变电室关键设备温度在线监测系统应用_耿达.pdf

设备管理与维修2023 5（下）0引言变电室作为电能供应的枢纽，在供电系统中起到变换电压、接受和分配电能的作用。其中的高压开关柜、高压线缆连接头、电压器等，是重要的电力设备，在长期运行中，容易出现表面氧化腐蚀、紧固螺栓松动、电连接设备老化等问题，加上很多电力设备长期过载运行，导致问题触点温度逐渐上升，进而加速氧化，形成恶性循环。因此，对于变电室设备中容易发热部位，必须采取有效可靠的监测手段，避免发生设备突发故障造成停产，甚至发生熔融、燃烧、爆炸等安全事故。无线测温系统是由温度传感器采集温度后，以无线方式传输至接收主机，通过通信网络发送至监控主机，使管理人员在远程实现对站内变压器、开关柜等设备关键部位的温度进行实时监控。相比传统测温方式，该系统具有测量准确、可靠性高、方便实用和大大减少工作量等特点，同时该套系统的温度预警功能实现了对设备隐患的早期预警，能够帮助检修人员对开关柜等封闭设备内部因受潮、接触面氧化等原因引起的发热问题及时发现处理。1改造背景某变电室建于 20 世纪 80 年代，受当时技术水平、建设观念等因素限制，变电室内电气设备的巡视与检查主要依赖人工方式。随着电力系统经过多年运行，设备逐渐老化，如无法及时发现设备隐患，容易造成突发事故。而且变电室采用传统人工巡检的方式面临诸多问题，如：巡检频次高，工作量大；巡检质量难保证，一是缺乏有效的检测手段，二是依赖人员自身业务水平和责任心；巡检记录难利用，手工记录，数据只抄不用，无法通过数据识别和发现设备异常情况。此外，该变电室由于人员调整，还面临值守、巡视人员短缺的问题。变电室关键设备温度在线监测系统改造，是针对设备现状及人员结构调整的趋势，为更好地完善设备管理而实施的。2改造思路在设备关键位置安装温度传感器，由温度传感器采集关键点位的温度数据，然后通过无线接线装置进行集中接收，再将数据汇入到后台系统进行处理。管理人员可以在局域网上远程实时监测设备温度、分析系统数据，提前发现设备故障隐患，达到设备在可控状态下安全稳定运行的目的。温度监测系统网络结构如图 1 所示。3改造方案3.1测温传感器的选择从技术成熟度、运行可靠性、改造及后期维护成本等方面综合考虑，采取基于 CT 感应取电的无线测温传感器。其优点是体积小、结构简单易用、能耗低、取电效能高且不需要外加电源，可以长期稳定工作。图 2 所示为安装在断路器触头上的无源温度传感器，其测温方式采用红外测温探头，主要负责被检测点的温度数据和电流负荷的采集和发射功能。传感器直接安装到带电物体表面，其测量数据精确度较高，安装方式简单，安装后不会造成任何可能的绝缘性故障、悬浮放电故障等。传感器主要技术指标：被测物体电压范围：110 kV（50摘要：变电室关键设备通过无线测温改造，解决老旧设备缺乏可靠、有效的温度检测手段的缺陷，实现设备远程实时温度在线监测，大幅降低变电室运维成本，提高设备的可靠性。关键词：测温；在线监测；高压开关柜中图分类号：TM726文献标识码：BDOI：10.16621/ki.issn1001-0599.2023.05D.12变电室关键设备温度在线监测系统应用耿达（秦港股份有限公司第二港务分公司，河北秦皇岛066000）图 1变电室温度监测网络拓扑图图 2无源温度传感器安装位置26设备管理与维修2023 5（下）60 Hz）；被测物体电流范围：4000 A，AC；最小启动电流：5 A；测量范围：40 115；测量精度：2；能量源：工频磁场；无线参数：433 MHz250 kbps；无线功率：10 dBm（10 mW）；距离通信：50 m（空旷）。3.2测温点位的确认电气设备的许多隐形故障在初期基本表现都是严重发热，虽然电气设备发热原因很多，但发热位置除设备本身外，主要集中在设备与设备的连接处。这些连接部位受安装工艺、环境腐蚀、长期过载运行等情况影响，就会出现发热严重的现象。因此传感器的安装位置应根据变电室的设备类型、数量及容易发热的位置确定。如大电流电缆设备节点、电力设备局部异常升温部位、高压开关柜的动/静触头、进线与出线母排接点、变压器节点等位置。3.3测温数据的传输为方便数据传输，降低施工难度和成本，所有传感器采集的温度数据信息，均会通过 433 MHz 无线链路传输到现场无线集中接收显示装置。接收装置收到温度数据后，经数据处理，通过工业以太网传送到监测系统集中显示。无线集中接收显示装置主要参数：无线通信：433 MHz；天线：吸盘天线（AC-Q 433108 433 MHz）；传感器接收点数：最大 300 点；上传接口：RS-485（隔离）；通信协议：Modbus RTU；工作环境温度：20 55。4在线监测平台温度在线监测系统软件采用 Browser/Server（浏览器/服务器）结构，系统采集来的数据在服务器上汇总处理。管理值守人员可从远程局域网上查看、分析系统数据。本改造项目的监测系统具备以下主要功能：（1）电子地图及设备运行指示：通过设备主界面电子地图准确反映系统各采集点的地理位置及设备运行状况指示。图 3 为设备运行状况界面，主界面可显示设备位置，并通过颜色标注设备基本运行状态：分为正常、一般、严重、危急 4 个等级。若传感器或线路故障导致数据未传输到后台，系统也会进行提示。（2）温度监测及故障热仿真诊断：在监控系统上显示被测各点的实时温度值，超过设定值时进行报警，通过仿真实现故障诊断。（3）数据库功能：无线温度监测系统采集的各监测点的运行温度数据，在数据库中可以长期保存。管理人员可以通过历史数据查询，直观地看到监测点的温度变化曲线并进行分析，为设备维修、保养提供参考依据。（4）权限管理功能：通过分配权限，可进行相关告警设置。所有运行数据的设置、修改等都需由设定权限的管理人员进行操作。5施工安装与调试根据运行要求，测温传感器采用无线通信技术传输温度信号，温度信号从测温模块到通信模块之间不需要接线，无任何绝缘安全问题，温度传感器能够安装到带电物体表面，直接测量带电物体的温度。测温数据应准确可靠，精度高，不受其他因素的影响。为保障系统正常运行，应按照以下步骤进行施工：（1）制定施工技术方案，准备施工材料。（2）安装测温传感器、无线接收装置、后台系统主机，完成线路敷设等辅材施工项目。（3）安装检查：按照测温配置系统点位表核对传感器安装位置；检查传感器安装工艺；检查系统电源电压。（4）系统检查与调试：无线集中接收装置上电，检查各测温点传感器信号强度、温度等信号是否正常接收；检查测温系统各项参数设置是否符合项目实际需求；检查系统后台各点位数据通信是否正常。6改造效果变电室经过设备温度在线监测系统改造后，解决了设备老化与监测手段匮乏以及人员结构转变之间的矛盾，减轻了巡检人员的劳动强度，降低了变电室运维成本。对于关键电气设备的隐患有了一定程度的预警能力，提升了变电室管理水平和设备安全性。该系统投入后运行效果良好，达到了改造的预期目的。参考文献1乔红.温度在线监测系统在输变电设备上的应用研究 J.机械管理开发，2017（4）：85-87.2程正，周宁，房金彦，等.江西电网输变电设备状态监测系统建设与应用 J.2013，37（3）：66-38.编辑李波图 3设备运行状况界面27