摘要：電纜隧道環(huán)境惡劣，長期運(yùn)行存在安全隱患，常規(guī)監(jiān)測手段無法實(shí)現(xiàn)有效監(jiān)管。因此，文章開發(fā)了一套重點(diǎn)區(qū)域電纜實(shí)時在線無線測溫預(yù)瞽系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)對重點(diǎn)區(qū)域的電纜溫度及周圍環(huán)境的氧量、濕度、水位等的實(shí)時預(yù)警監(jiān)控，在隧道環(huán)境發(fā)生劣化或故障早期，系統(tǒng)會給出異動提示，為設(shè)備狀態(tài)檢修奠定技術(shù)基礎(chǔ)。
關(guān)鍵詞：無線傳感技術(shù)；電纜；傳感器；電力系統(tǒng)

引言

對高壓帶電設(shè)備各連接點(diǎn)、傳輸點(diǎn)溫度在線監(jiān)測是保證電網(wǎng)安全運(yùn)行的重要內(nèi)容。重點(diǎn)區(qū)域電纜溫度在線監(jiān)測和記錄，是設(shè)備檢修的重要依據(jù)。目前，國內(nèi)主要應(yīng)用主從式測溫系統(tǒng)，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(jìn)行信號傳輸，傳感器安裝在高壓設(shè)備上，從根本上解決了高壓設(shè)備接點(diǎn)運(yùn)行溫度不易監(jiān)測的難題。采用無線溫度監(jiān)測方式具有高的可靠性和安全性。價格低廉，該系統(tǒng)可以安裝到每臺高壓開關(guān)及母線接頭上，可記錄高壓開關(guān)設(shè)備運(yùn)行溫度的數(shù)據(jù)，實(shí)現(xiàn)設(shè)備故障的預(yù)知維修。

1. 無線測溫傳感系統(tǒng)設(shè)計

1.1 無線測溫傳感系統(tǒng)方案設(shè)計

無線測溫在線監(jiān)測系統(tǒng)，利用電纜上的無線溫度傳感器實(shí)現(xiàn)對電纜溫度在線監(jiān)測，并通過在電纜溝布設(shè)無線水位傳感器，實(shí)現(xiàn)對幌溝內(nèi)浸水狀況在線監(jiān)測；利用電纜溝內(nèi)、電纜夾層上的濕度傳感器對環(huán)境溫濕度進(jìn)行監(jiān)測，同時利用無線氧氣傳感器對監(jiān)測區(qū)域氧氣濃度進(jìn)行監(jiān)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(fā)送被監(jiān)測點(diǎn)的狀態(tài)數(shù)據(jù)，通過無線信道傳輸?shù)交?，基站通過RS-485（以太網(wǎng)、3G/4G網(wǎng)絡(luò)）總線將數(shù)據(jù)上傳至通信管理機(jī)，再上傳到管理中心。管理中心具備監(jiān)測數(shù)據(jù)匯集、圖形化展示、閾值比較、監(jiān)測預(yù)警、標(biāo)準(zhǔn)化數(shù)據(jù)通信等功能，實(shí)現(xiàn)電纜溝狀態(tài)在線監(jiān)測。無線測溫系統(tǒng)架構(gòu)框圖如圖1所示。

1.2 無線測溫傳感系統(tǒng)特點(diǎn)

傳感器和接收裝置采用24GHz頻率進(jìn)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316L不銹鋼材質(zhì)，防護(hù)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(jiān)測系統(tǒng)的應(yīng)用

2.1 無線在線監(jiān)測預(yù)警系統(tǒng)總體設(shè)計

某火力發(fā)電廠在#16KV電纜夾層安裝溫度、濕度、氧量無線監(jiān)測系統(tǒng)，在#2、#3、#4磨煤機(jī)較覽橋架加裝無線溫度監(jiān)測系統(tǒng)；在#3、#4空冷島電纜隧道安裝溫度、濕度、氧量及水位無線監(jiān)測系統(tǒng)；并開展事故預(yù)警、環(huán)境狀態(tài)判斷、劣化趨勢分析研究。無線溫度在線監(jiān)測系統(tǒng)主要由無線溫度傳感器、數(shù)據(jù)傳輸基站和控制主機(jī)組成，系統(tǒng)圖如圖2所示

2.2 傳感系統(tǒng)部署

本項(xiàng)目無線測溫系統(tǒng)由1臺監(jiān)控主機(jī)、2臺通信管理機(jī)、17個數(shù)據(jù)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(gòu)成。

（1）電纜夾層無線監(jiān)測系統(tǒng)組成。每兩個測溫點(diǎn)間隔5m左右。紅外傳感器3個（每層15m采用3只紅外傳感器）ｘ2排ｘ5排=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(jī)電纜橋架無線監(jiān)測系統(tǒng)組成。每兩個測溫點(diǎn)間隔4m左右。2#磨煤機(jī)電纜橋架：紅外傳感器10個（每層40m采用10個紅外單點(diǎn)傳感器）ｘ4排=40個；基站2個（兩個基站架設(shè)在橋架中級，基站間隔5-10m）。3#磨煤機(jī)電纜橋架：紅外傳感器10個（每層40m采用10個紅外單點(diǎn)傳感器）ｘ4排＋10個（每層40m采用10個紅外單點(diǎn)傳感器）ｘ2排=60個；基站2個（兩個基站架設(shè)在橋架中級基站間隔5-10m）。4#磨煤機(jī)電纜橋架：紅外傳感器10個（每層40m采用10個紅外單點(diǎn)傳感器）ｘ4排＋10個（每層40m采用10個紅外單點(diǎn)傳感器）ｘ2=60個；基站2個（兩個基站架設(shè)在橋架中級，基站間隔5-10m）。

（3）空冷島電纜隧道無線監(jiān)測系統(tǒng)組成，每兩個測溫點(diǎn)間隔4m左右。3#電纜隧道：紅外傳感器6個（每層25m采用6個紅外傳感器）ｘ2排ｘ6=72個；氧氣傳感器4個（每個角落布設(shè)一個）；溫濕度傳感器6個；水位傳感器4個（每個角落布設(shè)一個）；基站4個（每縱向架設(shè)一個基站）。4#電纜隧道：紅外傳感器6個（每層25m采用6個紅外傳感器）ｘ2排ｘ6=72個；氧氣傳感器4個（每個角落布設(shè)一個）；溫濕度傳感器6個；水位傳感器4個（每個角落布設(shè)一個）；基站4個（每縱向架設(shè)基站）。

2.3實(shí)施目標(biāo)

本項(xiàng)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(nèi)積水情況的實(shí)時在線監(jiān)測，并通過軟件分析，實(shí)現(xiàn)監(jiān)測區(qū)域的事故預(yù)警、環(huán)境狀態(tài)判斷、劣化趨勢分析，同時給出異動提示，為設(shè)備實(shí)現(xiàn)狀態(tài)檢修奠定技術(shù)基礎(chǔ)。

1. 安科瑞無線測溫監(jiān)控系統(tǒng)及在線測溫產(chǎn)品介紹

3.1系統(tǒng)介紹

Acrel-2000T無線測溫監(jiān)控系統(tǒng)，是我司根據(jù)電力設(shè)備安全性的要求，總結(jié)國內(nèi)外的研究和生產(chǎn)的先進(jìn)經(jīng)驗(yàn)，專門研制出的新一代無線測溫監(jiān)控系統(tǒng)。本系統(tǒng)具有超溫告警等功能，可以幫助值班人員盡早發(fā)現(xiàn)問題，消除隱患，確保電力系統(tǒng)的安全運(yùn)行。為電力設(shè)備的安全、經(jīng)濟(jì)、可靠運(yùn)行提供了全新的解決方案。

3.2結(jié)構(gòu)圖

3.2主要功能

數(shù)據(jù)采集與處理（模擬量、開關(guān)量、電度、SOE、定值）

控制操作（斷路器、隔離開關(guān)、分接頭、復(fù)歸）

及處理功能（設(shè)備狀態(tài)異?；蚬收?、測量值越限，聲音、顏色、閃爍）

事件順序記錄SOE（分合閘記錄、保護(hù)及自動裝置的動作順序記錄）

遠(yuǎn)動功能（為調(diào)度中心提供相關(guān)運(yùn)行數(shù)據(jù)和設(shè)備狀態(tài)）

時鐘同步（北斗GPS納秒級，滿足間隔層子系統(tǒng)標(biāo)準(zhǔn)時鐘誤差不大于1ms）

人機(jī)聯(lián)xi與運(yùn)行管理（控制、查看、數(shù)據(jù)庫定義修改、確認(rèn)、二次開發(fā)、事故記錄檢索、在線設(shè)備管理）

與其他設(shè)備接口（微機(jī)保護(hù)、電力儀表、直流屏、故障錄波儀、模擬屏、調(diào)度）

3.3軟件功能

3.4測溫產(chǎn)品介紹

溫度傳感器

a.電池供電型無線溫度傳感器

安裝于發(fā)熱部位，采集溫度量并通過無線方式傳輸?shù)膫鞲衅鳌?/p>

目前安科瑞無線溫度傳感器有三款：

b. CT 感應(yīng)取電無線溫度傳感器

安裝于斷路器觸頭、母排、電纜搭接點(diǎn)等大電流處，采集溫度量并通過無線方式傳輸?shù)膫鞲衅鳌?/p>

目前無線溫度傳感器有兩款：

    接收/顯示單元

a.接收單元

b.顯示單元

4. 結(jié)論

采用無線傳感技術(shù)，實(shí)時對電纜故障趨勢進(jìn)行智能分析，準(zhǔn)確定位，能夠?yàn)殡娏ζ髽I(yè)的安全運(yùn)行提供有力的支撐。

無線傳感監(jiān)測系統(tǒng)的設(shè)計目前只停留在自動采集和智能分析階段，與控制設(shè)備的聯(lián)動仍然需要人工介入。電力系統(tǒng)電纜的監(jiān)測系統(tǒng)方興未艾，為了保證系統(tǒng)設(shè)計的規(guī)范性及后期設(shè)備的擴(kuò)展性，仍需努力。

參考文獻(xiàn)

[1]陳飛凌．火電廠工業(yè)電視監(jiān)控系統(tǒng)的應(yīng)用與發(fā)展[J].中國安防，2015（12）：31-34.

[2]郭建華．物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)在火電廠基建物資倉儲管理中的應(yīng)用[J].信息與電腦（理論版），2014（11）:116-117

[3]高蘊(yùn)華，工業(yè)物聯(lián)網(wǎng)無線傳感產(chǎn)品在火電廠重點(diǎn)區(qū)域的應(yīng)用

[4]用戶變電站綜合自動化與運(yùn)維解決方案.2020.01月版.