電器接點無線溫控系統(tǒng)在礦井高壓變電所中的應(yīng)用

李昆鵬

(棗莊礦業(yè)集團(tuán)公司供電工程處,山東省棗莊市,277011)

電器接點無線溫控系統(tǒng)在礦井高壓變電所中的應(yīng)用

李昆鵬

(棗莊礦業(yè)集團(tuán)公司供電工程處,山東省棗莊市,277011)

針對電力系統(tǒng)電器接點的熱故障診斷問題,介紹了棗莊礦業(yè)集團(tuán)公司某35 kV變電所研發(fā)應(yīng)用的電器接點無線溫控系統(tǒng)的設(shè)計方案、軟件部分的設(shè)計及系統(tǒng)特點,最后對這種電器接點無線溫控系統(tǒng)產(chǎn)生的效益進(jìn)行了總結(jié)。

電器接點 無線溫度傳感器 溫度采集器

在現(xiàn)代礦井變電所,電力系統(tǒng)安全穩(wěn)定運行是煤礦產(chǎn)煤量提高和經(jīng)濟(jì)效益提升的保障。隨著現(xiàn)代電力系統(tǒng)向著高電壓、大機(jī)組和大容量方向迅速發(fā)展,對電力系統(tǒng)供電可靠性的要求也越來越高。為保證電力系統(tǒng)的安全運行,電力系統(tǒng)電器接點的熱故障診斷及預(yù)告受到人們的普遍重視。在礦井變電所中,母線是電氣主接線的中間環(huán)節(jié),起著匯集和分配電能的作用,在電力系統(tǒng)中有著非常重要的作用,電力裝置中的高壓載流母線常常因接觸部位氧化、接觸松動、負(fù)荷過大、相間短路、散熱環(huán)境差等原因而使溫度升高,如不及時處理,可能會釀成重大安全事故。從長期安全運行要求考慮,高壓母線溫度應(yīng)限定在一定范圍以內(nèi),因此對高壓母線實時測溫是非常重要的。

棗莊礦業(yè)集團(tuán)公司某35 kV變電所研發(fā)并應(yīng)用了電器接點無線溫控系統(tǒng),該系統(tǒng)應(yīng)用先進(jìn)技術(shù),并結(jié)合先進(jìn)的監(jiān)控理論,可以有效簡化操作,提高系統(tǒng)可靠性,降低系統(tǒng)故障率,大大提高系統(tǒng)運行效率。

1 技術(shù)要求

(1)由于被測的電器接點處于高壓側(cè),從安全角度考慮,要求測量系統(tǒng)與高壓母線進(jìn)行隔離。

(2)系統(tǒng)實現(xiàn)全方位的測量,不僅可以測量能直視的高壓母線接點,還可以測量不能直視的高壓母線接點。

(3)各測溫點帶有通信接口,與計算機(jī)進(jìn)行連接,將溫度數(shù)據(jù)上傳給計算機(jī),實現(xiàn)設(shè)備溫度的實時在線監(jiān)測。

(4)系統(tǒng)具有很強(qiáng)抗電磁干擾能力,實現(xiàn)溫度數(shù)據(jù)的測量精度達(dá)到0.5%。

(5)傳感器安裝在高壓側(cè),為減少安裝帶來的不必要麻煩,保障電力運行的穩(wěn)定性,因此要求傳感器至少使用2年以上。

2 系統(tǒng)設(shè)計方案

2.1 功能分析

項目研發(fā)的礦井高壓變電所電器接點無線溫控系統(tǒng),在電器接點無線測溫模塊的基礎(chǔ)上,通過計算機(jī)網(wǎng)絡(luò)把所有溫度采集器通過RS485通訊接口連接起來,組成計算機(jī)溫度采集與監(jiān)控系統(tǒng),從而實現(xiàn)對礦井高壓變電所電器接點的實時在線監(jiān)控。

電器接點無線測溫模塊是變電所電器接點無線溫控系統(tǒng)的基礎(chǔ),它具有以下的特點:能夠?qū)崟r測量電器接點的溫度;溫度傳感器通過無線傳輸方式將測量的溫度數(shù)據(jù)傳輸?shù)綔囟炔杉?能夠獨立處理溫度數(shù)據(jù),并具有故障報警功能;具有很強(qiáng)的抗電磁干擾能力,測量精度高;穩(wěn)定性高,使用壽命長。

系統(tǒng)監(jiān)控計算機(jī)對各個電器接點進(jìn)行實時在線監(jiān)控,對接收到的溫度數(shù)據(jù)進(jìn)行分析處理,對故障接點進(jìn)行報警,可以有效保證電力系統(tǒng)運行的安全可靠,減少人員巡視。

系統(tǒng)監(jiān)控軟件與數(shù)據(jù)庫建立連接,實現(xiàn)溫度實時測量、實物模擬顯示;溫度測量值的保存、管理,形成溫度-時間變化曲線;溫度報表、記錄的查詢;溫度異常報警和溫度系統(tǒng)異常報警;溫度測量系統(tǒng)維護(hù)以及良好的系統(tǒng)擴(kuò)展能力,并實現(xiàn)智能化的溫度測控,根據(jù)測量接點的當(dāng)前狀態(tài),在線優(yōu)化測量周期,有效節(jié)省系統(tǒng)開支,為設(shè)備的狀態(tài)評估提供詳盡的數(shù)據(jù)資料,提高設(shè)備的綜合管理水平。

2.2 系統(tǒng)總體結(jié)構(gòu)

本系統(tǒng)主要由溫度傳感器、溫度采集器組成的下位機(jī)無線測溫模塊和上位機(jī)監(jiān)控計算機(jī)通過通訊網(wǎng)絡(luò)連接而成。溫度傳感器采用高性能數(shù)字溫度傳感器,采集監(jiān)測點溫度,并將溫度信號以無線形式傳送給溫度采集器。溫度采集器和監(jiān)控計算機(jī)以RS485網(wǎng)絡(luò)通訊連接,組成完整的計算機(jī)在線溫度監(jiān)控系統(tǒng)。系統(tǒng)總體結(jié)構(gòu)圖見圖1。

系統(tǒng)采用基于RS485總線的主從分布式結(jié)構(gòu),以測溫裝置中采集器的單片機(jī)為控制核心的從機(jī),既可以獨立地完成數(shù)據(jù)處理、顯示和報警等任務(wù),又可以將數(shù)據(jù)傳給上位主機(jī)。主機(jī)將這些數(shù)據(jù)進(jìn)行處理、顯示、打印,同時將各種控制命令傳給各個從機(jī),以實現(xiàn)集中管理和最優(yōu)控制。系統(tǒng)的現(xiàn)場測溫點見圖2。

3 系統(tǒng)軟件部分的設(shè)計

3.1 單片機(jī)軟件部分的設(shè)計

整個測溫裝置軟件編程采用單片機(jī)C語言,充分利用了其良好的模塊化思想、可讀性強(qiáng)和易維護(hù)等優(yōu)點。軟件部分包括溫度采集子程序、發(fā)射模塊主程序、接收模塊主程序、串口通信子程序、溫度顯示和報警子程序。

3.2 監(jiān)控軟件部分的設(shè)計

上位機(jī)監(jiān)控軟件的設(shè)計,采用了Visual Basic與SQL語言混合編程的技術(shù),由于VB的圖形界面豐富美觀、控件集成度好、數(shù)據(jù)庫功能強(qiáng)大、開發(fā)周期短、效率高,比較適合于本系統(tǒng)主機(jī)軟件的開發(fā),并且VB與SQL數(shù)據(jù)庫連接,通過與數(shù)據(jù)庫中的數(shù)據(jù)進(jìn)行實時交換,在很大程度上提高了監(jiān)控軟件的智能性。軟件功能結(jié)構(gòu)圖見圖3。

圖3 軟件功能結(jié)構(gòu)圖

4 系統(tǒng)特點

(1)系統(tǒng)綜合運用現(xiàn)代監(jiān)控技術(shù),利用VB與SQL Sever混合編程的技術(shù),將無線測量、智能監(jiān)控、綜合管理等功能有機(jī)結(jié)合,實現(xiàn)了對變電所35 kV、6 kV及開關(guān)柜電器接點的實時監(jiān)控和測量。

(2)開發(fā)了以無線傳輸方式采集和處理數(shù)據(jù)的母線溫度無線測溫模塊,該模塊采用內(nèi)部天線,最大限度地降低了周圍電磁場尤其是開關(guān)開閘、合閘的影響,保證了測溫精度,提高了設(shè)備使用壽命,并且具有硬件結(jié)構(gòu)簡單、功耗低、抗干擾能力強(qiáng)、便于維護(hù)和可靠性高等特點。

(3)設(shè)計了以無線測溫模塊為下位機(jī)采集溫度數(shù)據(jù),以PC機(jī)為上位機(jī)進(jìn)行數(shù)據(jù)處理和試驗管理的主從式分布網(wǎng)絡(luò),便于以后擴(kuò)展下位機(jī)。

(4)設(shè)計了上位機(jī)監(jiān)控軟件,對采集的溫度數(shù)據(jù)進(jìn)行管理。本軟件通過與數(shù)據(jù)庫的連接,可以對溫度數(shù)據(jù)存儲、查詢和顯示,還可以實現(xiàn)各點溫度數(shù)據(jù)曲線圖形的顯示,并且提供了打印數(shù)據(jù)報表的功能。

(5)本系統(tǒng)結(jié)構(gòu)簡單,易于實現(xiàn),集精確測溫、無線數(shù)據(jù)傳輸和RS485總線監(jiān)測網(wǎng)絡(luò)于一體,最大程度的彌補了電力系統(tǒng)能力傳輸過程中,對高壓母線溫度實時在線進(jìn)行監(jiān)測的需求,提高了測溫系統(tǒng)設(shè)備的綜合管理功能和電力系統(tǒng)自動化水平。

5 效益分析

(1)系統(tǒng)實現(xiàn)了變電所電器設(shè)備接點溫度監(jiān)測的集中自動化控制,減少了現(xiàn)場作業(yè)人數(shù),提高了高壓環(huán)境下作業(yè)安全程度,同時也避免了電器設(shè)備由于長時間發(fā)熱而造成的損失。

(2)系統(tǒng)提供操作人員輔助管理、設(shè)備參數(shù)設(shè)置、設(shè)備檢修輔助管理、設(shè)備故障診斷;系統(tǒng)采用運行控制與檢修維護(hù)相結(jié)合的設(shè)備管理方法,并建立了設(shè)備的動態(tài)輔助管理,提高了綜合輔助管理水平。

(3)系統(tǒng)對電器設(shè)備接點溫度進(jìn)行實時監(jiān)測和分析,為設(shè)備超前檢修和事故預(yù)防提供了強(qiáng)大的診斷信息。

(4)系統(tǒng)部件實現(xiàn)了高可靠性、先進(jìn)性的技術(shù)水平,不僅保證了高壓線路電器設(shè)備安全、可靠運行,而且具有很強(qiáng)大的設(shè)備輔助管理功能,為設(shè)備管理提供了強(qiáng)有力的決策平臺。

電器接點無線溫控系統(tǒng)在棗莊礦業(yè)集團(tuán)公司某高壓變電所的研發(fā)應(yīng)用,不僅提高了變電所的大型設(shè)備綜合智能化管理水平,而且在國內(nèi)同行業(yè)具有領(lǐng)先水平,為實現(xiàn)變電所綜合自動化樹立了一個樣板工程,同時也為實現(xiàn)數(shù)字化變電所提供了強(qiáng)大的物質(zhì)、理論和技術(shù)基礎(chǔ)。

Application of wireless temperature control system for electrical appliance contact to high voltage substation in coalm ine

Li Kunpeng

(Power Supply Division,Zaozhuang Mining Group Co.,Ltd.,Zaozhuang,Shandong 277011,China)

Aiming at the examination of thermal faults on the electrical app liance contact in the power system,the wireless temperature control system was developed and applied to a 35 k V substation of Zaozhuang Mining Group Co.,Ltd.Its design plan,the soft ware design and the system characteristics were described.And the economic benefits yielded by thew ireless temperature control system were summarized.

electrical appliance contact,wireless temperature sensor,temperature collect r

TD611

B

李昆鵬(1977-),男,1999年畢業(yè)于中國礦業(yè)大學(xué)電子系統(tǒng)及其自動化專業(yè),現(xiàn)就職于棗莊礦業(yè)(集團(tuán))有限責(zé)任公司供電工程處。

(責(zé)任編輯 張艷華)