電器接點無線溫控系統在礦井高壓變電所中的應用

李昆鵬

(棗莊礦業集團公司供電工程處,山東省棗莊市,277011)

電器接點無線溫控系統在礦井高壓變電所中的應用

李昆鵬

(棗莊礦業集團公司供電工程處,山東省棗莊市,277011)

針對電力系統電器接點的熱故障診斷問題,介紹了棗莊礦業集團公司某35 kV變電所研發應用的電器接點無線溫控系統的設計方案、軟件部分的設計及系統特點,最后對這種電器接點無線溫控系統產生的效益進行了總結。

電器接點 無線溫度傳感器 溫度采集器

在現代礦井變電所,電力系統安全穩定運行是煤礦產煤量提高和經濟效益提升的保障。隨著現代電力系統向著高電壓、大機組和大容量方向迅速發展,對電力系統供電可靠性的要求也越來越高。為保證電力系統的安全運行,電力系統電器接點的熱故障診斷及預告受到人們的普遍重視。在礦井變電所中,母線是電氣主接線的中間環節,起著匯集和分配電能的作用,在電力系統中有著非常重要的作用,電力裝置中的高壓載流母線常常因接觸部位氧化、接觸松動、負荷過大、相間短路、散熱環境差等原因而使溫度升高,如不及時處理,可能會釀成重大安全事故。從長期安全運行要求考慮,高壓母線溫度應限定在一定范圍以內,因此對高壓母線實時測溫是非常重要的。

棗莊礦業集團公司某35 kV變電所研發并應用了電器接點無線溫控系統,該系統應用先進技術,并結合先進的監控理論,可以有效簡化操作,提高系統可靠性,降低系統故障率,大大提高系統運行效率。

1 技術要求

(1)由于被測的電器接點處于高壓側,從安全角度考慮,要求測量系統與高壓母線進行隔離。

(2)系統實現全方位的測量,不僅可以測量能直視的高壓母線接點,還可以測量不能直視的高壓母線接點。

(3)各測溫點帶有通信接口,與計算機進行連接,將溫度數據上傳給計算機,實現設備溫度的實時在線監測。

(4)系統具有很強抗電磁干擾能力,實現溫度數據的測量精度達到0.5%。

(5)傳感器安裝在高壓側,為減少安裝帶來的不必要麻煩,保障電力運行的穩定性,因此要求傳感器至少使用2年以上。

2 系統設計方案

2.1 功能分析

項目研發的礦井高壓變電所電器接點無線溫控系統,在電器接點無線測溫模塊的基礎上,通過計算機網絡把所有溫度采集器通過RS485通訊接口連接起來,組成計算機溫度采集與監控系統,從而實現對礦井高壓變電所電器接點的實時在線監控。

電器接點無線測溫模塊是變電所電器接點無線溫控系統的基礎,它具有以下的特點:能夠實時測量電器接點的溫度;溫度傳感器通過無線傳輸方式將測量的溫度數據傳輸到溫度采集器;能夠獨立處理溫度數據,并具有故障報警功能;具有很強的抗電磁干擾能力,測量精度高;穩定性高,使用壽命長。

系統監控計算機對各個電器接點進行實時在線監控,對接收到的溫度數據進行分析處理,對故障接點進行報警,可以有效保證電力系統運行的安全可靠,減少人員巡視。

系統監控軟件與數據庫建立連接,實現溫度實時測量、實物模擬顯示;溫度測量值的保存、管理,形成溫度-時間變化曲線;溫度報表、記錄的查詢;溫度異常報警和溫度系統異常報警;溫度測量系統維護以及良好的系統擴展能力,并實現智能化的溫度測控,根據測量接點的當前狀態,在線優化測量周期,有效節省系統開支,為設備的狀態評估提供詳盡的數據資料,提高設備的綜合管理水平。

2.2 系統總體結構

本系統主要由溫度傳感器、溫度采集器組成的下位機無線測溫模塊和上位機監控計算機通過通訊網絡連接而成。溫度傳感器采用高性能數字溫度傳感器,采集監測點溫度,并將溫度信號以無線形式傳送給溫度采集器。溫度采集器和監控計算機以RS485網絡通訊連接,組成完整的計算機在線溫度監控系統。系統總體結構圖見圖1。

系統采用基于RS485總線的主從分布式結構,以測溫裝置中采集器的單片機為控制核心的從機,既可以獨立地完成數據處理、顯示和報警等任務,又可以將數據傳給上位主機。主機將這些數據進行處理、顯示、打印,同時將各種控制命令傳給各個從機,以實現集中管理和最優控制。系統的現場測溫點見圖2。

3 系統軟件部分的設計

3.1 單片機軟件部分的設計

整個測溫裝置軟件編程采用單片機C語言,充分利用了其良好的模塊化思想、可讀性強和易維護等優點。軟件部分包括溫度采集子程序、發射模塊主程序、接收模塊主程序、串口通信子程序、溫度顯示和報警子程序。

3.2 監控軟件部分的設計

上位機監控軟件的設計,采用了Visual Basic與SQL語言混合編程的技術,由于VB的圖形界面豐富美觀、控件集成度好、數據庫功能強大、開發周期短、效率高,比較適合于本系統主機軟件的開發,并且VB與SQL數據庫連接,通過與數據庫中的數據進行實時交換,在很大程度上提高了監控軟件的智能性。軟件功能結構圖見圖3。

圖3 軟件功能結構圖

4 系統特點

(1)系統綜合運用現代監控技術,利用VB與SQL Sever混合編程的技術,將無線測量、智能監控、綜合管理等功能有機結合,實現了對變電所35 kV、6 kV及開關柜電器接點的實時監控和測量。

(2)開發了以無線傳輸方式采集和處理數據的母線溫度無線測溫模塊,該模塊采用內部天線,最大限度地降低了周圍電磁場尤其是開關開閘、合閘的影響,保證了測溫精度,提高了設備使用壽命,并且具有硬件結構簡單、功耗低、抗干擾能力強、便于維護和可靠性高等特點。

(3)設計了以無線測溫模塊為下位機采集溫度數據,以PC機為上位機進行數據處理和試驗管理的主從式分布網絡,便于以后擴展下位機。

(4)設計了上位機監控軟件,對采集的溫度數據進行管理。本軟件通過與數據庫的連接,可以對溫度數據存儲、查詢和顯示,還可以實現各點溫度數據曲線圖形的顯示,并且提供了打印數據報表的功能。

(5)本系統結構簡單,易于實現,集精確測溫、無線數據傳輸和RS485總線監測網絡于一體,最大程度的彌補了電力系統能力傳輸過程中,對高壓母線溫度實時在線進行監測的需求,提高了測溫系統設備的綜合管理功能和電力系統自動化水平。

5 效益分析

(1)系統實現了變電所電器設備接點溫度監測的集中自動化控制,減少了現場作業人數,提高了高壓環境下作業安全程度,同時也避免了電器設備由于長時間發熱而造成的損失。

(2)系統提供操作人員輔助管理、設備參數設置、設備檢修輔助管理、設備故障診斷;系統采用運行控制與檢修維護相結合的設備管理方法,并建立了設備的動態輔助管理,提高了綜合輔助管理水平。

(3)系統對電器設備接點溫度進行實時監測和分析,為設備超前檢修和事故預防提供了強大的診斷信息。

(4)系統部件實現了高可靠性、先進性的技術水平,不僅保證了高壓線路電器設備安全、可靠運行,而且具有很強大的設備輔助管理功能,為設備管理提供了強有力的決策平臺。

電器接點無線溫控系統在棗莊礦業集團公司某高壓變電所的研發應用,不僅提高了變電所的大型設備綜合智能化管理水平,而且在國內同行業具有領先水平,為實現變電所綜合自動化樹立了一個樣板工程,同時也為實現數字化變電所提供了強大的物質、理論和技術基礎。

Application of wireless temperature control system for electrical appliance contact to high voltage substation in coalm ine

Li Kunpeng

(Power Supply Division,Zaozhuang Mining Group Co.,Ltd.,Zaozhuang,Shandong 277011,China)

Aiming at the examination of thermal faults on the electrical app liance contact in the power system,the wireless temperature control system was developed and applied to a 35 k V substation of Zaozhuang Mining Group Co.,Ltd.Its design plan,the soft ware design and the system characteristics were described.And the economic benefits yielded by thew ireless temperature control system were summarized.

electrical appliance contact,wireless temperature sensor,temperature collect r

TD611

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李昆鵬(1977-),男,1999年畢業于中國礦業大學電子系統及其自動化專業,現就職于棗莊礦業(集團)有限責任公司供電工程處。

(責任編輯 張艷華)