工業(yè)物聯(lián)網(wǎng)無線傳感產(chǎn)品在火電廠重點區(qū)域的應(yīng)用

高蘊(yùn)華

【摘 要】電纜隧道環(huán)境惡劣，長期運行存在安全隱患，常規(guī)監(jiān)測手段無法實現(xiàn)有效監(jiān)管。因此，文章開發(fā)了一套重點區(qū)域電纜實時在線無線測溫預(yù)警系統(tǒng)，實現(xiàn)對重點區(qū)域的電纜溫度及周圍環(huán)境的氧量、濕度、水位等的實時預(yù)警監(jiān)控，在隧道環(huán)境發(fā)生劣化或故障早期，系統(tǒng)會給出異動提示，為設(shè)備狀態(tài)檢修奠定技術(shù)基礎(chǔ)。

【關(guān)鍵詞】無線傳感技術(shù);電纜;傳感器;電力系統(tǒng)

【中圖分類號】TM75;TN929.5;TP212.9【文獻(xiàn)標(biāo)識碼】A 【文章編號】1674-0688（2019）11-0088-02

0 引言

對高壓帶電設(shè)備各連接點、傳輸點溫度在線監(jiān)測是保證電網(wǎng)安全運行的重要內(nèi)容。重點區(qū)域電纜溫度在線監(jiān)測和記錄，是設(shè)備檢修的重要依據(jù)。目前，國內(nèi)主要應(yīng)用主從式測溫系統(tǒng)，這種方法精度較差，僅獲得線路的局部溫度。無線式溫度在線檢測裝置用無線電波進(jìn)行信號傳輸，傳感器安裝在高壓設(shè)備上，從根本上解決了高壓設(shè)備接點運行溫度不易監(jiān)測的難題。采用無線溫度監(jiān)測方式具有極高的可靠性和安全性。價格低廉，該系統(tǒng)可以安裝到每臺高壓開關(guān)及母線接頭上，可記錄高壓開關(guān)設(shè)備運行溫度的數(shù)據(jù)，實現(xiàn)設(shè)備故障的預(yù)知維修。

1 無線測溫傳感系統(tǒng)設(shè)計

1.1 無線測溫傳感系統(tǒng)方案設(shè)計

無線測溫在線監(jiān)測系統(tǒng)，利用電纜上的無線溫度傳感器實現(xiàn)對電纜溫度在線監(jiān)測，并通過在電纜溝布設(shè)無線水位傳感器，實現(xiàn)對電纜溝內(nèi)浸水狀況在線監(jiān)測;利用電纜溝內(nèi)、電纜夾層上的濕度傳感器對環(huán)境濕度進(jìn)行監(jiān)測，同時利用無線氧氣傳感器對監(jiān)測區(qū)域氧氣濃度進(jìn)行監(jiān)測，為檢修人員的人身安全提供保證。這些傳感器定時啟動測量和發(fā)送被監(jiān)測點的狀態(tài)數(shù)據(jù)，通過無線信道傳輸?shù)交?，基站通過RS-485（以太網(wǎng)、3G/4G網(wǎng)絡(luò)）總線將數(shù)據(jù)上傳至通信管理機(jī)，再上傳到管理中心。管理中心具備監(jiān)測數(shù)據(jù)匯集、圖形化展示、閾值比較、監(jiān)測預(yù)警、標(biāo)準(zhǔn)化數(shù)據(jù)通信等功能，實現(xiàn)電纜溝狀態(tài)在線監(jiān)測。無線測溫系統(tǒng)架構(gòu)框圖如圖1所示。

1.2 無線測溫傳感系統(tǒng)特點

傳感器和接收裝置采用2.4 GHz頻率進(jìn)行無線傳輸通信;無線溫度傳感器采用近距離非接觸式無線紅外溫度傳感器;無線水位傳感器液位探頭采用316 L不銹鋼材質(zhì)，防護(hù)等級為IP68;無線接收基站能接收各類傳感器，無線接收基站具有集中總線式電源供電及通信的功能。

2 無線溫度在線監(jiān)測系統(tǒng)的應(yīng)用

2.1 無線在線監(jiān)測預(yù)警系統(tǒng)總體設(shè)計

某火力發(fā)電廠在#1 6 kV電纜夾層安裝溫度、濕度、氧量無線監(jiān)測系統(tǒng)，在#2、#3、#4磨煤機(jī)電纜橋架加裝無線溫度監(jiān)測系統(tǒng);在#3、#4空冷島電纜隧道安裝溫度、濕度、氧量及水位無線監(jiān)測系統(tǒng);并開展事故預(yù)警、環(huán)境狀態(tài)判斷、劣化趨勢分析研究。無線溫度在線監(jiān)測系統(tǒng)主要由無線溫度傳感器、數(shù)據(jù)傳輸基站和控制主機(jī)組成，系統(tǒng)圖如圖2所示。

2.2 傳感系統(tǒng)部署

本項目無線測溫系統(tǒng)由1臺監(jiān)控主機(jī)、2臺通信管理機(jī)、17個數(shù)據(jù)傳輸基站、378個無線溫度傳感器、14個無線溫濕度傳感器、10只無線氧氣傳感器、8個無線水位傳感器構(gòu)成。

（1）電纜夾層無線監(jiān)測系統(tǒng)組成。每兩個測溫點間隔5 m左右。紅外傳感器3個（每層15 m采用3只紅外傳感器）×2排×5=30個;氧氣傳感器2個;無線溫濕度傳感器2個;基站1個。

（2）磨煤機(jī)電纜橋架無線監(jiān)測系統(tǒng)組成。每兩個測溫點間隔4 m左右。2#磨煤機(jī)電纜橋架：紅外傳感器10個（每層40 m采用10個紅外單點傳感器）×4排=40個;基站2個（兩個基站架設(shè)在橋架中級，基站間隔5～10 m）。3#磨煤機(jī)電纜橋架：紅外傳感器10個（每層40 m采用10個紅外單點傳感器）×4排+10個（每層40 m采用10個紅外單點傳感器）×2排=60個;基站2個（兩個基站架設(shè)在橋架中級，基站間隔5～10 m）。4#磨煤機(jī)電纜橋架：紅外傳感器10個（每層40 m采用10個紅外單點傳感器）×4排+10個（每層40 m采用10個紅外單點傳感器）×2排=60個;基站2個（兩個基站架設(shè)在橋架中級，基站間隔5～10 m）。

（3）空冷島電纜隧道無線監(jiān)測系統(tǒng)組成，每兩個測溫點間隔4 m左右。3#電纜隧道：紅外傳感器6個（每層25 m采用6個紅外傳感器）×2排×6=72個;氧氣傳感器4個（每個角落布設(shè)一個）;溫濕度傳感器6個;水位傳感器4個（每個角落布設(shè)一個）;基站4個（每縱向架設(shè)一個基站）。4#電纜隧道：紅外傳感器6個（每層25 m采用6個紅外傳感器）×2排×6=72個;氧氣傳感器4個（每個角落布設(shè)一個）;溫濕度傳感器6個;水位傳感器4個（每個角落布設(shè)一個）;基站4個（每縱向架設(shè)一個基站）。

2.3 實施目標(biāo)

本項目采用無線傳感器完成了對電纜隧道、電纜橋架、電纜夾層的電纜溫度，氧氣含量及電纜隧道內(nèi)積水情況的實時在線監(jiān)測，并通過軟件分析，實現(xiàn)監(jiān)測區(qū)域的事故預(yù)警、環(huán)境狀態(tài)判斷、劣化趨勢分析，同時給出異動提示，為設(shè)備實現(xiàn)狀態(tài)檢修奠定技術(shù)基礎(chǔ)。

3 結(jié)論

采用無線傳感技術(shù)，實時對電纜故障趨勢進(jìn)行智能分析，準(zhǔn)確定位，能夠為電力企業(yè)的安全運行提供有力的支撐。

無線傳感監(jiān)測系統(tǒng)的設(shè)計目前只停留在自動采集和智能分析階段，與控制設(shè)備的聯(lián)動仍然需要人工介入。電力系統(tǒng)電纜的監(jiān)測系統(tǒng)方興未艾，為了保證系統(tǒng)設(shè)計的規(guī)范性及后期設(shè)備的擴(kuò)展性，仍需努力。

參 考 文 獻(xiàn)

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[2]陳飛凌.火電廠工業(yè)電視監(jiān)控系統(tǒng)的應(yīng)用與發(fā)展[J].中國安防，2015（12）：31-34.

[3]郭建華.物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)在火電廠基建物資倉儲管理中的應(yīng)用[J].信息與電腦（理論版），2014（11）：116-117.