电力高压设备温度在线监测系统可行性方案.doc

1、电力高压设备温度在线监测系统可行性方案北 京 国 电 力 成 科 技 有 限 公 司BEIJING GUODIANLICHENG TECHNOLOGY Co., Ltd2目 录 1 引 言 -31.1 编 写 目 的 -31.2 背 景 -31.3 参 考 资 料 -4 2 技 术 方 案 -42.1 系 统 解 决 方 案 -52.2 硬 件 设 备 性 能 及 参 数 -62.3 系 统 后 台 监 测 软 件 -72.4 系 统 的 特 点 -102.5 现 场 安 装 图 片 -103 方 案 可 行 性 分 析 -113.1 高 压 设 备 温 度 测 量 技 术 现 状 -113.

2、2 对 高 压 设 备 温 度 测 量 装 置 的 要 求 -113.3 现 有 各 种 高 压 设 备 温 度 监 测 方 法 性 能 对 照 表 -123.4 效 益 分 析 -123.5 结 束 语 -1331 引 言 当 今 人 类 社 会 对 电 力 的 依 赖 已 到 了 难 以 想 象 的 程 度 。 电 力 供 应 紧 张 的 局 面已 经 成 为 我 国 经 济 平 稳 持 续 发 展 的 瓶 颈 。 关 于 电 力 工 业 问 题 ， 胡 锦 涛 总 书 记 在2003 年 秋 召 开 的 中 央 经 济 工 作 会 议 上 指 出 ： 电 力 先 行 、 确 保 安 全

3、、 节 能 节 水 、 循环 经 济 。 表 明 了 电 力 安 全 在 国 家 安 全 保 障 体 系 和 经 济 发 展 中 的 重 要 性 。 我 国 电 力 工业 继 续 以 空 前 的 速 度 和 规 模 发 展 。 如 何 保 证 其 安 全 稳 定 和 经 济 运 行 ， 防 止 灾 难 性 事故 的 发 生 ， 是 国 家 亟 待 解 决 的 重 大 课 题 之 一 。为 确 保 地 方 经 济 稳 定 发 展 ， 提 高 科 技 水 平 事 在 必 行 ， 确 保 安 全 生 产 是 所 有 工作 的 重 中 之 重 。 高 压 环 境 的 温 度 测 量 一 直 是 困 扰

4、 安 全 生 产 的 大 问 题 ， 虽 然 近 年 来 随着 科 技 的 发 展 测 量 手 段 有 所 改 善 ， 放 弃 了 传 统 的 粘 贴 试 温 蜡 片 或 人 工 目 测 巡 视 等 方式 ， 采 用 了 远 红 外 测 温 技 术 、 光 纤 测 温 等 技 术 ， 但 也 存 在 着 许 多 现 实 问 题 ， 利 用 新型 高 科 技 解 决 这 一 课 题 已 经 成 为 一 种 必 然 。1.1 编 写 目 的本 文 用 于 分 析 项 目 的 可 行 性 ， 包 括 项 目 在 技 术 上 的 可 行 性 及 在 资 金 、 设 备 、人 员 以 及 用 户 需 求

5、 等 方 面 的 可 行 性 ， 以 保 证 今 后 项 目 的 顺 利 进 行 。1.2 背 景在 电 力 系 统 中 ， 高 压 开 关 、 变 压 器 、 载 流 母 线 等 高 压 设 备 在 负 载 电 流 过大 时 会 出 现 温 升 过 高 ， 最 后 使 绝 缘 部 件 性 能 劣 化 ， 甚 至 击 穿 。 根 据 电 力 安 全监 督 部 门 提 供 数 据 分 析 ， 全 国 电 力 企 业 每 年 因 为 高 压 开 关 、 母 线 温 度 过 高 引 发的 重 大 事 故 上 千 起 ， 给 生 产 和 经 营 造 成 巨 大 经 济 损 失 。 通 过 监 测 变

6、压 器 、 高压 电 缆 接 头 、 高 压 开 关 触 点 温 度 的 运 行 情 况 ， 可 有 效 防 止 高 压 输 、 变 电 故 障的 发 生 ， 为 实 现 安 全 生 产 提 供 有 效 保 障 。 因 此 采 取 有 效 监 测 措 施 是 电 力 系 统急 需 解 决 的 重 大 课 题 。目 前 国 内 专 门 用 于 高 压 母 线 、 高 压 开 关 及 电 接 触 发 热 测 量 的 仪 器 还 很 少 。温 度 监 测 的 方 法 ， 一 种 是 在 高 压 电 接 触 表 面 涂 一 层 颜 色 随 温 度 变 化 的 发 光 材 料 ，通 过 观 察 其 颜

7、色 变 化 来 大 致 确 定 温 度 范 围 ， 这 种 方 法 准 确 度 低 、 可 靠 性 差 ， 不 能进 行 定 量 测 量 ； 另 外 一 种 方 法 是 利 用 辐 射 特 性 的 红 外 热 像 仪 ， 准 确 度 较 高 ，但 由 于 需 要 光 学 器 件 ， 在 高 压 开 关 柜 等 特 定 场 合 使 用 不 太 方 便 ， 而 且 价 格 较 高 ，推 广 应 用 有 一 定 困 难 。 更 重 要 的 是 以 上 两 种 方 式 都 需 要 人 工 进 行 巡 查 ， 不能 实 时 得 到 温 度 数 据 ， 所 得 到 的 数 据 永 远 是 滞 后 的 ，

8、起 不 到 温 度 实 时 报 警 功 能 。4而 有 线 通 讯 方 式 的 电 子 仪 表 不 符 合 电 力 高 压 环 境 测 量 仪 表 规 范 ， 特 别 要 指 出 的 是 ，在 许 多 电 力 公 司 正 在 推 广 光 纤 测 温 系 统 ， 虽 然 光 纤 能 够 承 受 一 定 的 电 压 ， 但 如 果在 空 气 湿 度 相 对 比 较 大 的 情 况 下 或 出 现 雾 水 、 霜 露 的 情 况 下 会 给 电 气 造 成 安 全 隐患 。 而 对 于 我 们 大 力 推 广 无 人 值 守 变 电 站 的 今 天 ， 解 决 数 据 的 实 时 上 传 尤 为 重

9、 要 。通 过 上 述 分 析 ， 利 用 无 线 传 输 的 方 式 测 量 高 压 环 境 温 度 成 为 一 种 可 能 。 对 温度 进 行 远 程 监 测 ， 在 许 多 行 业 有 着 很 大 的 需 求 ， 其 主 要 技 术 难 点 在 于 环 境 原 因 ，测 温 点 分 布 较 散 ， 而 且 人 力 无 法 接 近 。 电 力 高 压 环 境 测 温 就 是 这 样 一 个 典 型 的 被测 量 环 境 ， 对 于 这 样 一 个 物 理 结 构 复 杂 、 测 量 点 分 布 不 集 中 、 人 工 无 法 或 不 便 于接 近 的 环 境 ， 限 制 了 通 常 所

10、使 用 的 有 线 传 输 数 据 的 方 式 ， 使 得 无 线 方 式 采 集 数 据体 现 出 更 优 越 的 性 能 。 可 按 自 己 的 实 际 情 况 分 布 所 要 测 量 的 位 置 ， 随 意 的 移 动 、拆 装 、 增 减 测 温 点 的 个 数 提 供 了 方 便 。1.3 参 考 资 料GB50255-1996 电 气 装 置 安 装 工 程 电 力 变 流 设 备 施 工 及 验 收 规 范 GBJ 63-90 电 力 装 置 的 电 测 量 仪 表 装 置 设 计 规 范 GB/T4989-94 热 电 偶 用 补 偿 导 线 仪 器 仪 表 质 量 检 验 标

11、 准 规 范 与 安 全 性 评 价 手 册 微 功 率 （ 短 距 离 ） 无 线 电 设 备 管 理 暂 行 规 定 GB/T16611-1996 数 传 电 台 通 用 规 范 800/900MHz 频 段 射 频 识 别 RFID 技 术 应 用 规 定 试 行 2 技 术 方 案 我 公 司 研 制 的 “电 力 高 压 设 备 温 度 在 线 监 测 系 统 ” 解 决 了 目 前 存 在 的上 述 问 题 ,可 在 高 压 环 境 下 精 确 测 量 温 度 并 准 确 及 时 处 理 数 据 、 传 输 数 据 ,有效 地 实 现 了 实 时 监 测 。 该 系 统 已 通 过

12、 多 个 变 电 站 的 实 际 应 用 ， 效 果 良 好 。 该系 统 完 全 符 合 高 压 环 境 仪 表 的 要 求 ， 运 行 稳 定 。 该 系 统 填 补 了 电 力 行 业 高 压 环境 中 实 时 无 线 测 温 的 空 白 ， 为 电 力 行 业 安 全 生 产 提 供 了 更 有 效 的 温 度 监 测 措施 。2.1 系 统 解 决 方 案5根 据 高 压 （ 6KV-220KV） 作 业 环 境 下 温 度 测 量 的 特 点 ， 本 方 案 先 以 短 程无 线 方 式 测 量 温 度 ， 温 度 数 据 汇 聚 于 温 度 监 测 仪 ， 再 通 过 GPRS

13、移 动 通 信 网络 或 系 统 内 的 局 域 网 远 程 上 传 ， 或 通 过 变 电 站 综 自 上 传 。 实 现 高 压 设 备 运 行温 度 的 实 时 监 测 。 实 现 足 不 出 户 掌 握 整 个 高 压 系 统 的 发 热 状 况 ， 进 而 做 出 正 确 的决 策 。系 统 结 构 图 如 下 ：系 统 底 层 采 用 短 程 无 线 传 输 的 方 式 ， 无 线 温 度 传 感 器 由 高 能 锂 电 池 供 电 ，采 用 全 数 字 方 式 工 作 ， 温 度 传 感 器 附 着 在 高 压 母 线 或 高 压 开 关 等 发 热 点 上 。温 度 传 感 器

14、 把 温 度 数 据 通 过 无 线 的 方 式 传 送 给 温 度 监 测 仪 。 多 个 温 度 传 感 器分 布 在 温 度 监 测 仪 的 有 效 的 通 讯 范 围 内 ， 可 以 根 据 需 要 增 减 温 度 传 感 器 数 量或 改 变 温 度 传 感 器 的 位 置 。 监 测 仪 配 有 液 晶 显 示 ， 可 以 把 接 收 到 的 数 据 就 地 显示 。 对 于 高 压 开 关 柜 测 温 ， 一 般 每 个 开 关 柜 配 一 套 监 测 仪 ， 一 套 监 测 仪 可 带3至 12个 温 度 传 感 器 ， 监 测 仪 安 装 在 开 关 柜 的 仪 表 室 柜

15、门 上 。 对 于 电 力 系 统 室外 站 ， 可 根 据 具 体 情 况 决 定 监 测 仪 的 安 装 位 置 和 温 度 传 感 器 的 数 量 。 如 果 数据 需 要 上 传 监 控 室 ， 则 系 统 组 网 方 式 有 以 下 几 种 情 况 。 当 地 监 控 室对 于 有 人 置 守 的 变 电 站 （ 企 业 变 电 站 或 电 力 系 统 110kV 以 上 变 电 站 ） ，或 者 测 温 地 点 到 监 控 室 的 距 离 不 超 过 1000 米 的 场 合 。 温 度 监 测 仪 可 通 过 标 准6RS485 总 线 加 1 个 RS485/RS232 转 换

16、 器 将 温 度 数 据 传 至 监 控 室 后 台 计 算 机 ， 后 台计 算 机 安 装 单 机 版 分 析 监 测 软 件 。 可 组 成 多 达 128 套 温 度 监 测 仪 的 温 度 监 测 网络 。 远 方 监 控 室对 于 无 人 置 守 的 变 电 站 （ 如 电 力 系 统 35kV 站 ） ， 或 者 测 温 地 点 到 监 控 室的 距 离 超 过 1000 米 的 场 合 。 可 通 过 以 下 几 种 方 式1. 局 域 网 方 式 ： 温 度 监 测 仪 通 过 1 个 RS485/以 太 网 转 换 器 直 接 与 系 统 局域 网 相 连 将 数 据 传

17、至 服 务 器 ， 服 务 器 安 装 网 络 版 分 析 监 测 软 件 。 并 以 WEB 形式 发 布 ， 局 域 网 内 的 任 何 一 个 终 端 都 可 以 看 到 温 度 数 据 。2. GPRS 方 式 : 温 度 监 测 仪 通 过 1 个 RS485/GPRS 转 换 器 将 温 度 数 据 通 过移 动 通 信 方 式 传 至 监 控 中 心 计 算 机 （ 可 上 外 网 ） ， 计 算 机 安 装 网 络 版 分 析 监测 软 件 。 并 以 WEB 形 式 发 布 ， 用 户 的 任 何 一 个 可 上 外 网 的 终 端 都 可 以 看 到 温 度 数据 。3.

18、综 自 方 式 ： 可 向 综 自 厂 家 提 供 温 度 监 测 仪 的 通 信 规 约 。 也 可 根 据 用 户需 求 修 改 温 度 监 测 仪 的 通 信 规 约 。 从 而 通 过 综 自 方 式 将 温 度 数 据 传 至 调 度 局 监控 室 后 台 计 算 机 。2.2 硬 件 设 备 性 能 及 参 数 温 度 传 感 器 性 能 及 参 数 温 度 测 量 范 围 ： -55 +125 精 度 ： 0.5 分 辨 率 ： 0.5 高 压 耐 受 电 压 ： 95KV 雷 电 冲 击 电 压 ： 185KV 温 度 测 量 周 期 ： 约 120s(根 据 用 户 需 要

19、可 调 ) 供 电 电 源 ： 锂 电 池 工 作 时 间 ： 大 于 5 年7 外 形 尺 寸 ： 56 mm27 mm17 mm 温 度 监 测 仪 性 能 及 参 数 工 作 电 压 ： AC220V 或 DC220V 温 度 显 示 ： LCD 显 示 器 ， 带 背 光 报 警 设 定 值 ： 75 (根 据 用 户 需 要 可 调 ) 报 警 输 出 ： 1 对 无 源 接 点 ， 250Vac/0.6A 或 24Vdc/5A 通 讯 接 口 ： RS-485 工 业 总 线 接 口 电 源 端 子 对 地 绝 缘 电 阻 ： 1000M 电 源 端 子 对 地 工 频 耐 压 ：

20、 2000V(1min) 工 作 温 度 ： -10 +80 存 储 温 度 ： -40 +85 监 测 数 量 ： 80 点 /每 台 安 装 方 式 ： 嵌 入 式 盘 装 ， 106mm85 mm45 mm2.3 系 统 后 台 监 测 软 件温 度 在 线 监 测 管 理 分 析 软 件 是 一 套 专 门 用 于 高 压 设 备 温 度 实 时 监 测 和 数据 管 理 分 析 的 软 件 系 统 。 该 软 件 运 行 在 上 位 计 算 机 上 ， 可 实 现 温 度 实 时 显 示 、 历 史数 据 记 录 和 对 比 分 析 、 预 警 及 报 警 、 运 行 状 态 全 程

21、 记 录 以 及 报 表 打 印 等 功 能 。 帮 助运 行 人 员 监 测 和 分 析 对 比 高 压 设 备 监 测 点 的 温 度 变 化 情 况 ， 及 时 预 测 出 故 障 发 生 的部 位 ， 为 运 行 人 员 和 决 策 层 提 供 最 直 接 可 靠 的 数 据 依 据 ， 从 而 最 大 限 度 的 消除 事 故 隐 患 。 保 证 高 压 设 备 的 安 全 运 行 。8单 机 版 监 测 系 统 软 件 主 界 面网 络 版 监 测 系 统 软 件 主 界 面9历 史 趋 势 图数 据 统 计 报 表102.4 系 统 的 特 点 安 全 性 高温 度 传 感 器

22、和 被 测 点 等 电 位 。 采 用 射 频 技 术 传 输 温 度 数 据 ， 没 有 任 何 外 接 连线 。 而 光 纤 测 温 方 式 有 光 纤 引 出 ， 从 而 安 全 性 降 低 。 可 靠 性 高射 频 技 术 不 受 震 动 以 及 灰 尘 的 影 响 。 而 红 外 测 温 方 式 会 因 震 动 以 及 灰 尘 的 原因 而 降 低 可 靠 性 和 测 温 精 度 。 安 装 方 便温 度 传 感 器 体 积 小 ， 可 以 方 便 的 安 装 在 开 关 触 头 ， 电 缆 接 头 等 安 装 空 间 狭 小的 被 测 点 上 ， 与 接 收 装 置 之 间 没 有 接 线 。 而 光 纤 测 温 方 式 需 要 放 置 光 纤 。 红外 测 温 方 式 需 要 调 整 接 收 装 置 的 位 置 。 安 装 都 不 方 便 。 组 网 灵 活系 统 可 通 过 RS485 总 线 ， 组 成 本 地 温 度 监 测 网 络 。 还 可 以 通 过 局 域 网 或GPRS 移 动 通 信 网 将 所 有 数 据 上 传 监 控 中 心 ， 组 成 大 范 围 的 远 方 温 度 监 测网 络 。2.5 现 场 安 装 图 片刀 闸 安 装 图 母 排 安 装 图