变电站无线测温在线监控预警系统方案.docx
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变电站无线测温在线监控预警系统方案
变电站无线测温在线监控预警系统方案
35Kv变电站
无线测温在线监控预警系统
设
计
方
案
一、
必要性
目前，长虹35KV变电站长期处于高负荷的工作状态，高压柜的运行状况，直接关系着矿上的生活、生产和安全，因此高压柜的安全运行，就摆在了矿领导和相关技术人员的面前！
电力设备的异常，通常是由于工作在高电压和大电流状态，一些设备缺陷能够导致设备部件的异常温度升高。
例如，电力设备中存在大量导体压接连接和插接连接，如果压接或插接不紧，则导致接触电阻增加，在大电流作用下出现温度异常升高。
温度的升高使得接触电阻进一步增大，造成恶性循环，最终可能导致设备不能正常工作，甚至烧毁。
据国家电力安全事故通报统计，我国每年仅发生在电站的电力事故，40%是由高压电气设备过热所致。
因此采用温度无线监测技术，及时发现电力设备的温度异常，对于保证电力设备的安全可靠运行具有重要意义。
电力设备温度异常在线监测的主要困难在于：
发热点通常处在高电位的位置，普通的温度传感方法受到限制；电力设备有大量的发热点需要监测，但传感器的安装受绝缘、设备结构和经济性限制，不可能安装大量的结构复杂或价格昂贵的传感器。
目前国内对电力设备高压连接点的温度测量普遍使用的方法为示温蜡片或定期用红外测温仪逐点测温。
示温蜡片显然落后，而用红外测温仪逐点测温的方法又必须避开太阳光的背景干扰，一般需在夜间或阴雨天到现场实测，测量误差较大，且需大量人力物力。
而这种方法也只能定期巡测，周期较长，因漏检而发生故障的机率非常大。
而目前更新换代后的手车开关柜内部的断路器、刀闸和动静触头等设备的位置隐蔽，红外测温仪已无法进行人工巡查测温。
考虑到故障从发热到发生事故需要经过一段时间，完全能做到及早发现异常进行预防，减少或杜绝电力事故的发生。
因此对运行中的高压电力设备进行温度实时在线监测势在必行。
二、需要监测的设备
高压电网中众多电气设备本身和设备之间的连接点是电力输送最薄弱环节。
随着负荷的增大，这些薄弱环节会出现发热现象，并形成恶性循环：
温升、膨胀、收缩、氧化，电阻增大、再度升温直至酿成事故。
根据运行经验，需要监测的高压电器设备易发热部位如下：
（1）高压（220KV、110KV、35KV、10KV）变压器的输入输出连接点和箱体表面；
（2）高压母线、母排接头，穿墙套管，铜铝过渡处；
（3）高压开关柜的动静触头及柜内断路器等各种接点；
（4）地下电缆及电缆夹层通道；
（5）发电机定子、干式箱式变电站等的发热部位；
（6）、刀闸、开关等连接部位
经初步统计，一个高压开关柜内的测温点为6～9个测温点，一个中等规模的110Kv变电站的测温点为300～500个。
考虑到测温点数量多，一次投资较大的问题，在项目具体实施时，应采用“一次规划，分布实施”的方法逐步把所有发热点都安装上无线温度传感器。
三、产品介绍
济南银澳科技有限公司生产的“PTMS-01电力设备在线温度监测预警系统”采用了国际上正在兴起的有源RFID技术和PN数字温度传感技术，独创设计的低功耗、接触式、主动型测温产品。
它克服了电力运行环境下高电压、大电流、强电磁干扰、感温元件安装困难的技术难题，同时避免了任何线路（包括光纤）连接传感器会改变电气爬电距离的缺点，能够及时、准确地测量高压电气设备、特别是各种接头处的过热隐患，并可通过软件分析预测各测温点的温度走向，为电力设备维护检修提供准确的决策依据，消除隐患、减少事故,保证供电的安全可靠。
四、技术部分
4.1、产品的技术性能
电力设备在线温度监测预警系统由无线温度传感器（探头）、测温通信终端、测温数据管理服务器和客户端四部分组成。
无线温度传感器采集到监测点的温度通过自身的转换电路，把温度信号转换为无线信号并发送出来。
测温通信终端定时循环收集无线温度传感器发送出来的无线信号，通过数据转换电路把无线信号再还原为数字温度信号，通过485输出端口把数据发送至数据管理中心。
数据管理中心一般是有一台专用的服务器，通过专业的数据库形式，把各个变电站的温度信号集中采集和存储，所有站点的温度信号都要集中到数据管理中心来管理和配置。
数据管理中心实时显示和存储各个监测点的数据，如有温升报警即时没有人值班可以及时把报警信息通过GPRS短信报警主机发送至需要管理人员的手机中，在第一时间能够掌握温度变化情况。
管理工作站采用网络形式，在统一网络中相关的管理人员的电脑中安装相应的软件程序，根据各个部门的职责不同可以管理范围之内所有变电站的信息，通过图形、列表、历史曲线、实时曲线、报警等各种形式来进行监视。
4.2、系统设计方案
4.2.1、系统概述
此次设计测温系统主要是针对户内35Kv配电室/6Kv配电室/400v配电室，和户外2个主变接点的温度监测，所有信号传输到监控中心来集中管理和监视。
4.2.2、安装配置
1）、35KV户外设备
该站共有2台主变，主要监测点有主变的进线接点、出线接点和变压器本体，每台变压器计7个测温点，穿墙套管2组，每组6个点，共计26个点。
需配备接收终端1台。
2）、35KV高压配电室
该配电室需要监控的高压柜主要2路进线柜和2路联络柜，每面柜子6个点，共计24个点，配备接收终端1台。
3）6KV高压配电室
进线柜2路，联络柜2路，每面柜子监测断路器触头，需6个点，6KV一段出线柜8面，备用柜1面，6Kv二段出线柜7面，备用柜2面，每面柜子监测断路器触头和电缆接头，需9个点，共计186个点，为了保证良好的接收效果，配备接收终端3台。
3）35Kv变电站低压配电室
400v进线开关2个（407/404），母联1个（400），出线柜405有断路器6组，403有断路器6组，401有断路器6组，402有断路器6组，406有断路器5组，408有断路器5组，共计低压开关37个，每个6个点，共计222个点，配备终端4台。
由于低压柜空间狭小，故选用传感器的型号为WTS-10C，方便安装维护。
4.3、系统拓扑图1
由于监测点都在同一变电站，只需要把终端的485信号集中到一起，再用485转换器器上传到监控主机。
五、产品技术指标
5.1、无线温度传感器
5.1.1、无线温度传感器功能
型号：
WTS-10A
（1）每个温度探头具有唯一的ID号
当无线传感器发送被监测点温度的同时，把其自身的编号（ID号）也传输出来，这些数据最终被传输到计算机时，计算机根据事先在数据库中保存的传感器编号与安装地点关系，自动确定各监测点的温度。
这一特点非常适合运行中心具有大量监测点的应用，提高了系统的自动化程度，减轻了人工测温时的繁琐手工记录工作
（2）无线温度数据传输
传感器与测温终端之间采用无线连接，不需要在复杂的电网环境下增加额外的线路，既方便了系统的安装与维护，又减少了对电网安全运行的影响，使系统的安全性、灵活性得到极大提高。
无线通信选择工作于ISM工作频率，对人体无伤害、对周围设备无电磁干扰，符合FCC标准和国家无线管理规定。
（3）每天24小时连续在线监测
传感器每隔一定时间（可以事先设定）自动发射一次监测点的温度数据，计算机实时收集并记录所有监测点的温度数据，发现异常立即报警。
解决了试温片、红外等测温方法需要人工到现场巡视、扫描造成延误而引起的故障。
5.1.2、无线温度传感器特点
（1）实时性：
温度采集时间间隔可以按秒级设定，保证数据的记录、分析及时准确，为设备检修、生产调度等提供可靠依据。
（2）低功耗：
采用高效锂电池供电，保证可靠运行3年以上。
（3）准确性：
测量精度可达±1℃。
（4）系统性：
可与电力系统综合自动化系统融为一体，扩充现有系统功能，实现数据共享，便捷管理。
（5）安全性：
等电位、单点、绝缘安装，与动静触头结合点的距离小于10cm没有任何连接导线，方便安装维护，且系统具有极高的安全可靠性。
（6）低成本高效益：
使用该系统后，可以节约购置昂贵的测温仪（如红外成像仪、点式测稳仪等）；可以节省人员，提高工作效率；有的放矢地开展设备维修，减少维护工作量；减少事故。
5.1.3、无线温度传感器技术指标
（1）、测量温度范围：
-50℃～+150℃
（2）、测量精度：
≤±1℃
（3）、测温时间间隔：
可根据需求进行设置
（4）、探头设计使用寿命：
大于10年
（5）、探头内电池使用寿命：
大于3年
（6）、工作频率：
915MHz/433MHZ（免申请）
（7）、最大发射功率：
≤10mW
（8）、最远传输距离：
≥100m（无阻挡）
（9）、探头尺寸：
35mm×35mm×45mm
（10）、电池类型：
锂电池供电
传感器安装方式
图1
图2
5.2、无线温度接收终端
5.2.1、无线通信终端功能特点
WTR-20
（1）、界面人性化设计，中文面板，操作简单。
（2）、安装方便，可以在开关柜上，也可以固定在墙壁或其他物体上，不破坏原开关柜结构和性能。
（3）、抗干扰能力强，能够准确识别和接收探头发出的温度信号，而不受其他设备的影响。
（4）、扩充性好，可以在所需区域内自由移动，添加终端。
（5）、传感器与测温终端之间采用无线连接，不需要在复杂的电网环境下增加额外的线路，既方便了系统的安装与维护，又减少了对电网安全运行的影响，使系统的安全性、灵活性得到极大提高。
（6）、无线通信选择工作于ISM工作频率，对人体无伤害、对周围设备无电磁干扰，符合FCC标准和国家无线管理规定。
（7）、可扩展性：
每个测温接收通信终端最大容量可接收100个测温探头;给以后扩容留有足够的空间，而无需增加新的接收装置。
5.2.2、无线通信终端技术指标
（1）、接收频率：
915MHz/433MHZ
（2）、接收灵敏度：
-100dBm
（3）、功耗：
＜1W
（4）、管理探头数量：
最大100个
（5）、与管理主机传输协议：
Modbus协议
（6）、终端地址设置范围：
1-250
（7）、与管路主机的电气接口：
RS-485
（8）、终端报警方式：
蜂鸣器报警；外接报警设备
（9）、工作电压：
AC220V±10%,50/60Hz
（10）、继电器承受负载：
最大交流250V/7A
（11）、尺寸：
180×125×36mm（WTR-30）
（12）、重量：
0.6Kg（WTR-30）
（13）、分辨率：
1℃
六、银澳PTMS-01电力设备在线温度监测预警管理系统
6.1、通信管理服务程序软件
通信服务软件负责接收所有变电站温度监控系统采集的全部温度数据，并集中存放到数据库服务器中。
该软件自动启动，每天24小时连续不间断运行。
因此要求其能够绝对、长时间稳定可靠。
1、主要功能
（1）能够直观显示所通信连接的变电站个数、名称、通信地址、当前通信是否正常等信息；
（2）能够直观显示各变电站下的通信终端个数、名称、485地址、当前是否正常等信息；
（3）能够灵活设定允许连接哪些变电站、哪些终端；
（4）自动获取各终端所管理的探头数目，及各探头ID号；
（5）自动读取所有探头测温数据，能够处理同一个探头数据被多个终端接收问题；
（6）按照设定的时间间隔，把测温数据存入数据库中；
（7）每天能够自动把上一天的测温数据求平均后存入数据总表；
（8）提供删除过期数据的操作方法
（9）用户管理功能；
（10）日志功能；
软件界面
（1）窗口左边：
为系统配置总表。
采用树形结构，直观显示整个系统下的所有变电站、终端、及测温探头的数量和具体安装位置，并可查看相关的配置参数。
（2）窗口右边：
为全部测温点状态列表，清晰显示所有测温点当前的采集温度，是否温度超限报警，探头是否故障，以及最新一次上传温度的时间。
窗口上方：
列出一些常用操作按钮。
按“调阅日志”钮可以查看系统运行的日志信息。
6.2、测温管理系统
6.2.1、用户登录界面
可以根据配电室分布图，布局所有已经安装测温系统的配电室图标，根据点击配电室名称图标来监视每个配电室的测温点温度情况。
6.2.2、软件显示主界面
根据各个站点安装位置，在一次接线图上面，可以直观的显示所安装温度传感器的位置信息和温度信息，
6.2.3、列表显示温度信息
6.2.4、实时温度曲线
根据选择各个温度检测点来显示当前温度点一天的温度信息曲线
6.2.5、历史温度曲线
可以选择所监视的温度点还有时间，可以选择过去1个月或者是更多时间的温度曲线信息
6.2.6、历史数据查询
6.2.7、报表打印
6.2.8、报警信息查询
6.2.9、报警短信息提示功能
能够准确的显示变电站名称、安装位置、报警温度值等信息。
七、使用用户列表
序号
行业
使用单位
使用工程名称
1.
电力用户
滨州阳信县供电公司
110KV唐家变室外刀闸及室内开关柜温度监测预警
2.
110KV东进变室外刀闸及室内开关柜温度监测预警
3.
110KV商店变室外刀闸及室内开关柜温度监测预警
4.
110KV博达变室外刀闸及室内开关柜温度监测预警
5.
泰安肥城供电公司
110KV牛山变新建站主要接点及开关柜温度监测预警
6.
35KV边院变设备改造开关柜触头温度监测预警
7.
35KV石横变设备改造开关柜触头温度监测预警
8.
35KV湖屯变设备改造开关柜触头温度监测预警
9.
35KV孙庄变设备改造开关柜触头温度监测预警
10.
35KV过村变设备改造开关柜触头温度监测预警
11.
聊城阳谷供电公司
110KV王楼站开关柜综合温度监测预警
12.
110KV阳谷站开关柜综合温度监测预警
13.
110KV付唐站开关柜温度监测预警
14.
济宁汶上供电公司
110KV李家变开关柜触头温度监测预警
15.
辽宁沈阳供电公司
66KV市府变开关柜综合温度监测预警
16.
66KV红卫变开关柜综合温度监测预警
17.
66KV水家变开关柜综合温度监测预警
18.
66KV榆树变开关柜综合温度监测预警
19.
66KV铁匠变开关柜综合温度监测预警
20.
66KV启工变开关柜综合温度监测预警
21.
吉林供电公司
220KV新利变温度监测预警系统
22.
南方电网超高压公司
500KV安顺换流站电抗器温度监测预警系统
23.
天元气体厂
10KV高配室开关柜温度监测预警系统
24.
印度新建钢厂
2个35KV高配室温度监测预警系统
25.
印度新建钢发电厂
开关柜温度监测预警系统
26.
石家庄钢铁厂
电炉高配室开关柜测温预警系统
27.
潍坊钢铁厂
炼钢车间高配室开关柜测温预警系统
28.
永峰钢铁
高配室开关柜测温预警系统
29.
金华钢铁
开关柜测温预警系统
30.
化工用户
鲁西化工
1厂、2厂、5厂高配室开关柜测温预警系统
31.
煤炭行业
兖矿集团
兴隆庄煤矿35KV变开关柜触头及电缆接点温度监测预警
32.
热电用户
济南热电
开关柜测温预警系统
33.
阳谷森泉热电有限公司
开关柜测温预警系统
34.
蓝天热电
开关柜测温预警系统
35.
大型企业
潍柴动力公司
开关柜测温预警系统
36.
山东黄金电力
35kv曲城站开关柜测温预警系统
35kv莱索站开关柜测温预警系统
110kv黄金总站开关柜测温预警系统
110kv黄金二站开关柜测温预警系统
九、设备清单
序号
品名
型号
单价（元）
单位
数量
合计（元）
1
无线温度传感器
WTS-10A
1680
只
236
396480
2
无线温度传感器
WTS-10C
1680
只
222
372960
3
测温通信终端
WTR-20
6000
台
9
54000
4
管理系统（包含主机、管理软件）
PTMS-01
20000
台
1
20000
5
485转换器
600
台
1
600
6
安装辅材（含电源线、信号线、安装夹具等）
套
1
PTMS-01电力设备在线温度监测预警系统
套
1
844040
升级会员 