论文部分内容阅读
摘 要:生产环境等特殊因素常使钢铁企业的电力系统出现因温度过高而导致的热故障,轻则缩短企业设备的使用寿命,重则引发生产安全事故,造成企业重大的财产损失、甚至危及工作人员的安全,必须引起相关管理人员充分的重视。本文重点介绍了无线监测技术在钢铁企业电力系统中的工作原理与应用要点,以期通过先进的监控技术,实现电力系统的在线温度测控,避免热故障给企业带来的不利影响。
关键词:热故障 无线监测 电力系统
中图分类号:TM76 文献标识码:A 文章编号:1674-098X(2012)03(a)-0077-01
1 我国电力系统中的热故障无线监测技术概述
1.1 电力系统中的热故障及其处理对策
生产环境等特殊因素常使钢铁企业的电力系统在金属粉尘、腐蚀气体中连续运行,且负荷波动大、道闸操作频繁,极易出现高压电缆接头、母线接点以及开关触点等部位温度过高而导致的热故障。由于电力系统在运行中属于开关狭小的高压封闭结构,设备发热点的检测与控制都存在着很大的困难。而一旦电力系统发生热故障,轻则造成绝缘元件受损、设备功能退化等问题,缩短企业设备的使用寿命,重则引发生产安全事故,造成企业重大的财产损失、甚至危及工作人员的安全。因此,必须引起相关管理人员充分的重视,以先进的监控技术,实现电力系统的在线温度测控,降低电力系统热故障可能给企业带来的潜在风险。
目前我国电力设备热故障的监测主要通过点式测温仪或热像仪等设备、红外检测、光纤有线检测及无线监测四种方式进行。利用热像仪等设备需要巡检人员在规定时间内、对规定可变温度点进行瞬时仪器测量,此方式不但不能同时实现电力系统各点的实时检测和及时预警,也可能因为人为因素造成误差或漏检(如巡檢过程中因巡检人员对时间间隔、测量角度、测量部位的把握出现偏差所导致的温度测量误差等),对巡检人员的专业水平及职业责任感都有较高的要求。红外线温度检测通过接受一次设备上的红外信号推断系统在线温度,设备成本高,且常受到阳光或外界热源等其他热源的干扰而出现误差。光纤检测是通过光纤对温度信号进行有线监测,该方法需要将感温元件与光纤一起贴合安装在受测物体表面,因此对使用环境的要求较高,钢铁生产等粉尘、废气环境易使其绝缘度降低,继而降低其准确监测温度的能力。基于上述测量方法都存在着实际应用上的问题,近年来,一种全数字式的无线测温技术正逐渐应用并普及于钢铁企业的电力系统中。
1.2 电力系统热故障无线监测技术
无线热故障监测是基于无线收发技术的,多点传感、全数字式的实时在线监控手段。由于不具有外接电路,该技术具有抗高压、抗电磁干扰、测量精度高、运行稳定等很多优点,加之其设备与技术都相对简单,整个监测系统的造价成本合理,目前越来越受到冶金等重工业高压电系统的青睐。
2 热故障无线监测技术的工作原理与运用
2.1 热故障无线监测技术的工作原理
无线热故障检测设备主要包括无线射频模块和全数字式稳定传感模块两部分,通过与电力自动化的系统相连,对电力系统中的高压线、高压开关、母线等实现在线检测,并将测得的结果实时传至监控室。设备以预先设定标准温度范围的方式对温度变化点给予控制,经过计算机进行处理后的数据一旦超过预定温度值,设备即会发出警报提醒技术人员引起注意。而所有数据也都会被计算机妥善分类管理,为热故障诊断与处理、订立检修计划等工作提供有效的依据。
无线监测系统通常分为采集层、收集层与监测层三部分,并以无线通信方式连接收集层与采集层,以网络通信方式连接收集层与检测层,系统一般包括无线测温传感器、信号转换器、通信终端、测温工作站与热源监控预警软件等。系统运行前,应合理设置预警温度值、发送时间等基础数据,并对各测量点的无线传感器进行统一编号,系统终端则负责接收传感器传回的数据,并通过总线连接管理计算机工作站进行分析,响应热源预警监控软件的命令,完成故障预警、信息分类、数据上传等工作。温度监测工作站(PC计算机),依靠热源监控预警软件从测温通信终端采集、保存各监测点的运行温度数据,实时显示测温点的温度变化曲线,并进行动态分析,一旦发现温度过热或急剧升温到设定报警温度时立即发出报警。热源监控预警软件分为三部分:一是参数配置程序,对测温终端的工作参数进行设定;二是工作站运行程序,用于定时读取测温终端接收到的热源测温数据,建立长期数据库;三是测温管理中心程序,可以运行任一台计算机,要求本机必须能借助以太网与测温工作站建立连接。具有数据浏览、异常分析和趋势预测等多种功能。
2.2 热故障无线监测技术的应用
在实际应用中,应针对电力系统中的高压开关柜的各相进线、母线进出线接头、电力系统中断路器的上下隔离刀闸口、变压器的出线的接头,以及高压电缆的接头等危险性较高的问题,进行热源点实时监测与预警,以保证热故障易发生区域的及时预警和修复。为保证检测系统的正常运行,应设立严格的技术指标,如系统测量精度应在±0.5℃;测温范围应以-40℃～125℃为宜;测温时间间隔则应在10s～30min之间,并根据电力系统的实际情况或者企业的需要设定。探头使用寿命应＞6年,最大发射功率≤10mW;最远传输距离≥100m(在无阻挡条件下);数据速率为9600bps;工作电压应为DC220V或AC220V/50Hz;工作温度在-25℃～+65℃范围内。通过一段时间的运行,证明该无线检测系统具有扩展方便、安装灵活、抗磁干扰能力强、运行使用安全可靠、数据准确性高等特点。为企业生产中高压系统热故障的判断处理提供了可靠依据,不仅可检测出各种类型的设备外部接触性过热故障、内部回路缺陷和绝缘故障等,而且对于推动电气设备由事后检修向预知性检修发展具有重要意义。
3 结语
热故障无线检测技术因其具有的运行稳定、操作简便、成本低廉等优点被广泛应用于钢铁等重型工业生产企业的电力系统中,为工业生产连续、可靠、高效地进行提供了准确的依据,极大地提高了热故障处理的效率与针对性,最大限度地避免了电力系统热故障给企业生产带来的不利影响。
参考文献
[1] 张巧芬.变电站设备温度无线监测系统设计与实现[D].大连海事大学,2011.
[2] 贝伟仰,江虹.基于红外测温的无线温度监测系统的研究[J].计算机测量与控制,2011,(10).
[3] 郝志杰,江道灼,蔡永华.新型固态故障限流器对电力系统暂态稳定性的影响[J].电力系统自动化,2004,(08).
[4] 费万民,吕征宇,耿福江,孙向东.高压开关触点和母线温度在线检测与监视系统[J].电力系统自动化,2004,(03).
关键词:热故障 无线监测 电力系统
中图分类号:TM76 文献标识码:A 文章编号:1674-098X(2012)03(a)-0077-01
1 我国电力系统中的热故障无线监测技术概述
1.1 电力系统中的热故障及其处理对策
生产环境等特殊因素常使钢铁企业的电力系统在金属粉尘、腐蚀气体中连续运行,且负荷波动大、道闸操作频繁,极易出现高压电缆接头、母线接点以及开关触点等部位温度过高而导致的热故障。由于电力系统在运行中属于开关狭小的高压封闭结构,设备发热点的检测与控制都存在着很大的困难。而一旦电力系统发生热故障,轻则造成绝缘元件受损、设备功能退化等问题,缩短企业设备的使用寿命,重则引发生产安全事故,造成企业重大的财产损失、甚至危及工作人员的安全。因此,必须引起相关管理人员充分的重视,以先进的监控技术,实现电力系统的在线温度测控,降低电力系统热故障可能给企业带来的潜在风险。
目前我国电力设备热故障的监测主要通过点式测温仪或热像仪等设备、红外检测、光纤有线检测及无线监测四种方式进行。利用热像仪等设备需要巡检人员在规定时间内、对规定可变温度点进行瞬时仪器测量,此方式不但不能同时实现电力系统各点的实时检测和及时预警,也可能因为人为因素造成误差或漏检(如巡檢过程中因巡检人员对时间间隔、测量角度、测量部位的把握出现偏差所导致的温度测量误差等),对巡检人员的专业水平及职业责任感都有较高的要求。红外线温度检测通过接受一次设备上的红外信号推断系统在线温度,设备成本高,且常受到阳光或外界热源等其他热源的干扰而出现误差。光纤检测是通过光纤对温度信号进行有线监测,该方法需要将感温元件与光纤一起贴合安装在受测物体表面,因此对使用环境的要求较高,钢铁生产等粉尘、废气环境易使其绝缘度降低,继而降低其准确监测温度的能力。基于上述测量方法都存在着实际应用上的问题,近年来,一种全数字式的无线测温技术正逐渐应用并普及于钢铁企业的电力系统中。
1.2 电力系统热故障无线监测技术
无线热故障监测是基于无线收发技术的,多点传感、全数字式的实时在线监控手段。由于不具有外接电路,该技术具有抗高压、抗电磁干扰、测量精度高、运行稳定等很多优点,加之其设备与技术都相对简单,整个监测系统的造价成本合理,目前越来越受到冶金等重工业高压电系统的青睐。
2 热故障无线监测技术的工作原理与运用
2.1 热故障无线监测技术的工作原理
无线热故障检测设备主要包括无线射频模块和全数字式稳定传感模块两部分,通过与电力自动化的系统相连,对电力系统中的高压线、高压开关、母线等实现在线检测,并将测得的结果实时传至监控室。设备以预先设定标准温度范围的方式对温度变化点给予控制,经过计算机进行处理后的数据一旦超过预定温度值,设备即会发出警报提醒技术人员引起注意。而所有数据也都会被计算机妥善分类管理,为热故障诊断与处理、订立检修计划等工作提供有效的依据。
无线监测系统通常分为采集层、收集层与监测层三部分,并以无线通信方式连接收集层与采集层,以网络通信方式连接收集层与检测层,系统一般包括无线测温传感器、信号转换器、通信终端、测温工作站与热源监控预警软件等。系统运行前,应合理设置预警温度值、发送时间等基础数据,并对各测量点的无线传感器进行统一编号,系统终端则负责接收传感器传回的数据,并通过总线连接管理计算机工作站进行分析,响应热源预警监控软件的命令,完成故障预警、信息分类、数据上传等工作。温度监测工作站(PC计算机),依靠热源监控预警软件从测温通信终端采集、保存各监测点的运行温度数据,实时显示测温点的温度变化曲线,并进行动态分析,一旦发现温度过热或急剧升温到设定报警温度时立即发出报警。热源监控预警软件分为三部分:一是参数配置程序,对测温终端的工作参数进行设定;二是工作站运行程序,用于定时读取测温终端接收到的热源测温数据,建立长期数据库;三是测温管理中心程序,可以运行任一台计算机,要求本机必须能借助以太网与测温工作站建立连接。具有数据浏览、异常分析和趋势预测等多种功能。
2.2 热故障无线监测技术的应用
在实际应用中,应针对电力系统中的高压开关柜的各相进线、母线进出线接头、电力系统中断路器的上下隔离刀闸口、变压器的出线的接头,以及高压电缆的接头等危险性较高的问题,进行热源点实时监测与预警,以保证热故障易发生区域的及时预警和修复。为保证检测系统的正常运行,应设立严格的技术指标,如系统测量精度应在±0.5℃;测温范围应以-40℃～125℃为宜;测温时间间隔则应在10s～30min之间,并根据电力系统的实际情况或者企业的需要设定。探头使用寿命应＞6年,最大发射功率≤10mW;最远传输距离≥100m(在无阻挡条件下);数据速率为9600bps;工作电压应为DC220V或AC220V/50Hz;工作温度在-25℃～+65℃范围内。通过一段时间的运行,证明该无线检测系统具有扩展方便、安装灵活、抗磁干扰能力强、运行使用安全可靠、数据准确性高等特点。为企业生产中高压系统热故障的判断处理提供了可靠依据,不仅可检测出各种类型的设备外部接触性过热故障、内部回路缺陷和绝缘故障等,而且对于推动电气设备由事后检修向预知性检修发展具有重要意义。
3 结语
热故障无线检测技术因其具有的运行稳定、操作简便、成本低廉等优点被广泛应用于钢铁等重型工业生产企业的电力系统中,为工业生产连续、可靠、高效地进行提供了准确的依据,极大地提高了热故障处理的效率与针对性,最大限度地避免了电力系统热故障给企业生产带来的不利影响。
参考文献
[1] 张巧芬.变电站设备温度无线监测系统设计与实现[D].大连海事大学,2011.
[2] 贝伟仰,江虹.基于红外测温的无线温度监测系统的研究[J].计算机测量与控制,2011,(10).
[3] 郝志杰,江道灼,蔡永华.新型固态故障限流器对电力系统暂态稳定性的影响[J].电力系统自动化,2004,(08).
[4] 费万民,吕征宇,耿福江,孙向东.高压开关触点和母线温度在线检测与监视系统[J].电力系统自动化,2004,(03).