电器接点无线温控系统在矿井高压变电所中的应用

李昆鹏

(枣庄矿业集团公司供电工程处,山东省枣庄市,277011)

电器接点无线温控系统在矿井高压变电所中的应用

李昆鹏

(枣庄矿业集团公司供电工程处,山东省枣庄市,277011)

针对电力系统电器接点的热故障诊断问题,介绍了枣庄矿业集团公司某35 kV变电所研发应用的电器接点无线温控系统的设计方案、软件部分的设计及系统特点,最后对这种电器接点无线温控系统产生的效益进行了总结。

电器接点 无线温度传感器 温度采集器

在现代矿井变电所,电力系统安全稳定运行是煤矿产煤量提高和经济效益提升的保障。随着现代电力系统向着高电压、大机组和大容量方向迅速发展,对电力系统供电可靠性的要求也越来越高。为保证电力系统的安全运行,电力系统电器接点的热故障诊断及预告受到人们的普遍重视。在矿井变电所中,母线是电气主接线的中间环节,起着汇集和分配电能的作用,在电力系统中有着非常重要的作用,电力装置中的高压载流母线常常因接触部位氧化、接触松动、负荷过大、相间短路、散热环境差等原因而使温度升高,如不及时处理,可能会酿成重大安全事故。从长期安全运行要求考虑,高压母线温度应限定在一定范围以内,因此对高压母线实时测温是非常重要的。

枣庄矿业集团公司某35 kV变电所研发并应用了电器接点无线温控系统,该系统应用先进技术,并结合先进的监控理论,可以有效简化操作,提高系统可靠性,降低系统故障率,大大提高系统运行效率。

1 技术要求

(1)由于被测的电器接点处于高压侧,从安全角度考虑,要求测量系统与高压母线进行隔离。

(2)系统实现全方位的测量,不仅可以测量能直视的高压母线接点,还可以测量不能直视的高压母线接点。

(3)各测温点带有通信接口,与计算机进行连接,将温度数据上传给计算机,实现设备温度的实时在线监测。

(4)系统具有很强抗电磁干扰能力,实现温度数据的测量精度达到0.5%。

(5)传感器安装在高压侧,为减少安装带来的不必要麻烦,保障电力运行的稳定性,因此要求传感器至少使用2年以上。

2 系统设计方案

2.1 功能分析

项目研发的矿井高压变电所电器接点无线温控系统,在电器接点无线测温模块的基础上,通过计算机网络把所有温度采集器通过RS485通讯接口连接起来,组成计算机温度采集与监控系统,从而实现对矿井高压变电所电器接点的实时在线监控。

电器接点无线测温模块是变电所电器接点无线温控系统的基础,它具有以下的特点:能够实时测量电器接点的温度;温度传感器通过无线传输方式将测量的温度数据传输到温度采集器;能够独立处理温度数据,并具有故障报警功能;具有很强的抗电磁干扰能力,测量精度高;稳定性高,使用寿命长。

系统监控计算机对各个电器接点进行实时在线监控,对接收到的温度数据进行分析处理,对故障接点进行报警,可以有效保证电力系统运行的安全可靠,减少人员巡视。

系统监控软件与数据库建立连接,实现温度实时测量、实物模拟显示;温度测量值的保存、管理,形成温度-时间变化曲线;温度报表、记录的查询;温度异常报警和温度系统异常报警;温度测量系统维护以及良好的系统扩展能力,并实现智能化的温度测控,根据测量接点的当前状态,在线优化测量周期,有效节省系统开支,为设备的状态评估提供详尽的数据资料,提高设备的综合管理水平。

2.2 系统总体结构

本系统主要由温度传感器、温度采集器组成的下位机无线测温模块和上位机监控计算机通过通讯网络连接而成。温度传感器采用高性能数字温度传感器,采集监测点温度,并将温度信号以无线形式传送给温度采集器。温度采集器和监控计算机以RS485网络通讯连接,组成完整的计算机在线温度监控系统。系统总体结构图见图1。

系统采用基于RS485总线的主从分布式结构,以测温装置中采集器的单片机为控制核心的从机,既可以独立地完成数据处理、显示和报警等任务,又可以将数据传给上位主机。主机将这些数据进行处理、显示、打印,同时将各种控制命令传给各个从机,以实现集中管理和最优控制。系统的现场测温点见图2。

3 系统软件部分的设计

3.1 单片机软件部分的设计

整个测温装置软件编程采用单片机C语言,充分利用了其良好的模块化思想、可读性强和易维护等优点。软件部分包括温度采集子程序、发射模块主程序、接收模块主程序、串口通信子程序、温度显示和报警子程序。

3.2 监控软件部分的设计

上位机监控软件的设计,采用了Visual Basic与SQL语言混合编程的技术,由于VB的图形界面丰富美观、控件集成度好、数据库功能强大、开发周期短、效率高,比较适合于本系统主机软件的开发,并且VB与SQL数据库连接,通过与数据库中的数据进行实时交换,在很大程度上提高了监控软件的智能性。软件功能结构图见图3。

图3 软件功能结构图

4 系统特点

(1)系统综合运用现代监控技术,利用VB与SQL Sever混合编程的技术,将无线测量、智能监控、综合管理等功能有机结合,实现了对变电所35 kV、6 kV及开关柜电器接点的实时监控和测量。

(2)开发了以无线传输方式采集和处理数据的母线温度无线测温模块,该模块采用内部天线,最大限度地降低了周围电磁场尤其是开关开闸、合闸的影响,保证了测温精度,提高了设备使用寿命,并且具有硬件结构简单、功耗低、抗干扰能力强、便于维护和可靠性高等特点。

(3)设计了以无线测温模块为下位机采集温度数据,以PC机为上位机进行数据处理和试验管理的主从式分布网络,便于以后扩展下位机。

(4)设计了上位机监控软件,对采集的温度数据进行管理。本软件通过与数据库的连接,可以对温度数据存储、查询和显示,还可以实现各点温度数据曲线图形的显示,并且提供了打印数据报表的功能。

(5)本系统结构简单,易于实现,集精确测温、无线数据传输和RS485总线监测网络于一体,最大程度的弥补了电力系统能力传输过程中,对高压母线温度实时在线进行监测的需求,提高了测温系统设备的综合管理功能和电力系统自动化水平。

5 效益分析

(1)系统实现了变电所电器设备接点温度监测的集中自动化控制,减少了现场作业人数,提高了高压环境下作业安全程度,同时也避免了电器设备由于长时间发热而造成的损失。

(2)系统提供操作人员辅助管理、设备参数设置、设备检修辅助管理、设备故障诊断;系统采用运行控制与检修维护相结合的设备管理方法,并建立了设备的动态辅助管理,提高了综合辅助管理水平。

(3)系统对电器设备接点温度进行实时监测和分析,为设备超前检修和事故预防提供了强大的诊断信息。

(4)系统部件实现了高可靠性、先进性的技术水平,不仅保证了高压线路电器设备安全、可靠运行,而且具有很强大的设备辅助管理功能,为设备管理提供了强有力的决策平台。

电器接点无线温控系统在枣庄矿业集团公司某高压变电所的研发应用,不仅提高了变电所的大型设备综合智能化管理水平,而且在国内同行业具有领先水平,为实现变电所综合自动化树立了一个样板工程,同时也为实现数字化变电所提供了强大的物质、理论和技术基础。

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

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李昆鹏(1977-),男,1999年毕业于中国矿业大学电子系统及其自动化专业,现就职于枣庄矿业(集团)有限责任公司供电工程处。

(责任编辑 张艳华)