工業物聯網無線傳感產品在火電廠重點區域的應用

高蘊華

【摘 要】電纜隧道環境惡劣，長期運行存在安全隱患，常規監測手段無法實現有效監管。因此，文章開發了一套重點區域電纜實時在線無線測溫預警系統，實現對重點區域的電纜溫度及周圍環境的氧量、濕度、水位等的實時預警監控，在隧道環境發生劣化或故障早期，系統會給出異動提示，為設備狀態檢修奠定技術基礎。

【關鍵詞】無線傳感技術;電纜;傳感器;電力系統

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

0 引言

對高壓帶電設備各連接點、傳輸點溫度在線監測是保證電網安全運行的重要內容。重點區域電纜溫度在線監測和記錄，是設備檢修的重要依據。目前，國內主要應用主從式測溫系統，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行信號傳輸，傳感器安裝在高壓設備上，從根本上解決了高壓設備接點運行溫度不易監測的難題。采用無線溫度監測方式具有極高的可靠性和安全性。價格低廉，該系統可以安裝到每臺高壓開關及母線接頭上，可記錄高壓開關設備運行溫度的數據，實現設備故障的預知維修。

1 無線測溫傳感系統設計

1.1 無線測溫傳感系統方案設計

無線測溫在線監測系統，利用電纜上的無線溫度傳感器實現對電纜溫度在線監測，并通過在電纜溝布設無線水位傳感器，實現對電纜溝內浸水狀況在線監測;利用電纜溝內、電纜夾層上的濕度傳感器對環境濕度進行監測，同時利用無線氧氣傳感器對監測區域氧氣濃度進行監測，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送被監測點的狀態數據，通過無線信道傳輸到基站，基站通過RS-485（以太網、3G/4G網絡）總線將數據上傳至通信管理機，再上傳到管理中心。管理中心具備監測數據匯集、圖形化展示、閾值比較、監測預警、標準化數據通信等功能，實現電纜溝狀態在線監測。無線測溫系統架構框圖如圖1所示。

1.2 無線測溫傳感系統特點

傳感器和接收裝置采用2.4 GHz頻率進行無線傳輸通信;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，防護等級為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 無線溫度在線監測系統的應用

2.1 無線在線監測預警系統總體設計

某火力發電廠在#1 6 kV電纜夾層安裝溫度、濕度、氧量無線監測系統，在#2、#3、#4磨煤機電纜橋架加裝無線溫度監測系統;在#3、#4空冷島電纜隧道安裝溫度、濕度、氧量及水位無線監測系統;并開展事故預警、環境狀態判斷、劣化趨勢分析研究。無線溫度在線監測系統主要由無線溫度傳感器、數據傳輸基站和控制主機組成，系統圖如圖2所示。

2.2 傳感系統部署

本項目無線測溫系統由1臺監控主機、2臺通信管理機、17個數據傳輸基站、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成。

（1）電纜夾層無線監測系統組成。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）磨煤機電纜橋架無線監測系統組成。每兩個測溫點間隔4 m左右。2#磨煤機電纜橋架：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（兩個基站架設在橋架中級，基站間隔5～10 m）。3#磨煤機電纜橋架：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（兩個基站架設在橋架中級，基站間隔5～10 m）。4#磨煤機電纜橋架：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（兩個基站架設在橋架中級，基站間隔5～10 m）。

（3）空冷島電纜隧道無線監測系統組成，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（每個角落布設一個）;溫濕度傳感器6個;水位傳感器4個（每個角落布設一個）;基站4個（每縱向架設一個基站）。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（每個角落布設一個）;溫濕度傳感器6個;水位傳感器4個（每個角落布設一個）;基站4個（每縱向架設一個基站）。

2.3 實施目標

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積水情況的實時在線監測，并通過軟件分析，實現監測區域的事故預警、環境狀態判斷、劣化趨勢分析，同時給出異動提示，為設備實現狀態檢修奠定技術基礎。

3 結論

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

無線傳感監測系統的設計目前只停留在自動采集和智能分析階段，與控制設備的聯動仍然需要人工介入。電力系統電纜的監測系統方興未艾，為了保證系統設計的規范性及后期設備的擴展性，仍需努力。

參 考 文 獻

[1]劉軍輝.工業無線控制技術在火電廠的應用[A].中國自動化學會發電自動化專業委員會，電力行業熱工自動化技術委員會，浙江省電力學會，《中國電力》雜志社.2014年中國發電廠熱工自動化技術論壇論文集（上冊）[C].2014：6.

[2]陳飛凌.火電廠工業電視監控系統的應用與發展[J].中國安防，2015（12）：31-34.

[3]郭建華.物聯網技術在火電廠基建物資倉儲管理中的應用[J].信息與電腦（理論版），2014（11）：116-117.