地点的机房集中进行管理,对机房电缆层内电缆温度,环境状态、报警信息等进行远程监视,具有良好的扩充性。
系统可以提供声光、手机短信等多种报警方式,保证警情及时发出。
网络断线自动报警、设备工作异常引起数据中断报警。提供精确定位式报警。报警信息查询为用户提供警情的准确位置和状态。
系统具历史数据查询,报警数据查询等各种数据查询功能。
4 现场实施
现场对22个电缆中间接头室383个电缆中间接头温度实时监测,并在变电站建立后台监控中心,每个电缆中间接头安装1个温度传感器,实现电缆中间接头温度无线实时监测,在每个电缆接头室安装一套电缆温度监测器,采集各个电缆中间接头温度传感器数据,并将温度数据通过无线发射到监控主机,实现集中监控,超温报警,温度历史曲线查询等功能。超温报警时,监控主机发出声音报警,并弹窗提示窗口。
5 安科瑞温度在线监测系统解决方案
5.1概述
电气接点在线测温装置适用于低压开关柜内电缆接头、断路器触头、刀闸开关、压电缆中间头、干式变压器、低压大电流等设备的温度监测,防止在运行过程中因氧化、松动、灰尘等因素造成接点接触电阻过大而发热成为安全隐患,提设备安全保障,及时、持续、准确反映设备运行状态,降低设备事故率。
Acrel-2000T无线测温监控系统通过RS485总线或以太网与间隔层的设备直接进行通讯,系统设计遵循国际标准Modbus-RTU、Modbus-TCP等传输规约,安全性、可靠性和开放性都得到了较大地提。该系统具有遥信、遥测、遥控、遥调、遥设、事件报警、曲线、棒图、报表和用户管理功能,可以监控无线测温系统的设备运行状况,实现快速报警响应,预防严重故障发生。
5.2应用场所
适合在泛在电力物联网、钢厂、化工、水泥、数据中心、医院、机场、电厂、煤矿等厂矿企业、变配电所等电力设备的温度监测。
5.3系统结构
温度在线监测系统结构图
5.4系统功能
测温系统主机Acrel-2000T安装于值班监控室,可以远程监视系统内所有开关设备运行温度状态。系统具有以下主要功能:
. 温度显示:显示配电系统内每个测温点的实时值,也可实现电脑WEB/手机APP远程查看数据。
. 温度曲线:查看每个测温点的温度趋势曲线。
. 运行报表:查询及打印各测温点时间的温度数据。
. 实时告警:系统能够对各测温点异常温度发出告警。系统具有实时语音报警功能,能够对所有事件发出语音告警,告警方式有弹窗、语音告警等,还可以短信/APP推送告警消息,及时提醒值班人员。
. 历史事件查询:能够温度越限等事件记录进行存储和管理,方便用户对系统事件和报警进行历史追溯,查询统计、事故分析等。
5.5系统硬件配置
温度在线监测系统主要由设备层的温度传感器和温度采集/显示单元,通讯层的边缘计算网关以及站控层的测温系统主机组成,实现变配电系统关键电气部位的温度在线监测。
名称 | 外形 | 型号 | 参数说明 |
系统组态软件 |
| Acrel-2000/T | 硬件:内存4G,硬盘500G,以太网口。 显示器:21寸,分辨率1280*1024。 操作系统:Windows764位简体中文旗舰版。 数据库系统:MicrosoftSQLServer2008R2。 通讯协议:IEC60870-5-103、IEC60870-5-104、ModbusRTU、ModbusTCP等国际标准通信规约 |
智能通信管理机 |
| Anet-2E4SM | 通用网关,2路网口,4路RS485,可选配1路LORA,带电告警功能,支持485,4G从模块扩展。 |
无线测温集中采集设备 |
| Acrel-2000T/A | 壁挂式安装 标配一路485接口、一路以太网口 自带蜂鸣器告警 柜体尺寸480*420*200(单位mm) |
| Acrel-2000T/B | 硬件:内存4G,硬盘128G,以太网口 显示器:12寸,分辨率800*600 操作系统:Windows7 数据库系统:MicrosoftSQLServer2008R2 可选Web平台/APP服务器 柜体尺寸为480*420*200(单位mm) | |
显示终端 |
| ATP007 ATP010 | DC24V供电;一路上行RS485接口;一路下行RS485接口; 可接收20个ATC200/1个ATC400/1个ATC450-C。 |
| ARTM-Pn | 面框96*96*17mm,深度65mm;开孔92*92mm; AC85-265V或DC100-300V供电; 一路上行RS485接口,Modbus协议; 可接收60个ATE100/200/300/400;配套ATC200/300/450。 | |
| ASD320 ASD300 | 面框237.5*177.5*15.3mm,深度67mm;开孔220*165mm; AC85-265V或DC100-300V供电; 一路上行RS485接口,Modbus协议; 可接收12个ATE100/200/300/400;配套ATC200/300/450。 | |
智能温度巡检仪 |
| ARTM-8 | 开孔88*88mm嵌入式按照; AC85-265V或DC100-300V供电; 一路上行RS485接口,Modbus协议; 可接入8路PT100传感器,适用于低压开关柜电气接点、变压器绕组、点击绕组等场合的测温; |
| ARTM-24 | 35MM导轨安装; AC85-265V或DC100-300V供电; 一路上行RS485接口,Modbus协议; 24路NTC或PT100、1路温湿度测温、2路继电器告警输出,用于低压电气接点、变压器绕组、点击绕组等场所测温; | |
无线收发器 |
| ATC450-C | 可接收60个ATE100/ATE100M/ATE200/ATC400/ATE100P/ATE200P传感器数据。 |
| ATC600 | ATC600有两种规格;ATC600-C可接收240个ATE100/ATE100M/ATE200/ATC400/ATE100P/ATE200P传感器数据。ATC600-Z做中继透传。 | |
电池型无线测温传感器 |
| ATE100M | 电池供电,寿命≥5年;-50℃~+125℃; 精度±1℃;470MHz,空旷距离150米; 32.4*32.4*16mm(长*宽*)。 |
| ATE200 | 电池供电,寿命≥5年;-50℃~+125℃; 精度±1℃;470MHz,空旷距离150米; 35*35*17mm,L=330mm(长*宽*,三色表带)。 | |
| ATE200P | 电池供电,寿命≥5年;-50℃~+125℃; 精度±1℃;470MHz,空旷距离150米,防护等级IP68;35*35*17mm,L=330mm(长*宽*,三色表带)。 | |
CT取电型无线测温传感器 |
| ATE400 | CT感应取电,启动电流≥5a;-50℃~125℃;精度±1℃470MHz,空旷距离150米; 合金片固定、取电;三色外壳;25.82*20.42*12.8mm(长*宽*)。 |
有线温度传感器 |
| PT100 | 用于低压接点测温时,具体封装、精度、线制、线材、线长与供应商联系; 用于变压器、电机绕组测温时,建议变压器或电机内部预埋好Pt100 |
| NTC | 用于低压接点测温时,具体封装、精度、线制、线材、线长与供应商联系; |
6结语
增加电缆电缆中间头无线测温系统后,达到了预期的效果:能够在24小时实时监控383个电缆中间接头的温度,温度信息及时、准确,并能及时发现电缆中间头异常温度,及时抢修处理,避免事故扩大化,保证了383个电缆中间接头安全稳定运行。
1. 【技术支持卫星:CDD-9888】【公从号:安科瑞能效管理解决方案】
2. 云平台:变电所运维云平台、分布式光伏运维云平台、建筑能耗云平台、企业能源管控平台、远程预付费管控云平台、宿舍预付费管控云平台、充电桩收费运营云平台、智慧消防云平台、安全用电管理云平台、环保用电监管云平台;
3. 系统解决方案:变电站综合自动化系统、电力监控系统、配电室综合监控系统、能耗管理系统、电能管理系统、马达保护与监控系统、动环监控及能效分析系统、智能照明监控系统、消防设备电源监控装置、防火门监控系统、余压监控系统、消防应急照明和疏散指示系统;无线测温系统;
4. 中压测控装置:环网柜综合保护装置、微机保护装置、开关柜综合测控装置、线路保护装置、配电变保护装置、电动机保护装置、备自投保护装置、电容器保护装置、PT检测装置、低压备自投装置、公共测控装置、防孤岛保护装置、电流互感器过电压保护器、温湿度控制器、无源无线测温传感器、CT取电无线测温传感器;
5. 电力监控与保护:弧光保护装置、电能质量在线监测装置、电气接点在线测温装置(智能湿度巡检仪)、电动机(马达)保护器、低压线路保护器、智能剩余电流继电器、三遥单元;
6. 电能管理:可编程交流电测仪表、可编程直流电测仪表、多功能全电量电表、精度网络电力仪表、谐波表、电能质量表、海拔仪表、逆电流监测电表、电子式电能表、导轨式电能表、面板表嵌入式电表、预付费表、多用户计量箱、物联网仪表、无线多回路计量交流/直流表、无线多回路环保检测模块、正反向直流电能表、无线通讯转换器、智能照明控制装置;
7. 电能质量治理:有源电力滤波器、中线安防保护器、谐波保护器、静止无功发生器、滤波补偿装置、电力电容补偿装置、集成式谐波抑制电力电容补偿装置、投切开关、功率因数补偿控制器、自愈式低压并联电容器、串联电抗器;
8. 电气安全:电气火灾监控探测器、剩余电流探测器、电气火灾监控装置、在线监控路灯计量、无线测温显示单元、故障电弧探测器、故障电弧传感器、隔离电源绝缘监测装置、医疗机构绝缘报警显示仪、医疗医院用隔离变压器、工业用绝缘监测装置、电气防火限流式保护器;
9. 新能源:光伏采集装置、电瓶车智能充电桩、汽车充电桩、光伏汇流采集装置;
10. 数据中心/铁塔基站:数据采集模块、机房数据柜监控装置、多回路电表、母线监控装置、电力监控屏;
11. 智能网关:通信管理机、无线通信终端(无线通讯转换器)、数据转换模块、串口服务器;
12. 电量传感器:低压电流互感器、开口式互感器、一次小电流互感器、0.2级电流互感器、低压电动机保护器专用互感器、剩余电流互感器、霍尔传感器、罗氏线圈电流变送器、模拟信号隔离器、有功功率变送器、无功功率变送器、直流电压传感器、浪涌保护器;
13. 环保监控:油烟在线监测仪、环保数据采集传输装置;
卫星:CDD-9888(分享资源 合作共赢)