1 化工行業(yè)配電系統(tǒng)測溫需求分析

  隨著我國經(jīng)濟(jì)建設(shè)的飛速發(fā)展,許多化工企業(yè)應(yīng)運(yùn)而生,化工工業(yè)是個(gè)龐大復(fù)雜的工業(yè)生產(chǎn)系統(tǒng), 而企業(yè)的穩(wěn)定可靠的供配電是保障正常生產(chǎn)的基礎(chǔ)。

  在工業(yè)系統(tǒng)中，溫度是表征設(shè)備運(yùn)行正常的重要參數(shù)。隨著工業(yè)用電負(fù)荷的不斷增長，為了避免因設(shè)備發(fā)熱而導(dǎo)致的突發(fā)事件，溫度的自動(dòng)監(jiān)測已經(jīng)成為工業(yè)安全生產(chǎn)的重要環(huán)節(jié)。化工生產(chǎn)運(yùn)行中的電氣設(shè)備通常長期工作在高電壓和大電流狀態(tài)，設(shè)備中存在的某些缺陷會(huì)導(dǎo)致設(shè)備部件的異常溫度升高。造成溫度與接觸電阻值的惡性循環(huán)，最終會(huì)導(dǎo)致設(shè)備不能正常工作，甚至燒毀，溫度過高可能會(huì)引起燃燒、爆炸甚至設(shè)備損壞或質(zhì)量事故。

2 應(yīng)用方案及項(xiàng)目案例綜

  某高分子合成公司堅(jiān)持科技創(chuàng)新，在新環(huán)保、新材料、新能源等領(lǐng)域掌控了大量自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)，在新型環(huán)保制冷劑、氟硅高新材料、離子膜等方面打破了多項(xiàng)外國技術(shù)壟斷。當(dāng)前，公司牢牢抓住中央供給側(cè)結(jié)構(gòu)性改革和省新舊動(dòng)能轉(zhuǎn)換重大機(jī)遇，緊緊圍繞科技創(chuàng)新這條主線，著力打造“兩個(gè)替代”和“智能制造”新引擎，在經(jīng)濟(jì)新常態(tài)下煥發(fā)出勃勃生機(jī)和活力，經(jīng)營效益持續(xù)攀升。

  整個(gè)工廠配電10KV系統(tǒng)采用單母線分段，2段進(jìn)線互為備用；每段進(jìn)線容量均按照12500KVA容量設(shè)計(jì)，都能滿足全廠區(qū)生產(chǎn)運(yùn)行需求。2進(jìn)線與母聯(lián)3個(gè)斷路器只能合閘2個(gè)，母聯(lián)設(shè)置備自投裝置。電動(dòng)機(jī)回路要求單獨(dú)控制，要求柜頂小母線合母、控母、裝置電源需設(shè)置雙小母線。0.4KV系統(tǒng)采用變壓器分列運(yùn)行，中間設(shè)置母聯(lián)柜，并設(shè)置防并列連鎖，母聯(lián)配置備自投裝置。

  本次項(xiàng)目針對(duì)廠區(qū)高低壓配電室內(nèi)的10Kv高壓柜和0.4Kv低壓柜內(nèi)關(guān)鍵電氣連接點(diǎn)進(jìn)行溫度監(jiān)測。項(xiàng)目要求測溫產(chǎn)品能長期穩(wěn)定運(yùn)行，并實(shí)現(xiàn)配電室本地溫度監(jiān)測及告警和遠(yuǎn)程溫度的監(jiān)視。經(jīng)過技術(shù)對(duì)比,使用無線無源溫度傳感器+溫度采集顯示裝置+溫度監(jiān)測系統(tǒng)的方案,準(zhǔn)確的采集關(guān)鍵部位的溫度信號(hào) ,通過控制中心的無線測溫監(jiān)測系統(tǒng),實(shí)現(xiàn)溫度信號(hào)的實(shí)時(shí)監(jiān)測,超溫部位及設(shè)備準(zhǔn)確定位,超溫報(bào)警,保證關(guān)鍵設(shè)備壽命及生產(chǎn)連續(xù)性,減少及避免潛在事故的風(fēng)險(xiǎn)。

2.1 無線無源測溫:溫度傳感器+Sub-1G

  經(jīng)過技術(shù)對(duì)比,選定 ATE400無源無線溫度傳感器應(yīng)用于高低壓開關(guān)柜關(guān)鍵部位測溫。其主要性能參數(shù)如表1所示.

表1 ATE400溫度傳感器參數(shù)表

  ATE400無源無線溫度傳感器基于一次電流進(jìn)行感應(yīng)取電,與測量點(diǎn)直接接觸可以確保高性能的準(zhǔn)確的溫度監(jiān)測。并且,ATE400非常小巧不占用空間,便于安裝調(diào)試及后期維護(hù)。 ATE400無線通信采用Sub-1G通信技術(shù)確保有可靠和強(qiáng)大的通信能力。ATE400的圖片及在項(xiàng)目應(yīng)用中的場景如圖1所示。本項(xiàng)目每個(gè)回路配置有6個(gè)溫度傳感器，共計(jì)三千余只。

圖1 ATE400傳感器外觀及現(xiàn)場高低壓柜觸頭/電纜頭應(yīng)用

2.2 測溫采集顯示裝置

  開關(guān)柜就地測溫顯示單元選用ARTM-Pn，每面高低壓柜配置1臺(tái)。ARTM-Pn可無線接收多達(dá)60個(gè)ATE400傳感器的數(shù)據(jù)，傳感器和顯示單元之間通過數(shù)字ID進(jìn)行識(shí)別，準(zhǔn)確定位每個(gè)電氣發(fā)熱點(diǎn)的溫度。測溫裝置嵌入式安裝在高低壓柜面，實(shí)時(shí)顯示各點(diǎn)溫度，并且可以根據(jù)用戶設(shè)定預(yù)警、報(bào)警溫度值，實(shí)現(xiàn)高溫預(yù)警、超溫告警、相間溫差報(bào)警、溫度突變量告警等功能，裝置可存儲(chǔ)120條帶有時(shí)標(biāo)的告警記錄，同時(shí)告警時(shí)繼電器出口可以控制聲光報(bào)警器幫助用戶及時(shí)發(fā)現(xiàn)故障，盡快分析查找設(shè)備故障原因，恢復(fù)正常供電。ARTM-Pn測溫裝置主要性能參數(shù)見表4，外觀及項(xiàng)目應(yīng)用中的場景如圖2所示。

表2

圖2 ARTM-Pn測溫裝置外觀及現(xiàn)場應(yīng)用

2.3 無線測溫系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)

  由于測溫傳感器分布區(qū)域廣,數(shù)量多,測溫系統(tǒng)架構(gòu)采用以太網(wǎng)作為主要架構(gòu)。網(wǎng)關(guān)將協(xié)議裝換為Modbus-TCP 規(guī)約,并經(jīng)現(xiàn)場的以太網(wǎng)交換機(jī),通過光纖通道傳輸?shù)娇刂浦行牡墓ぷ髡局小�測溫系統(tǒng)云服務(wù)器也接入通信網(wǎng)絡(luò),將各ATE400的測溫?cái)?shù)據(jù)上傳到云平臺(tái),以供智能手機(jī)的APP使用。系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)如圖3所示。

圖3 測溫系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)圖

2.4無線測溫系統(tǒng)

  無線測溫系統(tǒng)將變配電站內(nèi)安裝ATE400溫度傳感器的開柜溫度數(shù)據(jù)進(jìn)行采集處理,實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程監(jiān)視系統(tǒng)內(nèi)所有開關(guān)設(shè)備運(yùn)行溫度狀態(tài)。系統(tǒng)具有以下主要功能：

溫度顯示：就地監(jiān)控主機(jī)顯示配電系統(tǒng)內(nèi)每個(gè)測溫點(diǎn)的實(shí)時(shí)值，同時(shí)實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程電腦WEB/手機(jī)APP遠(yuǎn)程查看數(shù)據(jù)。

溫度曲線：查看每個(gè)測溫點(diǎn)的溫度趨勢曲線。

運(yùn)行報(bào)表：查詢及打印各測溫點(diǎn)指定時(shí)間的溫度數(shù)據(jù)。

實(shí)時(shí)告警：系統(tǒng)能夠?qū)Ω鳒y溫點(diǎn)異常溫度發(fā)出告警。系統(tǒng)具有實(shí)時(shí)語音報(bào)警功能，能夠?qū)λ�有事件發(fā)出語音告警，告警方式有彈窗、語音告警等，還可以短信/APP推送告警消息，及時(shí)提醒值班人員。

歷史事件查詢：能夠溫度越限等事件記錄進(jìn)行存儲(chǔ)和管理，方便用戶對(duì)系統(tǒng)事件和報(bào)警進(jìn)行歷史追溯，查詢統(tǒng)計(jì)、事故分析等。

圖4 無線測溫系統(tǒng)溫度顯示、報(bào)表及曲線等界面

3安科瑞溫度在線監(jiān)測系統(tǒng)解決方案

3.1概述

  電氣接點(diǎn)在線測溫裝置適用于高低壓開關(guān)柜內(nèi)電纜接頭、斷路器觸頭、刀閘開關(guān)、高壓電纜中間頭、干式變壓器、低壓大電流等設(shè)備的溫度監(jiān)測，防止在運(yùn)行過程中因氧化、松動(dòng)、灰塵等因素造成接點(diǎn)接觸 電阻過大而發(fā)熱成為安全隱患，提高設(shè)備安全保障，及時(shí)、持續(xù)、準(zhǔn)確反映設(shè)備運(yùn)行狀態(tài)，降低設(shè)備事故率。

Acrel-2000T無線測溫監(jiān)控系統(tǒng)通過RS 485總線或以太網(wǎng)與間隔層的設(shè)備直接進(jìn)行通訊，系統(tǒng)設(shè)計(jì)遵循國際標(biāo)準(zhǔn)Modbus-RTU、Modbus-TCP等傳輸規(guī)約，安全性、可靠性和開放性都得到了很大地提高。

3.2應(yīng)用場所

  適合在泛在電力物聯(lián)網(wǎng)、鋼廠、化工、水泥、數(shù)據(jù)中心、醫(yī)院、機(jī)場、電廠、煤礦等廠礦企業(yè)、變配電所等電力設(shè)備的溫度監(jiān)測。

3.3系統(tǒng)結(jié)構(gòu)

溫度在線監(jiān)測系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖

3.4系統(tǒng)功能

測溫系統(tǒng)主機(jī)Acrel-2000T安裝于值班監(jiān)控室，可以遠(yuǎn)程監(jiān)視系統(tǒng)內(nèi)所有開關(guān)設(shè)備運(yùn)行溫度狀態(tài)。系統(tǒng)具有以下主要功能：

溫度顯示

顯示配電系統(tǒng)內(nèi)每個(gè)測溫點(diǎn)的實(shí)時(shí)值，也可實(shí)現(xiàn)電腦WEB/手機(jī)APP遠(yuǎn)程查看數(shù)據(jù)。

溫度曲線

查看每個(gè)測溫點(diǎn)的溫度趨勢曲線。

運(yùn)行報(bào)表

查詢及打印各測溫點(diǎn)指定時(shí)間的溫度數(shù)據(jù)。

實(shí)時(shí)告警

系統(tǒng)能夠?qū)Ω鳒y溫點(diǎn)異常溫度發(fā)出告警。系統(tǒng)具有實(shí)時(shí)語音報(bào)警功能，能夠?qū)λ�有事件發(fā)出語音告警，告警方式有彈窗、語音告警等，還可以短信/APP推送告警消息，及時(shí)提醒值班人員。

歷史事件查詢

能夠溫度越限等事件記錄進(jìn)行存儲(chǔ)和管理，方便用戶對(duì)系統(tǒng)事件和報(bào)警進(jìn)行歷史追溯，查詢統(tǒng)計(jì)、事故分析等。

3.5系統(tǒng)硬件配置

  溫度在線監(jiān)測系統(tǒng)主要由設(shè)備層的溫度傳感器和溫度采集/顯示單元，通訊層的邊緣計(jì)算網(wǎng)關(guān)以及站控層的測溫系統(tǒng)主機(jī)組成，實(shí)現(xiàn)變配電系統(tǒng)關(guān)鍵電氣部位的溫度在線監(jiān)測。

4 結(jié)語

  無線測溫裝置及系統(tǒng)在化工企業(yè)的智能化測溫應(yīng)用, 解決了長期以來電氣設(shè)備需要人工現(xiàn)場測溫，數(shù)據(jù)存儲(chǔ)困難等問題，大大減少了設(shè)備檢修預(yù)試停電次數(shù)和時(shí)間，減輕了日常巡檢的工作量。隨著技術(shù)的發(fā)展和其它傳感器的應(yīng)用,從不同角度獲得關(guān)鍵設(shè)備及系統(tǒng)的數(shù)據(jù),更客觀地進(jìn)行設(shè)備及系統(tǒng)監(jiān)測,作為下步研究工作方向之一。隨著社會(huì)的發(fā)展，企業(yè)生產(chǎn)用電的需求越來越大，電力無線測溫提供一種新的測溫方式，對(duì)配電系統(tǒng)內(nèi)的設(shè)備安全穩(wěn)定運(yùn)行具有重要意義。