電力高壓設(shè)備溫度在線監(jiān)測系統(tǒng)可行性方案.doc

電力高壓設(shè)備溫度在線監(jiān)測系統(tǒng)可行性方案北京國電力成科技有限公司beijing guodianlicheng technology co., ltd目錄 1 引言-31.1 編寫目的-31.2 背景-31.3 參考資料-4 2 技術(shù)方案-42.1 系統(tǒng)解決方案-52.2 硬件設(shè)備性能及參數(shù)-62.3 系統(tǒng)后臺監(jiān)測軟件-72.4 系統(tǒng)的特點-102.5 現(xiàn)場安裝圖片-103 方案可行性分析-113.1 高壓設(shè)備溫度測量技術(shù)現(xiàn)狀-113.2 對高壓設(shè)備溫度測量裝置的要求-113.3 現(xiàn)有各種高壓設(shè)備溫度監(jiān)測方法性能對照表-123.4 效益分析-123.5 結(jié)束語-131 引言 當今人類社會對電力的依賴已到了難以想象的程度。電力供應(yīng)緊張的局面已經(jīng)成為我國經(jīng)濟平穩(wěn)持續(xù)發(fā)展的瓶頸。關(guān)于電力工業(yè)問題，胡錦濤總書記在2003年秋召開的中央經(jīng)濟工作會議上指出：電力先行、確保安全、節(jié)能節(jié)水、循環(huán)經(jīng)濟。表明了電力安全在國家安全保障體系和經(jīng)濟發(fā)展中的重要性。我國電力工業(yè)繼續(xù)以空前的速度和規(guī)模發(fā)展。如何保證其安全穩(wěn)定和經(jīng)濟運行，防止災(zāi)難性事故的發(fā)生，是國家亟待解決的重大課題之一。為確保地方經(jīng)濟穩(wěn)定發(fā)展，提高科技水平事在必行，確保安全生產(chǎn)是所有工作的重中之重。高壓環(huán)境的溫度測量一直是困擾安全生產(chǎn)的大問題，雖然近年來隨著科技的發(fā)展測量手段有所改善，放棄了傳統(tǒng)的粘貼試溫蠟片或人工目測巡視等方式，采用了遠紅外測溫技術(shù)、光纖測溫等技術(shù)，但也存在著許多現(xiàn)實問題，利用新型高科技解決這一課題已經(jīng)成為一種必然。1.1編寫目的本文用于分析項目的可行性，包括項目在技術(shù)上的可行性及在資金、設(shè)備、人員以及用戶需求等方面的可行性，以保證今后項目的順利進行。1.2背景在電力系統(tǒng)中，高壓開關(guān)、變壓器、載流母線等高壓設(shè)備在負載電流過大時會出現(xiàn)溫升過高，最后使絕緣部件性能劣化，甚至擊穿。根據(jù)電力安全監(jiān)督部門提供數(shù)據(jù)分析，全國電力企業(yè)每年因為高壓開關(guān)、母線溫度過高引發(fā)的重大事故上千起，給生產(chǎn)和經(jīng)營造成巨大經(jīng)濟損失。通過監(jiān)測變壓器、高壓電纜接頭、高壓開關(guān)觸點溫度的運行情況，可有效防止高壓輸、變電故障的發(fā)生，為實現(xiàn)安全生產(chǎn)提供有效保障。因此采取有效監(jiān)測措施是電力系統(tǒng)急需解決的重大課題。目前國內(nèi)專門用于高壓母線、高壓開關(guān)及電接觸發(fā)熱測量的儀器還很少。溫度監(jiān)測的方法，一種是在高壓電接觸表面涂一層顏色隨溫度變化的發(fā)光材料，通過觀察其顏色變化來大致確定溫度范圍，這種方法準確度低、可靠性差，不能進行定量測量；另外一種方法是利用輻射特性的紅外熱像儀，準確度較高，但由于需要光學(xué)器件，在高壓開關(guān)柜等特定場合使用不太方便，而且價格較高，推廣應(yīng)用有一定困難。更重要的是以上兩種方式都需要人工進行巡查，不能實時得到溫度數(shù)據(jù)，所得到的數(shù)據(jù)永遠是滯后的，起不到溫度實時報警功能。而有線通訊方式的電子儀表不符合電力高壓環(huán)境測量儀表規(guī)范，特別要指出的是，在許多電力公司正在推廣光纖測溫系統(tǒng)，雖然光纖能夠承受一定的電壓，但如果在空氣濕度相對比較大的情況下或出現(xiàn)霧水、霜露的情況下會給電氣造成安全隱患。而對于我們大力推廣無人值守變電站的今天，解決數(shù)據(jù)的實時上傳尤為重要。通過上述分析，利用無線傳輸?shù)姆绞綔y量高壓環(huán)境溫度成為一種可能。對溫度進行遠程監(jiān)測，在許多行業(yè)有著很大的需求，其主要技術(shù)難點在于環(huán)境原因，測溫點分布較散，而且人力無法接近。電力高壓環(huán)境測溫就是這樣一個典型的被測量環(huán)境，對于這樣一個物理結(jié)構(gòu)復(fù)雜、測量點分布不集中、人工無法或不便于接近的環(huán)境，限制了通常所使用的有線傳輸數(shù)據(jù)的方式，使得無線方式采集數(shù)據(jù)體現(xiàn)出更優(yōu)越的性能。可按自己的實際情況分布所要測量的位置，隨意的移動、拆裝、增減測溫點的個數(shù)提供了方便。1.3 參考資料gb50255-1996電氣裝置安裝工程 電力變流設(shè)備施工及驗收規(guī)范gbj 63-90電力裝置的電測量儀表裝置設(shè)計規(guī)范gb/t4989-94熱電偶用補償導(dǎo)線儀器儀表質(zhì)量檢驗標準規(guī)范與安全性評價手冊微功率（短距離）無線電設(shè)備管理暫行規(guī)定gb/t16611-1996數(shù)傳電臺通用規(guī)范800/900mhz頻段射頻識別rfid技術(shù)應(yīng)用規(guī)定試行2 技術(shù)方案 我公司研制的 “電力高壓設(shè)備溫度在線監(jiān)測系統(tǒng)” 解決了目前存在的上述問題,可在高壓環(huán)境下精確測量溫度并準確及時處理數(shù)據(jù)、傳輸數(shù)據(jù),有效地實現(xiàn)了實時監(jiān)測。該系統(tǒng)已通過多個變電站的實際應(yīng)用，效果良好。該系統(tǒng)完全符合高壓環(huán)境儀表的要求，運行穩(wěn)定。該系統(tǒng)填補了電力行業(yè)高壓環(huán)境中實時無線測溫的空白，為電力行業(yè)安全生產(chǎn)提供了更有效的溫度監(jiān)測措施。2.1 系統(tǒng)解決方案根據(jù)高壓（6kv-220kv）作業(yè)環(huán)境下溫度測量的特點，本方案先以短程無線方式測量溫度，溫度數(shù)據(jù)匯聚于溫度監(jiān)測儀，再通過gprs移動通信網(wǎng)絡(luò)或系統(tǒng)內(nèi)的局域網(wǎng)遠程上傳，或通過變電站綜自上傳。實現(xiàn)高壓設(shè)備運行溫度的實時監(jiān)測。實現(xiàn)足不出戶掌握整個高壓系統(tǒng)的發(fā)熱狀況，進而做出正確的決策。系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖如下：系統(tǒng)底層采用短程無線傳輸?shù)姆绞?，無線溫度傳感器由高能鋰電池供電，采用全數(shù)字方式工作，溫度傳感器附著在高壓母線或高壓開關(guān)等發(fā)熱點上。溫度傳感器把溫度數(shù)據(jù)通過無線的方式傳送給溫度監(jiān)測儀。 多個溫度傳感器分布在溫度監(jiān)測儀的有效的通訊范圍內(nèi)，可以根據(jù)需要增減溫度傳感器數(shù)量或改變溫度傳感器的位置。監(jiān)測儀配有液晶顯示，可以把接收到的數(shù)據(jù)就地顯示。對于高壓開關(guān)柜測溫，一般每個開關(guān)柜配一套監(jiān)測儀，一套監(jiān)測儀可帶3至12個溫度傳感器，監(jiān)測儀安裝在開關(guān)柜的儀表室柜門上。對于電力系統(tǒng)室外站，可根據(jù)具體情況決定監(jiān)測儀的安裝位置和溫度傳感器的數(shù)量。如果數(shù)據(jù)需要上傳監(jiān)控室，則系統(tǒng)組網(wǎng)方式有以下幾種情況。 當?shù)乇O(jiān)控室對于有人置守的變電站（企業(yè)變電站或電力系統(tǒng)110kv以上變電站），或者測溫地點到監(jiān)控室的距離不超過1000米的場合。溫度監(jiān)測儀可通過標準rs485總線加1個rs485/rs232轉(zhuǎn)換器將溫度數(shù)據(jù)傳至監(jiān)控室后臺計算機，后臺計算機安裝單機版分析監(jiān)測軟件?？山M成多達128套溫度監(jiān)測儀的溫度監(jiān)測網(wǎng)絡(luò)。 遠方監(jiān)控室對于無人置守的變電站（如電力系統(tǒng)35kv站），或者測溫地點到監(jiān)控室的距離超過1000米的場合。可通過以下幾種方式1. 局域網(wǎng)方式：溫度監(jiān)測儀通過1個rs485/以太網(wǎng)轉(zhuǎn)換器直接與系統(tǒng)局域網(wǎng)相連將數(shù)據(jù)傳至服務(wù)器，服務(wù)器安裝網(wǎng)絡(luò)版分析監(jiān)測軟件。并以web形式發(fā)布，局域網(wǎng)內(nèi)的任何一個終端都可以看到溫度數(shù)據(jù)。2. gprs方式: 溫度監(jiān)測儀通過1個rs485/gprs轉(zhuǎn)換器將溫度數(shù)據(jù)通過移動通信方式傳至監(jiān)控中心計算機（可上外網(wǎng)），計算機安裝網(wǎng)絡(luò)版分析監(jiān)測軟件。并以web形式發(fā)布，用戶的任何一個可上外網(wǎng)的終端都可以看到溫度數(shù)據(jù)。3. 綜自方式：可向綜自廠家提供溫度監(jiān)測儀的通信規(guī)約。也可根據(jù)用戶需求修改溫度監(jiān)測儀的通信規(guī)約。從而通過綜自方式將溫度數(shù)據(jù)傳至調(diào)度局監(jiān)控室后臺計算機。2.2 硬件設(shè)備性能及參數(shù) 溫度傳感器性能及參數(shù) 溫度測量范圍：-55+125 精度：0.5 分辨率：0.5 高壓耐受電壓：95kv 雷電沖擊電壓：185kv 溫度測量周期：約120s(根據(jù)用戶需要可調(diào)) 供電電源：鋰電池 工作時間：大于5年 外形尺寸：56 mm27 mm17 mm 溫度監(jiān)測儀性能及參數(shù) 工作電壓：ac220v或dc220v 溫度顯示：lcd顯示器，帶背光 報警設(shè)定值：75(根據(jù)用戶需要可調(diào)) 報警輸出：1對無源接點，250vac/0.6a或24vdc/5a 通訊接口：rs-485工業(yè)總線接口 電源端子對地絕緣電阻：1000m 電源端子對地工頻耐壓：2000v(1min) 工作溫度：-10+80 存儲溫度：-40+85 監(jiān)測數(shù)量：80點/每臺 安裝方式：嵌入式盤裝，106mm85 mm45 mm2.3 系統(tǒng)后臺監(jiān)測軟件溫度在線監(jiān)測管理分析軟件是一套專門用于高壓設(shè)備溫度實時監(jiān)測和數(shù)據(jù)管理分析的軟件系統(tǒng)。該軟件運行在上位計算機上，可實現(xiàn)溫度實時顯示、歷史數(shù)據(jù)記錄和對比分析、預(yù)警及報警、運行狀態(tài)全程記錄以及報表打印等功能。幫助運行人員監(jiān)測和分析對比高壓設(shè)備監(jiān)測點的溫度變化情況，及時預(yù)測出故障發(fā)生的部位，為運行人員和決策層提供最直接可靠的數(shù)據(jù)依據(jù)，從而最大限度的消除事故隱患。保證高壓設(shè)備的安全運行。單機版監(jiān)測系統(tǒng)軟件主界面網(wǎng)絡(luò)版監(jiān)測系統(tǒng)軟件主界面歷史趨勢圖數(shù)據(jù)統(tǒng)計報表2.4 系統(tǒng)的特點 安全性高溫度傳感器和被測點等電位。采用射頻技術(shù)傳輸溫度數(shù)據(jù)，沒有任何外接連線。而光纖測溫方式有光纖引出，從而安全性降低。 可靠性高射頻技術(shù)不受震動以及灰塵的影響。而紅外測溫方式會因震動以及灰塵的原因而降低可靠性和測溫精度。 安裝方便溫度傳感器體積小，可以方便的安裝在開關(guān)觸頭，電纜接頭等安裝空間狹小的被測點上，與接收裝置之間沒有接線。而光纖測溫方式需要放置光纖。紅外測溫方式需要調(diào)整接收裝置的位置。安裝都不方便。 組網(wǎng)靈活 系統(tǒng)可通過rs485總線，組成本地溫度監(jiān)測網(wǎng)絡(luò)。還可以通過局域網(wǎng)或gprs移動通信網(wǎng)將所有數(shù)據(jù)上傳監(jiān)控中心，組成大范圍的遠方溫度監(jiān)測網(wǎng)絡(luò)。2.5 現(xiàn)場安裝圖片 刀閘安裝圖 母排安裝圖 斷路器安裝圖 監(jiān)測儀安裝圖3 方案可行性分析 通過對產(chǎn)品的測試以及現(xiàn)場安裝試運行，從技術(shù)角度分析，完全符合高壓電氣溫度測量裝置具有的特點。3.1 高壓設(shè)備溫度測量技術(shù)現(xiàn)狀高壓設(shè)備處于高電位，目前國內(nèi)專門用于高壓電氣設(shè)備接觸式測的儀器還很少。溫度監(jiān)測的主要方法一是在電接觸表面涂一層隨溫度變化顏色的發(fā)光材料，通過觀察其顏色變化來大致確定溫度范圍，這種方法準確度低、可靠性差，不能進行定量測量；另外一種方法是利用光（紅外）輻射特性的紅外測溫儀，它能測量0200之間溫度，基本誤差為（1%t十0.5%），準確度較高，但由于需要光學(xué)器件，在高壓開關(guān)柜等特定場合使用不太方便，而且價格也比較高，推廣應(yīng)用有一定困難。更重要的是以上兩種方式都需要人工進行巡查，不能實時得到溫度數(shù)據(jù)，所得到的數(shù)據(jù)永遠是滯后的，起不到溫度實時報警功能。根據(jù)以上分析，可以總結(jié)出高壓電氣溫度測量需要具備以下條件。3.2 對高壓設(shè)備溫度測量裝置的要求a. 整個設(shè)備處于高電壓環(huán)境中。b. 允許系統(tǒng)在短時間內(nèi)過載運行，但必須在設(shè)備溫度危及運行安全之前發(fā)出報警信號。c. 由于溫升是由負載電流引起的，溫度隨負載（時間）而變化，因此需要實時在線監(jiān)測并按規(guī)定的時間間隔記錄。d. 高壓設(shè)備溫度是電力系統(tǒng)狀態(tài)參數(shù)之一，為綜合監(jiān)測系統(tǒng)狀態(tài)，要求溫度測量裝置數(shù)字化輸出，以便于計算機處理，并可與其他電氣參數(shù)相配合，成為電力在線監(jiān)測系統(tǒng)的一部分。3.3 現(xiàn)有各種高壓設(shè)備溫度監(jiān)測方法性能對照表產(chǎn)品名稱精度數(shù)據(jù)處理能力是否需要人為干預(yù)是否和周圍有電氣連接安裝、擴展成本運營成本蠟片測溫不能定量測量無需要無容易廉價高熱紅外測溫精度較高，但受環(huán)境影響大無需要無不存在昂貴高光纖光柵測溫精度高有不需要有需要布線，擴展性不好昂貴低無線測溫精度高有不需要無安裝簡單，擴展性好性價比好低 從現(xiàn)代科技發(fā)展的角度來考慮，有可能應(yīng)用的方法只有后面三種。通過上述對照不難看出，無線測溫系統(tǒng)在高壓環(huán)境中有著獨特的優(yōu)勢。國產(chǎn)的紅外線測溫儀價格雖然低但性能不是很好，容易受到氣候、溫度、距離以及操作人員的素質(zhì)的影響，進口紅外線測溫儀性能雖然很好但價格昂貴，比用無線測溫系統(tǒng)安裝一個變電站的成本還要高。和熱紅外測溫相比較，無線測溫系統(tǒng)不需要人為的干預(yù)，而且可以通過計算機處理數(shù)據(jù)。光纖光柵測溫系統(tǒng)雖然精度比較高也不受周圍環(huán)境影響，也可以和上位機通訊并處理數(shù)據(jù)，但該系統(tǒng)不能把高壓電氣和低壓環(huán)境隔離開來，不符合高壓電氣儀表規(guī)范，給安全生產(chǎn)帶來了隱患；從成本上來看，和無線測溫系統(tǒng)的造價相近，如果采用進口光纖光柵測溫系統(tǒng)造價是無線測溫系統(tǒng)的5-6倍。通過全面分析，可以得出結(jié)論：高壓無線測溫系統(tǒng)有著先天的技術(shù)優(yōu)勢，和現(xiàn)實需求是完美的結(jié)合。3.4 效益分析 經(jīng)濟效益分析系統(tǒng)部分要素和傳統(tǒng)測溫方式的經(jīng)濟效益對比分析如下：要素傳統(tǒng)測溫方式無線測溫系統(tǒng)效益對比分析人員增加減少減人增效、節(jié)省人員車輛需要不需要減少車輛費用數(shù)據(jù)精度低，不實時精度高，實時數(shù)據(jù)準確，實時計劃檢修人為計劃科學(xué)計劃提供科學(xué)計劃檢修依據(jù)檢修費用高昂較低狀態(tài)檢修，節(jié)約成本 社會效益分析系統(tǒng)部分要素和傳統(tǒng)測溫方式的社會效益對比分析如下：要素傳統(tǒng)測溫方式無線測溫系統(tǒng)效益對比分析信息數(shù)據(jù)人工采集處理自動采集處理快速、一致、準確信息流通手工傳遞自動傳遞迅速、準確、高效服務(wù)水準供電可靠性不高供電可靠性高提高供電可靠性和用戶的滿意度人員素質(zhì)緩慢提高迅速提高普及和提高自動化水平，增強服務(wù)意識企業(yè)形象傳統(tǒng)落后現(xiàn)代化樹立現(xiàn)代化企業(yè)形象和全新品牌企業(yè)發(fā)展傳統(tǒng)落后科技化和信息化符合現(xiàn)代化企業(yè)發(fā)展潮流售電檢修無依據(jù)，損失電量準確提供檢修依據(jù)狀態(tài)檢修，多供少損 總體效益分析通過以上分