安科瑞無線測溫系統(tǒng)技術(shù)在工業(yè)電纜接頭的應(yīng)用案例

摘  要:隨著企業(yè)生產(chǎn)規(guī)模的擴(kuò)張,用電負(fù)荷逐步增加,給電纜安全運(yùn)行帶來隱患,本文主要通過現(xiàn)在成熟的無線測溫技術(shù),解決實時檢測電纜中間接頭溫度的問題,保證電纜安全平穩(wěn)運(yùn)行。

關(guān)鍵詞:電纜;無線測溫;中間接頭;傳感器;性能指標(biāo)

0 引言

   近年來,諸多用電設(shè)施環(huán)境因為電纜著火引起的火災(zāi)事故頻繁發(fā)生。據(jù)統(tǒng)計,全國近十年來發(fā)生因電纜著火蔓延成災(zāi)的重大事故逾百起,累計燒毀電纜32萬多米,恢復(fù)重建工作耗資大,費(fèi)時長,數(shù)據(jù)損毀,造成不可估量的損失。電纜火災(zāi)事故還有其特殊的危害,那就是控制回路失效造成事故擴(kuò)大,甚至損壞主設(shè)備,而且維修困難,長時間不能恢復(fù)生產(chǎn)。

1 電纜中間接頭現(xiàn)狀

   動力廠承擔(dān)著公司電纜線路的運(yùn)行和維護(hù)任務(wù),在長時間的運(yùn)行維護(hù)過程中,發(fā)現(xiàn)公司新區(qū)電纜中間接頭的運(yùn)行維護(hù)存在很大的問題。

2 存在問題

(1)分布廣,新區(qū)分布著22個電纜中間接頭室,每個接頭室之間距離不等,有的近有的遠(yuǎn),巡檢測溫時間長,浪費(fèi)人力較多。

(2)數(shù)量多,22個電纜中間接頭室共有電纜中間接頭383個,平均每個電纜中間接頭室有17個電纜中間頭,有36個電纜中間頭,互相交叉,電纜測溫難度大,不能準(zhǔn)確及時檢測電纜頭溫度,為安全運(yùn)行埋下隱患。

(3)投運(yùn)時間長,新區(qū)現(xiàn)有電纜中間頭投運(yùn)時間為2004年,至今已達(dá)17年,絕緣老化,故障率加大。

(4)人員少,電力設(shè)施一直在增加,但巡檢人員一直未增加,逐年減少,設(shè)備線路多,人員少存在矛盾,對電纜中間接頭室的巡檢頻次減少,不能及時發(fā)現(xiàn)電纜運(yùn)行中的溫度變化。

3 溫度升高對電纜中間接頭的影響

     電纜在企業(yè)供電中充當(dāng)著重要能源輸送角色,電纜中間頭無處不在,由于電纜中間接頭是由人工在現(xiàn)場安裝完成的,受到施工環(huán)境和運(yùn)行環(huán)境的影響,可能會因為安裝失誤、外力破壞、電纜進(jìn)水等原因造成擊穿和爆炸事故。

   在電纜接頭發(fā)生擊穿和爆炸事故時會釋放出大量的能量,對周邊其它電力設(shè)施或人員造成危害,會導(dǎo)致生產(chǎn)系統(tǒng)停電癱瘓,且搶修恢復(fù)周期長,經(jīng)濟(jì)損失巨大。

4 無線測溫技術(shù)在電纜中間接頭應(yīng)用

   針對上述存在的問題,提出了解決辦法：安裝一套電纜中間頭無線測溫系統(tǒng)。既可以解決人員少不能保證檢測頻率問題,又能實時監(jiān)測每個電纜中間頭工作溫度,并將檢測結(jié)果上傳至長鋼站后臺系統(tǒng),當(dāng)某個電纜中間頭溫度達(dá)到70度時,報警提醒變電站值班人員,并及時通知巡檢工到現(xiàn)場檢查處理,必要時停電更換中間頭,避免了因中間頭溫度過高,電纜擊穿,導(dǎo)致電纜著火停電等重大事故發(fā)生。

4.1 電纜中間頭無線測溫系統(tǒng)的組成

    由溫度傳感器、溫度監(jiān)測器、通訊網(wǎng)絡(luò)、在線監(jiān)測軟件平臺四部分組成。

4.1.1 溫度傳感器。

4.1.1.1 概念 

    數(shù)字式溫度傳感器,它體積小,電壓適用范圍寬(3~5V),只有一個數(shù)據(jù)輸入/輸出口,屬于單總線專用芯片之一。被測溫度值直接以“單總線”的數(shù)字方式傳輸,大大提高了系統(tǒng)的抗干擾能力。一條測溫電纜能帶64個溫度傳感器,距離為1000米。測溫總線電纜采用防水阻燃兩芯屏蔽雙絞線,規(guī)格型號:RVVSP2∗0.75mm2。

4.1.1.2 技術(shù)參數(shù):

（1）溫度測量范圍:-40℃~+85℃;

（2）測溫精度:±0.5℃;

（3）封裝:不銹鋼金屬殼封裝,防水,抗電磁干擾;

（4）數(shù)據(jù)傳輸接口:單總線數(shù)字信號傳輸;

（5）外形尺寸:51mm∗26mm∗12mm。

4.1.2 溫度監(jiān)測器。

4.1.2.1 概念

    溫度監(jiān)測器具有較高的可靠性和安全性,溫度監(jiān)測器的LED數(shù)碼顯示屏循環(huán)顯示出每個探測點的溫度值,通過RS485方式上傳到監(jiān)控計算機(jī),方便運(yùn)行人員能夠?qū)﹄娎|溫度進(jìn)行準(zhǔn)確地巡檢,對電纜運(yùn)行狀態(tài)能夠及時地掌握。一臺溫度監(jiān)測器可帶兩條測溫電纜,每條測溫電纜可帶64個溫度傳感器,即一臺監(jiān)測器可帶128個溫度傳感器。

4.1.2.2 性能指標(biāo):

（1）工作電壓:交流220VAC;

（2）工作溫度:-40℃~+85℃;

（3）顯示分辨率:0.1℃;

（4）通訊方式:RS-485串口;

（5）報警輸出:1個(無源接點)250VAC、0.6A或24VDC、5A。

4.1.3 通訊網(wǎng)絡(luò)。

4.1.3.1 概念

    采用RS485通訊方式組網(wǎng),可以直接上傳到后臺計算機(jī)。

    根據(jù)現(xiàn)場情況,采用無線RS485通訊方式組網(wǎng);

（1）無線485模塊特點:可以直接代替有線的RS485網(wǎng),實現(xiàn)無線485組網(wǎng);

（2）無線傳輸距離可選擇:1公里,2公里,5公里,不同功率模塊可組網(wǎng);

（3）ISM開放頻段433MHz,無需申請頻點;具備穿透能力;

（4）通信接口:RS232/RS485,1200/9600/19200/38400bps;

（5）支持多種協(xié)議:透明傳輸協(xié)議、Modbus協(xié)議;

4.1.3.2 工業(yè)設(shè)計

    可確保無線485模塊工作于各種惡劣環(huán)境工業(yè)場合長期運(yùn)行。無線485模塊沒有后續(xù)費(fèi)用,后期維護(hù)方便,當(dāng)某一個模塊故障(比如斷電或損壞),不會影響其他無線模塊通信。

4.1.4 在線監(jiān)測軟件平臺。

4.1.4.1 概念

     無線監(jiān)測軟件由實時數(shù)據(jù)采集和顯示、歷史數(shù)據(jù)和報警數(shù)據(jù)管理、報警聯(lián)動等部分組成,它能對分布在不同地點電站實現(xiàn)遠(yuǎn)程監(jiān)測、集中管理,對電纜接頭室內(nèi)電纜中間頭溫度、各種開關(guān)量傳感器等進(jìn)行實時數(shù)據(jù)采集和處理,及時發(fā)現(xiàn)問題和隱患。4.1.4.2 優(yōu)點:

（1）可以根據(jù)現(xiàn)場環(huán)境位置不同配置各個傳感器位置報警提醒迅速直觀。

（2）可以對不同地點的機(jī)房集中進(jìn)行管理,對機(jī)房電纜層內(nèi)電纜溫度,環(huán)境狀態(tài)、報警信息等進(jìn)行遠(yuǎn)程監(jiān)視,具有良好的擴(kuò)充性。

（3）系統(tǒng)可以提供聲光、手機(jī)短信等多種報警方式,保證警情及時發(fā)出。

網(wǎng)絡(luò)斷線自動報警、設(shè)備工作異常引起數(shù)據(jù)中斷報警。提供較為準(zhǔn)確的定位式報警。報警信息查詢?yōu)橛脩籼峁┚榈臏?zhǔn)確位置和狀態(tài)。

（4）系統(tǒng)具歷史數(shù)據(jù)查詢,報警數(shù)據(jù)查詢等各種數(shù)據(jù)查詢功能。

5 現(xiàn)場實施

現(xiàn)場對22個電纜中間接頭室383個電纜中間接頭溫度實時監(jiān)測,并在變電站建立后臺監(jiān)控,每個電纜中間接頭安裝1個溫度傳感器,實現(xiàn)電纜中間接頭溫度無線實時監(jiān)測,在每個電纜接頭室安裝一套電纜溫度監(jiān)測器,采集各個電纜中間接頭溫度傳感器數(shù)據(jù),并將溫度數(shù)據(jù)通過無線發(fā)射到監(jiān)控主機(jī),實現(xiàn)集中監(jiān)控,超溫報警,溫度歷史曲線查詢等功能。超溫報警時,監(jiān)控主機(jī)發(fā)出聲音報警,并彈窗提示窗口。

6 安科瑞溫度在線監(jiān)測系統(tǒng)解決方案

6.1概述

    電氣接點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、灰塵等因素造成接點接觸電阻過大而發(fā)熱成為安全隱患，提高設(shè)備安全保障，及時、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RS485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較大地提高。該系統(tǒng)具有遙信、遙測、遙控、遙調(diào)、遙設(shè)、事件報警、曲線、棒圖、報表和用戶管理功能，可以監(jiān)控?zé)o線測溫系統(tǒng)的設(shè)備運(yùn)行狀況，實現(xiàn)快速報警響應(yīng)，預(yù)防嚴(yán)重故障發(fā)生。

6.2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)、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。

6.3系統(tǒng)結(jié)構(gòu)

溫度在線監(jiān)測系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖

6.4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：

（1）溫度顯示：顯示配電系統(tǒng)內(nèi)每個測溫點的實時值，也可實現(xiàn)電腦WEB/手機(jī)APP遠(yuǎn)程查看數(shù)據(jù)。

（2）溫度曲線：查看每個測溫點的溫度趨勢曲線。

（3）運(yùn)行報表：查詢及打印各測溫點所需時間的溫度數(shù)據(jù)。

（4）實時告警：系統(tǒng)能夠?qū)Ω鳒y溫點異常溫度發(fā)出告警。系統(tǒng)具有實時語音報警功能，能夠?qū)λ惺录l(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，及時提醒值班人員。

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

6.5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，通訊層的邊緣計算網(wǎng)關(guān)以及站控層的測溫系統(tǒng)主機(jī)組成，實現(xiàn)變配電系統(tǒng)關(guān)鍵電氣部位的溫度在線監(jiān)測。

名稱	外形	型號	參數(shù)說明
系統(tǒng)組態(tài)軟件		Acrel-2000/T	硬件：內(nèi)存4G，硬盤500G，以太網(wǎng)口。 顯示器：21寸，分辨率1280*1024。 操作系統(tǒng)：Windows764位簡體中文旗艦版。 數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)：MicrosoftSQLServer2008R2。 通訊協(xié)議：IEC60870-5-103、IEC60870-5-104、ModbusRTU、ModbusTCP等國際標(biāo)準(zhǔn)通信規(guī)約
智能通信管理機(jī)		Anet-2E4SM	通用網(wǎng)關(guān)，2路網(wǎng)口，4路RS485，可選配1路LORA，帶電告警功能，支持485，4G從模塊擴(kuò)展。
無線測溫集中采集設(shè)備		Acrel-2000T/A	壁掛式安裝 標(biāo)配一路485接口、一路以太網(wǎng)口 自帶蜂鳴器告警 柜體尺寸480*420*200（單位mm）
		Acrel-2000T/B	硬件：內(nèi)存4G，硬盤128G，以太網(wǎng)口 顯示器：12寸，分辨率800*600 操作系統(tǒng)：Windows7 數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)：MicrosoftSQLServer2008R2 可選Web平臺/APP服務(wù)器 柜體尺寸為480*420*200（單位mm)
顯示終端		ATP007 ATP010	DC24V供電；一路上行RS485接口；一路下行RS485接口； 可接收20個ATC200/1個ATC400/1個ATC450-C。
		ARTM-Pn	面框96*96*17mm，深65mm；開孔92*92mm； AC85-265V或DC100-300V供電； 一路上行RS485接口，Modbus協(xié)議； 可接收60個ATE100/200/300/400；配套ATC200/300/450。
		ASD320 ASD300	面框237.5*177.5*15.3mm，深67mm；開孔220*165mm； AC85-265V或DC100-300V供電； 一路上行RS485接口，Modbus協(xié)議； 可接收12個ATE100/200/300/400；配套ATC200/300/450。
智能溫度巡檢儀		ARTM-8	開孔88*88mm嵌入式按照； AC85-265V或DC100-300V供電； 一路上行RS485接口，Modbus協(xié)議； 可接入8路PT100傳感器，適用于低壓開關(guān)柜電氣接點、變壓器繞組、點擊繞組等場合的測溫；
		ARTM-24	35MM導(dǎo)軌安裝； AC85-265V或DC100-300V供電； 一路上行RS485接口，Modbus協(xié)議； 24路NTC或PT100、1路溫濕度測溫、2路繼電器告警輸出，用于低壓電氣接點、變壓器繞組、點擊繞組等場所測溫；
無線收發(fā)器		ATC450-C	可接收60個ATE100/ATE100M/ATE200/ATC400/ATE100P/ATE200P傳感器數(shù)據(jù)。
		ATC600	ATC600有兩種規(guī)格；ATC600-C可接收240個ATE100/ATE100M/ATE200/ATC400/ATE100P/ATE200P傳感器數(shù)據(jù)。ATC600-Z做中繼透傳。
電池型無線測溫傳感器		ATE100M	電池供電，壽命≥5年；-50℃~+125℃； 精度±1℃；470MHz，空曠距離150米； 32.4*32.4*16mm(長*寬*高)。
		ATE200	電池供電，壽命≥5年；-50℃~+125℃； 精度±1℃；470MHz，空曠距離150米； 35*35*17mm，L=330mm(長*寬*高，三色表帶)。
		ATE200P	電池供電，壽命≥5年；-50℃~+125℃； 精度±1℃；470MHz，空曠距離150米,防護(hù)等級IP68；35*35*17mm，L=330mm(長*寬*高，三色表帶)。
CT取電型無線測溫傳感器		ATE400	CT感應(yīng)取電，啟動電流≥5a；-50℃~125℃；精度±1℃470MHz，空曠距離150米； 合金片固定、取電；三色外殼；25.82*20.42*12.8mm(長*寬*高)。
有線溫度傳感器		PT100	用于低壓接點測溫時，具體封裝、精度、線制、線材、線長與供應(yīng)商聯(lián)系； 用于變壓器、電機(jī)繞組測溫時，建議變壓器或電機(jī)內(nèi)部預(yù)埋好Pt100
		NTC	用于低壓接點測溫時，具體封裝、精度、線制、線材、線長與供應(yīng)商聯(lián)系；

7 結(jié)語

    增加電纜電纜中間頭無線測溫系統(tǒng)后,達(dá)到了預(yù)期的效果:能夠在24小時實時監(jiān)控383個電纜中間接頭的溫度,溫度信息及時、準(zhǔn)確,并能及時發(fā)現(xiàn)電纜中間頭異常溫度,及時搶修處理,避免事故擴(kuò)大化,保證了383個電纜中間接頭安全穩(wěn)定運(yùn)行。

參考文獻(xiàn)

[1] 曲鴻章.電纜頭溫度在線監(jiān)測系統(tǒng)的可用性[J].北京:煤炭技術(shù),2003,22(1)

[2] 閻士琦,閻石.10KV及以下電力電纜線路[M].北京:中國電力出版社,2003

[3] 陳哲理.電纜中間接頭無線測溫技術(shù)應(yīng)用

[4] 安科瑞企業(yè)微電網(wǎng)設(shè)計與應(yīng)用手冊2022年05版