德國進口Vaisala全系列PTB110 4A1AB

德國進口Vaisala全系列PTB110 4A1AB

 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(fā)熱，使相鄰的絕緣部件性能劣化，甚至發(fā)生擊穿而造成事故。
　　據(jù)統(tǒng)計，供電系統(tǒng)發(fā)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(tǒng)檢測的一個難題。為此，筆者設計了一種基于紅外傳輸?shù)臒o線測溫系統(tǒng)。該系統(tǒng)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(shù)據(jù)發(fā)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(jiān)控計算機處理，當所測溫度超過預設報警值時，系統(tǒng)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(fā)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(fā)射器（UART接口模塊）和紅外收發(fā)器之間。該器件對從標準的UART接收的數(shù)據(jù)進行編碼，并以電脈沖方式輸出到紅外收發(fā)器TFDU4100中。紅外收發(fā)器TFDU4100將接收的數(shù)據(jù)同樣以電脈沖形式饋送到MCP2120進行解碼，而后通過MCP2120和UART發(fā)射譯碼數(shù)據(jù)。
　　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(shù)據(jù)經編碼器編碼后通過引腳TXIR發(fā)射。紅外收發(fā)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(fā)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(huán)境下，它能很好地滿足傳輸要求。
2  無線測溫系統(tǒng)設計
 無線測溫系統(tǒng)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(jiān)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(shù)字溫度傳感器DS18B20采集監(jiān)測點溫度，并將溫度信號以無線形式發(fā)送給溫度采集器。溫度采集器和監(jiān)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(jiān)測系統(tǒng)。
　　系統(tǒng)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(shù)據(jù)處理、顯示和報警等任務，又可以將數(shù)據(jù)傳送給監(jiān)控計算機。
　　監(jiān)控計算機將這些數(shù)據(jù)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(xiàn)集中管理和控制。
　　2.1 溫度傳感器
　　溫度傳感器主要由數(shù)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(shù)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(wěn)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(fā)模塊組成。溫度采集器負責接收溫度傳感器發(fā)送的溫度數(shù)據(jù)，對溫度數(shù)據(jù)進行分析處理，并將紅外信號溫度信息變?yōu)闃藴蚀行畔魉徒o監(jiān)控計算機。每個溫度采集器巡檢3個溫度傳感器。
　　3  監(jiān)控計算機監(jiān)控軟件
　　監(jiān)控計算機監(jiān)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(jiān)測點的溫度，并送交到監(jiān)控計算機，監(jiān)控計算機的主要任務是接收處理溫度數(shù)據(jù)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(jiān)控計算機監(jiān)控軟件功能結構如圖3所示。
 監(jiān)控計算機監(jiān)控軟件具有以下功能
　　（1）實時顯示監(jiān)測點的溫度數(shù)據(jù)，當監(jiān)測點溫度超過預設報警時自動報警；
　　（2）可以根據(jù)監(jiān)測點的溫度數(shù)據(jù)繪制日、月、年曲線，能夠對溫度數(shù)據(jù)生成報表并打印；
　　（3）可以根據(jù)需要設定報警值和查詢周期；
　　（4）結合數(shù)據(jù)庫中的歷史數(shù)據(jù)，能夠對監(jiān)測點的狀態(tài)作出評估。
　　3.1 屏幕顯示
　　屏幕顯示是系統(tǒng)主要功能的體現(xiàn)，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(shù)據(jù)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(xiàn)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(guī)律，可以預先進行某些降溫處理，同時也為該系統(tǒng)的另一個擴展功能——預警提供數(shù)據(jù)支持。
3.3 狀態(tài)評估
　　狀態(tài)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(shù)據(jù)存入數(shù)據(jù)庫中的歷史數(shù)據(jù)。通過查看數(shù)據(jù)庫中的歷史數(shù)據(jù)中存儲的溫度數(shù)據(jù)以及故障信息等參數(shù)，并結合當前線路狀態(tài)，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(jù)它安排合理的檢修計劃。狀態(tài)評估界面如圖6所示。
　　4  無線測溫系統(tǒng)特點
　　該無線測溫系統(tǒng)結構簡單，易于實現(xiàn)，集精確測溫、無線數(shù)據(jù)傳輸和總線監(jiān)測網絡于一體，滿足了對供電系統(tǒng)開關柜內溫度實時在線監(jiān)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(jiān)控軟件通過與數(shù)據(jù)庫的連接，可以對溫度數(shù)據(jù)進行存儲、查詢和顯示，還可以實現(xiàn)測點溫度數(shù)據(jù)曲線圖形顯示功能，并且提供了打印數(shù)據(jù)報表的功能。
　　5  結語
　　基于紅外傳輸?shù)臒o線測溫系統(tǒng)有效地解決了開關柜在線監(jiān)測溫度難的問題，電力系統(tǒng)作為我們工業(yè)產業(yè)的*，是實現(xiàn)工控自動化的*步。該系統(tǒng)運行穩(wěn)定，測溫準確，效果良好，在電力系統(tǒng)安全運行中發(fā)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(jiān)測及開關柜測溫方案方案設計：

  現(xiàn)場有兩部分組成：開關柜溫度監(jiān)測和sf6泄露監(jiān)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(xiàn)產品的免維護及數(shù)據(jù)采樣的實時性。Sf6泄露監(jiān)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(shù)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(jiān)控服務器，服務器安裝我公司研發(fā)的OES-2000集中監(jiān)控軟件，實現(xiàn)對現(xiàn)場設備的數(shù)據(jù)查看及綜合監(jiān)控。

二、六氟化硫在線監(jiān)測及開關柜測溫方案系統(tǒng)結構圖：

三、六氟化硫在線監(jiān)測及開關柜測溫方案系統(tǒng)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(shù)字傳輸將溫度值發(fā)送到安裝在二次儀表艙的無線溫度監(jiān)測器，監(jiān)測器通過RS485串口將溫度數(shù)據(jù)集中到監(jiān)控主機，實時查看數(shù)據(jù)并實現(xiàn)溫度超溫報警。

        b) 現(xiàn)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(jiān)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(shù)                              

        l 無線溫度監(jiān)測器性能指標：

       測點數(shù)量：1---128個點（根據(jù)現(xiàn)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(guī)約：Modbus-RTU規(guī)約，正瑞規(guī)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(shù)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(shù)字通訊。

       發(fā)送頻率： 10S發(fā)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(jiān)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(shù)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(huán)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(tài)語音提示、遠傳報警、歷史數(shù)據(jù)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(jiān)控報警系統(tǒng) （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(shù)據(jù)連同溫濕度傳感器、風機控制器利用485網絡接入集中監(jiān)控室的服務器，服務器的軟件平臺集中顯示實時數(shù)據(jù)并存儲，設定超濃度上限報警，自動聯(lián)動風機啟停。

   a）氣體取樣分析模塊技術參數(shù)

        ● 激光法檢測環(huán)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(huán)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(tài)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(shù)據(jù)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(xiàn)場安裝圖片

    c）集中監(jiān)控軟件介紹

    l 具有開關柜出頭溫度、現(xiàn)場sf6/O2濃度、環(huán)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(shù)據(jù)和現(xiàn)場模擬圖像；

    l 可手動控制現(xiàn)場設備，設置聯(lián)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(shù)據(jù)。

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