淺談電力系統(tǒng)中的熱故障無線監(jiān)測技術

摘 要:生產(chǎn)環(huán)境等特殊因素常使鋼鐵企業(yè)的電力系統(tǒng)出現(xiàn)因溫度過高而導致的熱故障，輕則縮短企業(yè)設備的使用壽命，重則引發(fā)生產(chǎn)安全事故，造成企業(yè)重大的財產(chǎn)損失、甚至危及工作人員的安全，必須引起相關管理人員充分的重視。本文重點介紹了無線監(jiān)測技術在鋼鐵企業(yè)電力系統(tǒng)中的工作原理與應用要點，以期通過先進的監(jiān)控技術，實現(xiàn)電力系統(tǒng)的在線溫度測控，避免熱故障給企業(yè)帶來的不利影響。

關鍵詞:熱故障 無線監(jiān)測 電力系統(tǒng)

中圖分類號:TM76文獻標識碼:A文章編號:1674-098X(2012)03(a)-0077-01

1 我國電力系統(tǒng)中的熱故障無線監(jiān)測技術概述

1.1 電力系統(tǒng)中的熱故障及其處理對策

生產(chǎn)環(huán)境等特殊因素常使鋼鐵企業(yè)的電力系統(tǒng)在金屬粉塵、腐蝕氣體中連續(xù)運行，且負荷波動大、道閘操作頻繁，極易出現(xiàn)高壓電纜接頭、母線接點以及開關觸點等部位溫度過高而導致的熱故障。由于電力系統(tǒng)在運行中屬于開關狹小的高壓封閉結構，設備發(fā)熱點的檢測與控制都存在著很大的困難。而一旦電力系統(tǒng)發(fā)生熱故障，輕則造成絕緣元件受損、設備功能退化等問題，縮短企業(yè)設備的使用壽命，重則引發(fā)生產(chǎn)安全事故，造成企業(yè)重大的財產(chǎn)損失、甚至危及工作人員的安全。因此，必須引起相關管理人員充分的重視，以先進的監(jiān)控技術，實現(xiàn)電力系統(tǒng)的在線溫度測控，降低電力系統(tǒng)熱故障可能給企業(yè)帶來的潛在風險。

目前我國電力設備熱故障的監(jiān)測主要通過點式測溫儀或熱像儀等設備、紅外檢測、光纖有線檢測及無線監(jiān)測四種方式進行。利用熱像儀等設備需要巡檢人員在規(guī)定時間內(nèi)、對規(guī)定可變溫度點進行瞬時儀器測量，此方式不但不能同時實現(xiàn)電力系統(tǒng)各點的實時檢測和及時預警，也可能因為人為因素造成誤差或漏檢(如巡檢過程中因巡檢人員對時間間隔、測量角度、測量部位的把握出現(xiàn)偏差所導致的溫度測量誤差等)，對巡檢人員的專業(yè)水平及職業(yè)責任感都有較高的要求。紅外線溫度檢測通過接受一次設備上的紅外信號推斷系統(tǒng)在線溫度，設備成本高，且常受到陽光或外界熱源等其他熱源的干擾而出現(xiàn)誤差。光纖檢測是通過光纖對溫度信號進行有線監(jiān)測，該方法需要將感溫元件與光纖一起貼合安裝在受測物體表面，因此對使用環(huán)境的要求較高，鋼鐵生產(chǎn)等粉塵、廢氣環(huán)境易使其絕緣度降低，繼而降低其準確監(jiān)測溫度的能力。基于上述測量方法都存在著實際應用上的問題，近年來，一種全數(shù)字式的無線測溫技術正逐漸應用并普及于鋼鐵企業(yè)的電力系統(tǒng)中。

1.2 電力系統(tǒng)熱故障無線監(jiān)測技術

無線熱故障監(jiān)測是基于無線收發(fā)技術的，多點傳感、全數(shù)字式的實時在線監(jiān)控手段。由于不具有外接電路，該技術具有抗高壓、抗電磁干擾、測量精度高、運行穩(wěn)定等很多優(yōu)點，加之其設備與技術都相對簡單，整個監(jiān)測系統(tǒng)的造價成本合理，目前越來越受到冶金等重工業(yè)高壓電系統(tǒng)的青睞。

2 熱故障無線監(jiān)測技術的工作原理與運用

2.1 熱故障無線監(jiān)測技術的工作原理

無線熱故障檢測設備主要包括無線射頻模塊和全數(shù)字式穩(wěn)定傳感模塊兩部分，通過與電力自動化的系統(tǒng)相連，對電力系統(tǒng)中的高壓線、高壓開關、母線等實現(xiàn)在線檢測，并將測得的結果實時傳至監(jiān)控室。設備以預先設定標準溫度范圍的方式對溫度變化點給予控制，經(jīng)過計算機進行處理后的數(shù)據(jù)一旦超過預定溫度值，設備即會發(fā)出警報提醒技術人員引起注意。而所有數(shù)據(jù)也都會被計算機妥善分類管理，為熱故障診斷與處理、訂立檢修計劃等工作提供有效的依據(jù)。

無線監(jiān)測系統(tǒng)通常分為采集層、收集層與監(jiān)測層三部分，并以無線通信方式連接收集層與采集層，以網(wǎng)絡通信方式連接收集層與檢測層，系統(tǒng)一般包括無線測溫傳感器、信號轉(zhuǎn)換器、通信終端、測溫工作站與熱源監(jiān)控預警軟件等。系統(tǒng)運行前，應合理設置預警溫度值、發(fā)送時間等基礎數(shù)據(jù)，并對各測量點的無線傳感器進行統(tǒng)一編號，系統(tǒng)終端則負責接收傳感器傳回的數(shù)據(jù)，并通過總線連接管理計算機工作站進行分析，響應熱源預警監(jiān)控軟件的命令，完成故障預警、信息分類、數(shù)據(jù)上傳等工作。溫度監(jiān)測工作站(PC計算機)，依靠熱源監(jiān)控預警軟件從測溫通信終端采集、保存各監(jiān)測點的運行溫度數(shù)據(jù)，實時顯示測溫點的溫度變化曲線，并進行動態(tài)分析，一旦發(fā)現(xiàn)溫度過熱或急劇升溫到設定報警溫度時立即發(fā)出報警。熱源監(jiān)控預警軟件分為三部分:一是參數(shù)配置程序，對測溫終端的工作參數(shù)進行設定;二是工作站運行程序，用于定時讀取測溫終端接收到的熱源測溫數(shù)據(jù)，建立長期數(shù)據(jù)庫;三是測溫管理中心程序，可以運行任一臺計算機，要求本機必須能借助以太網(wǎng)與測溫工作站建立連接。具有數(shù)據(jù)瀏覽、異常分析和趨勢預測等多種功能。

2.2 熱故障無線監(jiān)測技術的應用

在實際應用中，應針對電力系統(tǒng)中的高壓開關柜的各相進線、母線進出線接頭、電力系統(tǒng)中斷路器的上下隔離刀閘口、變壓器的出線的接頭，以及高壓電纜的接頭等危險性較高的問題，進行熱源點實時監(jiān)測與預警，以保證熱故障易發(fā)生區(qū)域的及時預警和修復。為保證檢測系統(tǒng)的正常運行，應設立嚴格的技術指標，如系統(tǒng)測量精度應在±0.5℃;測溫范圍應以-40℃～125℃為宜;測溫時間間隔則應在10s～30min之間，并根據(jù)電力系統(tǒng)的實際情況或者企業(yè)的需要設定。探頭使用壽命應＞6年，最大發(fā)射功率≤10mW;最遠傳輸距離≥100m(在無阻擋條件下);數(shù)據(jù)速率為9600bps;工作電壓應為DC220V或AC220V/50Hz;工作溫度在-25℃～+65℃范圍內(nèi)。通過一段時間的運行，證明該無線檢測系統(tǒng)具有擴展方便、安裝靈活、抗磁干擾能力強、運行使用安全可靠、數(shù)據(jù)準確性高等特點。為企業(yè)生產(chǎn)中高壓系統(tǒng)熱故障的判斷處理提供了可靠依據(jù)，不僅可檢測出各種類型的設備外部接觸性過熱故障、內(nèi)部回路缺陷和絕緣故障等，而且對于推動電氣設備由事后檢修向預知性檢修發(fā)展具有重要意義。

3 結語

熱故障無線檢測技術因其具有的運行穩(wěn)定、操作簡便、成本低廉等優(yōu)點被廣泛應用于鋼鐵等重型工業(yè)生產(chǎn)企業(yè)的電力系統(tǒng)中，為工業(yè)生產(chǎn)連續(xù)、可靠、高效地進行提供了準確的依據(jù)，極大地提高了熱故障處理的效率與針對性，最大限度地避免了電力系統(tǒng)熱故障給企業(yè)生產(chǎn)帶來的不利影響。

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