德國進口NORBRO全系列TYP 33 ARD 40

德國進口NORBRO全系列TYP 33 ARD 40

 變電所的高壓開關柜是重要的電器設備，在長期的運行過程中，開關柜中的母線接點、高壓電纜接頭等部位因老化或者接觸電阻過大而發熱，使相鄰的絕緣部件性能劣化，甚至發生擊穿而造成事故。
　　據統計，供電系統發生事故的原因很多是因為熱問題產生的。但由于開關柜內空間結構狹小，每相母線對地和不同相之間都存在很高的電壓，無法進行人工巡查測溫，所以直接測量開關柜內接點溫度一直是電力系統檢測的一個難題。為此，筆者設計了一種基于紅外傳輸的無線測溫系統。該系統將傳感器安裝在被測物體表面，在線測量該測溫點溫度后，通過紅外傳輸方式將溫度數據發送到安裝在開關柜柜門表面的采集器中，溫度采集器將其傳送到監控計算機處理，當所測溫度超過預設報警值時，系統自動報警，提醒工作人員及時采取適當措施。
　　1  紅外傳輸模塊
　　紅外傳輸模塊主要由紅外編碼/譯碼器MCP2120和紅外收發器TFDU4100組成。紅外編碼/譯碼器MCP2120是美國Microchip技術公司推出的，在應用中位于通用異步接收器/發射器（UART接口模塊）和紅外收發器之間。該器件對從標準的UART接收的數據進行編碼，并以電脈沖方式輸出到紅外收發器TFDU4100中。紅外收發器TFDU4100將接收的數據同樣以電脈沖形式饋送到MCP2120進行解碼，而后通過MCP2120和UART發射譯碼數據。
　　1.1 紅外傳輸模塊的工作原理
　　紅外傳輸模塊采用37kHz標準紅外串口接口傳輸信號，進行應答式半雙工通信。紅外傳輸模塊電路如圖1所示。MCP2120的引腳TX接收的來自UART的數據經編碼器編碼后通過引腳TXIR發射。紅外收發器接收的光脈沖信號經引腳RXD（RXD是單片機的一個引腳）輸出后并通過MCP2120的引腳RXIR進入譯碼器解調，然后經引腳RX饋送到UART。MCP2120發送和接收波特率既可通過BAUD2、BAUD1和BAUD03個硬件引腳配置，也可通過軟件選擇。
　　1.2 紅外傳輸模塊的特點
　　紅外傳輸模塊利用光信號進行傳輸，不受電磁場的干擾，具有很強的抗電磁干擾能力；它功耗低，休眠電流僅為5A,可靠地保證了電池的使用壽命。因此，在高壓開關柜這種封閉環境下，它能很好地滿足傳輸要求。
2  無線測溫系統設計
 無線測溫系統主要由溫度傳感器、溫度采集器組成的下位機（測溫模塊）和上位機（監控計算機）通過通信網絡連接而成。溫度傳感器采用高性能數字溫度傳感器DS18B20采集監測點溫度，并將溫度信號以無線形式發送給溫度采集器。溫度采集器和監控計算機以RS485通信網絡連接，組成完整的計算機在線溫度監測系統。
　　系統采用主從分布式結構，以溫度采集器的單片機為控制核心，既可以獨立地完成數據處理、顯示和報警等任務，又可以將數據傳送給監控計算機。
　　監控計算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，以實現集中管理和控制。
　　2.1 溫度傳感器
　　溫度傳感器主要由數字式溫度傳感器、中央處理單元和紅外傳輸模塊組成。溫度傳感器直接安裝在被測物體表面，真實地反映被測點的實時溫度。
　　數字式溫度傳感器采用TI公司生產的DS18B20,它具有測量精度高、線性度好、性能比較穩定的特點，測量溫度可為-55~125。溫度傳感器采用高性能鋰電池供電，具有饋電自檢測功能，當電池電壓低于3V時，將自動報警。
　　2.2 溫度采集器
　　溫度采集器主要由紅外傳輸模塊、中央處理單元和串行接口收發模塊組成。溫度采集器負責接收溫度傳感器發送的溫度數據，對溫度數據進行分析處理，并將紅外信號溫度信息變為標準串行信息傳送給監控計算機。每個溫度采集器巡檢3個溫度傳感器。
　　3  監控計算機監控軟件
　　監控計算機監控軟件采用VB語言編寫，溫度采集器從溫度傳感器處采集到監測點的溫度，并送交到監控計算機，監控計算機的主要任務是接收處理溫度數據并將其實時顯示出來，當溫度超*自動報警，并形成溫度曲線和報表。監控計算機監控軟件功能結構如圖3所示。
 監控計算機監控軟件具有以下功能
　　（1）實時顯示監測點的溫度數據，當監測點溫度超過預設報警時自動報警；
　　（2）可以根據監測點的溫度數據繪制日、月、年曲線，能夠對溫度數據生成報表并打印；
　　（3）可以根據需要設定報警值和查詢周期；
　　（4）結合數據庫中的歷史數據，能夠對監測點的狀態作出評估。
　　3.1 屏幕顯示
　　屏幕顯示是系統主要功能的體現，即進行實時溫度顯示，屏幕顯示界面如圖4所示。黑色點代表測溫點，用戶可以通過單擊進線開關柜和出線開關柜獲得測溫點的實時溫度。一旦溫度超過報警溫度值，將會以聲音、對話框和紅色溫度字體提醒用戶檢查。
　　3.2 溫度曲線
　　繪制溫度曲線總共分為3類：實時曲線、日曲線和年曲線。實時曲線建立在實時溫度表的基礎上，而日曲線和年曲線建立在歷史數據表的基礎上。通過輸入采集點的編號和時間即可得到各種溫度曲線，在輸入采集點編號的同時同樣會出現所屬變電所和線路的名稱，以便用戶能很快找到對應點進行相應的操作。
　　溫度曲線可以對當前、日、年的溫度繪制曲線，便于操作者觀察和分析其中的規律，可以預先進行某些降溫處理，同時也為該系統的另一個擴展功能——預警提供數據支持。
3.3 狀態評估
　　狀態評估主要是對測量接點設定預報警值，當測量接點溫度超過預報警值但還未達到報警溫度時，將溫度數據存入數據庫中的歷史數據。通過查看數據庫中的歷史數據中存儲的溫度數據以及故障信息等參數，并結合當前線路狀態，對其進行邏輯處理，判斷可能存在的故障，工作人員可以根據它安排合理的檢修計劃。狀態評估界面如圖6所示。
　　4  無線測溫系統特點
　　該無線測溫系統結構簡單，易于實現，集精確測溫、無線數據傳輸和總線監測網絡于一體，滿足了對供電系統開關柜內溫度實時在線監測的要求；采用了紅外傳輸技術，沒有電磁干擾，大限度地降低了周圍電磁場尤其是開關開、合閘的影響，有效地保證了測溫精度，提高了設備使用壽命。監控軟件通過與數據庫的連接，可以對溫度數據進行存儲、查詢和顯示，還可以實現測點溫度數據曲線圖形顯示功能，并且提供了打印數據報表的功能。
　　5  結語
　　基于紅外傳輸的無線測溫系統有效地解決了開關柜在線監測溫度難的問題，電力系統作為我們工業產業的*，是實現工控自動化的*步。該系統運行穩定，測溫準確，效果良好，在電力系統安全運行中發揮了重要作用，具有良好的推廣空間和廣闊的市場前景。

一、六氟化硫在線監測及開關柜測溫方案方案設計：

  現場有兩部分組成：開關柜溫度監測和sf6泄露監測。開關柜測溫采用感應供電無線測溫技術，無線溫度傳感器利用磁飽和感應供電原理，實現產品的免維護及數據采樣的實時性。Sf6泄露監測采用紅外檢測技術，用德國先進的雙光束紅外檢測技術檢測SF6氣體濃度數值，精度能夠做到1%FS 。

兩部分通過485總線或光纖連接到集中控制室，集控室安放一臺監控服務器，服務器安裝我公司研發的OES-2000集中監控軟件，實現對現場設備的數據查看及綜合監控。

二、六氟化硫在線監測及開關柜測溫方案系統結構圖：

三、六氟化硫在線監測及開關柜測溫方案系統結構圖各部分介紹：

a) 開關柜無線測溫

在開關柜動觸臂上安裝感應供電式無線溫度傳感器，從一次回路取電，無需電池，只要一次回路有10A以上電流即可感應取電，通過電磁無線數字傳輸將溫度值發送到安裝在二次儀表艙的無線溫度監測器，監測器通過RS485串口將溫度數據集中到監控主機，實時查看數據并實現溫度超溫報警。

        b) 現場安裝

無線溫度傳感器的安裝：將表帶式傳感器扎在觸壁上，將溫度探頭引出粘貼在觸頭附近，后用熱縮套管熱縮。

溫度傳感器安裝圖片如下：

無線溫度監測器的安裝圖如下：安裝在二次艙內或開關柜面板上。

  b) 技術參數                              

        l 無線溫度監測器性能指標：

       測點數量：1---128個點（根據現場情況設定）。

       報警輸出：1個（無源接點）250Vac,0.6A或24Vdc,5A。

       通訊接口：RS-485串口。

       通訊規約：Modbus-RTU規約，正瑞規約可選

       工作電壓：交流220VAC, 220VDC(無需電源適配器)。

       工作溫度：-40℃～+85℃。

         2 無線溫度傳感器性能指標：

       測溫元件：數字集成溫度傳感器

       測溫范圍：-55℃～+127℃

       測溫誤差：小于0.5 ℃（全量程范圍）。

       接口方式：430M無線數字通訊。

       發送頻率： 10S發送一次。

       供電方式：感應供電

       一次回路電流：10A-6000A之間

      c) Sf6泄露監測

采用德國先進的雙光束紅外檢測技術檢測SF6氣體濃度數值，精度能夠做到1%FS，可以長達到10年工作壽命。

它主要檢測開關室SF₆氣體濃度含量和氧氣含量，當環境中SF₆氣體含量超標或缺氧時，能實時進行報警，同時自動開啟通風機進行通風，并具有溫濕度檢測、工作狀態語音提示、遠傳報警、歷史數據查詢等諸多豐富功能。

德國smartGAS公司的SF6傳感器的原理是紅外光譜原理，也就是激光的原理！與電化學原理相比，紅外SF6傳感器（六氟化硫傳感器）具有高可靠性，長壽命，高性價比。 不受H2O，酒精，CO2氣體干擾。它廣泛地用于電力設備的SF6氣體泄漏監控報警系統 （0-1000ppm)中，SF6檢漏儀（0-50ppm),SF6檢漏儀純度分析儀（0-）。

  氣體分析模塊對下面各個采集器的空氣進行取樣分析，并把分析數據連同溫濕度傳感器、風機控制器利用485網絡接入集中監控室的服務器，服務器的軟件平臺集中顯示實時數據并存儲，設定超濃度上限報警，自動聯動風機啟停。

   a）氣體取樣分析模塊技術參數

        ● 激光法檢測環境中SF₆氣體含量；

        ● 超限報警泄漏時自動啟動風機排風功能；

        ● 環境中O₂含量檢測功能；缺氧時自動報警，自動排風；

        ● 大屏幕液晶動態中文顯示，具有屏幕自動保護功能。界面友好，刷新速度快；

        ● SF₆、O₂氣體含量超標時，風機自動啟動功能；

        ● 定時排風功能；

        ● 報警時啟動強制排風功能；

        ● 相關歷史數據存儲及檢索功能；

        ● 溫度、濕度檢測、報警及顯示；

        ● 紅外檢測，語音提示報警功能；

        ● SF₆濃度超限報警點：1000ppm,精度＜±2%；

        ● O₂濃度檢測范圍0－25%，缺氧報警點：18%，精度＜±0.5%；

        ● 溫度顯示范圍：-20～+99℃，精度＜±0.5%；

        ● 濕度顯示范圍：0～99%RH，精度＜±3%；

        ● 輸入電源：AC 220V±20%；

        ● 報警輸出接點功率：AC220/5A；

        ● 風機輸出接點：380V/15A（三相）或220V/15A；

        ● 風機啟動：O₂含量≤19.6%或SF₆氣體濃度＞1000ppm時，自動啟動風機，每次啟動時間按時段自動設置，可手動控制或強制啟動風機；

        ● 海量報警信息存儲設計；

        ● 5路大容量報警觸點輸出。

        ● SF₆、O₂變送器采用進口原裝的傳感器，壽命長；

        ● SF₆氣體檢測報警誤差＜1%，氧氣報警誤差＜0.5%；

        ● 風機控制器可控制原有風機。

        b）現場安裝圖片

    c）集中監控軟件介紹

    l 具有開關柜出頭溫度、現場sf6/O2濃度、環境溫濕度等顯示功能

    l 具有超溫，超濃度報警功能；

    l 采用B/S結構，可通過瀏覽器查看數據和現場模擬圖像；

    l 可手動控制現場設備，設置聯動對應；

    l 報警功能：彈出窗口、聲音、光、GPRS短信報警功能，并顯示報警   位置。

    l 溫度歷史曲線查詢；

    l 歷史報警事件查詢；

    l 權限管理，獲得權限可通過網頁瀏覽數據。

德國進口NORBRO全系列TYP 33 ARD 40