【應用案例】煤礦井下高低壓開關無線測溫系統的應用

 

未曉妃

安科瑞電氣股份有限公司 上海嘉定 201801

       變電所是煤礦非常重要的供電設備，它們的好壞直接影響煤礦的正常生產及安全運營，因此，很有必要對變電所進行實時的在線監(jiān)測，有利于一時間發(fā)現變電所的故障，并及時檢修。

    目前煤礦采取的措施是人工巡檢，依靠巡檢人員使用手持式紅外測溫儀對設備溫度進行檢測，需要人工操作，不能實現在線監(jiān)測，因此采用的檢修方式為定期檢修更換元件。對于負荷不是特別大的供電設備可以采取這種檢修方式，但對于負荷特別大所造成的異常發(fā)熱引起的設備故障，根據國內外相關領域專家的分析，預期型檢修是比較適合該種設備的檢修方式之一。而無線在線監(jiān)測系統可以對監(jiān)測點的溫度進行實時在線監(jiān)測，實時顯示當前溫度，通過數據分析預測觸點的故障趨勢和溫度變化率，保存與分析歷史數據和異常數據，當溫度超*時能及時報警，并準確提供電纜、觸點等的故障部位，這是實現預期型檢修方式的重要途徑。

1 井下高低壓開關無線測溫系統方案

1.1 系統組成

   井下高低壓開關無線測溫系統包括礦用隔爆型測溫主機、無線溫度傳感器以及井上系統監(jiān)控主機等。

   考慮井下的工作環(huán)境，測溫主機采用隔爆型，可實現多通道下的光轉換，為直觀了解其運行狀況，設置有多種預警指示燈，系統精度更高且分辨率更強；提供網口、串口、USB等多種接口方式，可以將監(jiān)測數據通過礦上已有的通訊監(jiān)控網絡傳輸到地面，從地面進行遠程監(jiān)控。

所用溫度傳感器響應時間短，監(jiān)測精度高，結構合理，可有*保障系統的穩(wěn)定運行。系統的相關技術參數如表1所示。

1.2方案對象

   針對陽煤集團一礦井下吳家掌配電室、二中*配電室、丈八三區(qū)配電室、紅簡溝配電室、十四采區(qū)配電室、十三采區(qū)配電室、三區(qū)輔助軌道巷配電室、陽坡堰配電室90臺高壓配電裝置(540個點)的溫度情況，實現實時在線監(jiān)測預警及高溫點位置預測預報。

1.3系統架構及特點

   該系統抗電磁干擾能力強，可適應在惡劣的電磁環(huán)境下對設備的溫度進行監(jiān)測，同時數字傳感和通訊技術的應用使系統更加*心。各系統間分工明確，密切配合，共同保障系統的穩(wěn)定運行，其結構如圖1所示。

  系統特點：

①測溫傳感器安裝在高電壓、強電磁干擾及高密封的環(huán)境中，測溫傳感器具有高絕緣、抗電磁干擾等性能。為了使用維護方便，傳感器還應具有低功耗、耐高溫、安裝簡單、使用壽命長等特點。

②利用數據分析技術，實現歷史數據的儲存和查詢，對比分析和趨勢分析，并進行診斷。能對設備的異常事件自動報警和進行一定的故障判斷。

③本系統可與配電室內的監(jiān)控系統，遠方監(jiān)控*心，安防監(jiān)控系統等子系統，實現聯動操作，構建了設備與設備之間的信息聯絡和共享平臺。

④本系統采用目前無線傳感技術實現煤礦變電所溫度監(jiān)測的安*檢測系統，將變電所的監(jiān)測情況同時反映到一個界面來實現實時在線監(jiān)測進行分析。

   系統通過MODBUS總線網絡、以太網、無線WiFi、GPS等多種方式傳輸數據，方便與現有自動化系統連接。

1.4項目方案實施

   陽煤一礦井下高壓配電柜測溫項目涉及8個配電室共計8套測溫主機。具體分布情況如表2所示。

1.5傳感器的安裝方法及位置

    系統所用無線溫度傳感器采用LTU32無源UHF RFID溫度傳感芯片，與傳統溫度傳感器芯片相比，更加綠色環(huán)保，具有身份識別、實時傳遞位置信息和檢測數據的功能⑥,特殊的內部電路設計使傳感器在高溫環(huán)境下的檢測能力更加穩(wěn)定，可適應復雜的煤礦井下工作環(huán)境，為煤礦安全、高*生產提供保障。

   根據現場的實際情況，也為了便于配電柜的后期維護，考慮將傳感器的安裝設計成可拆卸式的方法，用環(huán)氧樹脂膠將傳感器緊密粘貼于動觸頭表面上。此方法既能準確測出負載相的實時溫度，也利于后期檢修設備時而不損壞傳感器[-2。

2應用情況

   根據科研項目設定的各項目標，針對性進行了大量的應用試驗，對各項預定功能逐一進行驗證。

   本系統對陽煤集團一礦井下配電室高開進行監(jiān)測監(jiān)控。對井下高低壓開關進行溫度測量，主要溫度測量點位于開關本體與開關殼體的接觸點(即動靜觸頭接合面)、開關出線電纜頭、開關母線接頭等位置。監(jiān)測范圍包括紅簡溝配電室14臺、吳家掌配電室14臺、楊坡堰配電室12臺、十四采區(qū)配電室12臺、十三采區(qū)配電室12臺、丈八三區(qū)配電室8臺、三區(qū)輔助軌道巷配電室6臺、二中*配電室12臺高開進行監(jiān)測；共計540個測溫點，90套傳感器、8套測溫主機。且分別在每個配電室放置1個測溫主機，開關柜溫度實時數據由測溫主機通過井下環(huán)網傳輸至井上服務端。由服務端對井下各個配電室開關柜的溫度進行實時監(jiān)測、記錄、分析。

   井下高低壓開關無線測溫系統可以24h不間斷對各個測溫點進行測量。在地面主控室的工作人員可設定測溫系統的高溫報警*限值，當被檢測設備超過設定溫度值時，系統能夠自動預警(當溫度超過設定值60℃時提醒調度工作人員此開關所帶動力設備有超負荷傾向)、報警(當開關溫度超過設定值90℃時，產生報警信號通知調度和相關工作人員負荷超限，及時處理相關故障),并將這些信息存儲到數據庫中，工作人員便可提前到故障地點(開關)實地查看，并采取相應措施，預防事故的發(fā)生。

   通過試驗運行實現了高低壓開關內關鍵位置的溫度監(jiān)測，提前預防開關過熱引起的開關斷電、燒毀等事故，提高井下供電系統的可靠性。

測溫系統實現功能如下：

①報警功能。

   超溫報警和同一處A、B、C三相溫度不平衡報警。超溫報警具有預警和報警2級標準，報警限值由用戶設定。

②系統界面顯示。

   為一次系統圖上顯示各點溫度、報警信息。系統各個溫度接收器定期(如1～30min)上傳溫度數據。

③歷史數據查詢。

   可選擇查詢歷史數據的類型，即歷史曲線、歷史值、月*高溫度，同時可現場查詢任意一個測溫點的溫度數據，以及查詢的年度、月份和天數。數據庫至少可保存1a歷史數據，并可查詢*近1個月每個溫度點的歷史數據，同時方便導出到EXCEL表格。

④顯示溫度實時監(jiān)測。

   實時溫度曲線繪制每個監(jiān)測點溫度的當日實時曲線，實現溫度數據曲線圖和列表分析。

⑤測溫數據信息可進行遠傳共享。

   可融入綜自系統，將溫度數據與綜自系統集成、集中顯示、報警。

⑥故障報警及記錄查詢(可根據故障類型、時間、部位等進行查詢)。

3應用場所

   適合在泛在電力物聯網、鋼廠、化工、水泥、數據*心、醫(yī)院、機場、電廠、煤礦等廠礦企業(yè)、變配電所等電力設備的溫度監(jiān)測。

4系統結構

溫度在線監(jiān)測系統結構圖

5系統功能

   測溫系統主機Acrel-2000T安裝于值班監(jiān)控室，可以遠程監(jiān)視系統內所有開關設備運行溫度狀態(tài)。系統具有以下主要功能：

1）溫度顯示：顯示配電系統內每個測溫點的實時值，也可實現電腦WEB/手機APP遠程查看數據。

 

2）溫度曲線：查看每個測溫點的溫度趨勢曲線。

 

3）運行報表：查詢及打印各測溫點*定時間的溫度數據。

 

4）實時告警：系統能夠對各測溫點異常溫度發(fā)出告警。系統具有實時語音報警功能，能夠對所有事件發(fā)出語音告警，告警方式有彈窗、語音告警等，還可以短信/APP推送告警消息，及時提醒值班人員。

5）歷史事件查詢：能夠溫度越限等事件記錄進行存儲和管理，方便用戶對系統事件和報警進行歷史追溯，查詢統計、事故分析等。

6系統硬件配置

  溫度在線監(jiān)測系統主要由設備層的溫度傳感器和溫度采集/顯示單元，通訊層的邊緣計算網關以及站控層的測溫系統主機組成，實現變配電系統關鍵電氣部位的溫度在線監(jiān)測。

 

 

 

作者介紹

未曉妃，安科瑞電氣股份有限公司，主要研究方向為微電網能效管理和環(huán)保安全用電。