电力温度在线监测系统设计方案.doc

电力温度在线监测系统设计方案保定尚源电力科技有限公司第一部分 公司简介保定尚源电力科技有限公司位于保定市国家高新技术产业开发区，是专业从事电力系统产品研发、生产和销售的高技术企业。企业从创建开始，就一直坚持服务电力行业、满足客户需求和技术创新的原则，秉承“以客户为导向，以人才为根本，坚持一流服务，追求诚信”的经营理念，不断致力于电力系统自动化领域的开拓及发展。公司崇尚以市场为导向，以科技求发展、以服务做保障的宗旨，在通过深入了解客户需求的基础上，以不断进行创新的产品适应国家飞速发展的电力工业；同时在产品的生产过程中，恪守质量是企业生命的观念，以完善的质量管理体系严把产品质量关，公司现有产品经国家权威部门检验，各项技术指标均达到标准要求。企业始终贯彻为客户创造最大价值的服务方针，并以科学严格的管理、严谨求实的作风、先进实用的技术来服务电力系统用户。我们在售前、售中、售后三个方面向用户郑重承诺，保证以最快捷、最周到的服务来满足客户需求。技术特色1. 技术成熟、运行可靠，专利产品，并通过电科院相关检测。2. 设备已经成功运行在上百座500kv35kv变电站达四年以上，为电力系统成功发现多处隐患，取得良好的经济效益和社会效益，为状态检修提供直接依据，助力智能电网建设。3. 温度传感器与测温主机采用分体设计，测温主机距离发热源15cm，测温主机与母排之间有2mm以上缝隙，确保主机工作在85度以下，提高设备可靠性。4. 测温终端独特设计的半球形以及环形结构，不影响电场分布，不影响绝缘性能。5. 信号远距离传输，穿透能力强。典型应用距离800米以上，满足常见500kv变电站站内通讯要求。信号能够穿透高压开关柜、箱式变、金属门屏蔽等。6. 测温终端独特设计的半球形以及环形结构，不影响电场分布，不影响绝缘性能。7. 防护等级满足ip68，能满足户外全天候运行，测量精度可达0.5。8. 采用接收装置和无线测温终端1：n模式，配置灵活，施工方便无需布线。9. 接收装置可以结合太阳能电池、gprs远程无线通讯等技术，对站外远距离电缆接头等分散发热点进行集中监测。10. 独特设计的多种安装紧固件及附件，适合不同安装环境，牢固可靠，拆装方便。11. 接收装置支持多种通讯协议：cdt、101、104、61850等通讯规约，方便将温度监测集成进现有的调度自动化、配网自动化等系统；提供两路继电器输出接口，可以启动报警装置，散热装置等。12. 后台软件采用c/s结合b/s模式，方便监控人员实时监控。历史数据长期存储，可采用日曲线、月曲线、年曲线等方式综合分析发热情况。智能判断异常温升，各测温点可设置温度上限，超温声光及语音报警，并可向相关负责人短信告知。第二部分 技术解决方案1.需求分析在电力系统中，高压开关、gis（气体绝缘变电站）等高压电器和载流母线等电力设备在负载电流过大时会出现温升过高，最后能使相邻的带电部件性能劣化，甚至击穿，根据电力安全监督部门提供数据分析，全国电力单位每年因为高压开关、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。通过监测母线接点、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。因此采取有效措施监测高压母线及高压开关接触温度是电力系统急需解决的重大课题。许多母线以及开关处于高电位，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，起不到温度实时报警功能。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。电力系统中的输配电压一般有10kv，35kv，110kv，220kv，500kv分为abc三相，高电压使得接点温度测量不同于普通的温度测量！以往有三种测量方法：1.红外测温仪测温2.接点处贴蜡片测温，3.光纤通讯测温。手持红外测温仪是由人每天数次去采集每次上百个点的温度，工作量大，精度低，甚至有些高压开关柜是封闭的，根本无法测到。蜡片测温是将蜡片贴在节点上，当温度过高时蜡片变色，需要人眼观察，也存在同样的问题。而光纤测温改进很多，测温点单片机将温度数字化后通过光纤传输至集中器，集中器连接到计算机系统，定时数据存储和超温报警。它的缺点在于光纤在运行几个月后会沉积灰尘等杂质，降低绝缘强度，反而给电力设备安全运行带来更大威胁甚至威胁到人身安全。鉴于以上分析，我公司创新的提出了电力无线测温的方法，并且由我主持自主研发了 “电力无线温度监控系统” ，成功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,准确有效地实现了实时监控。该系统已通过电科院相关监测，已经申请专利，并被获准。系统已经在在内蒙古阿拉善电管局、陕西韩城电厂等单位进行了安装和现场运行测试，该系统完全符合高压环境仪表的要求，运行稳定,能在高压环境下准确及时处理数据、传输数据。上述单位的专家们一致认为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监控措施。2.系统解决方案根据高电压（6kv-500kv）作业环境下温度测量的特点，我公司推出工业无线温度监控系统，本方案先是针对短程无线测量温度，采集数据并汇聚于一点，再通过远程（gprs/cdma）无线网络传输，实现无线传输的技术方案。本技术方案能应用到常规变电站、综自站、箱式变及站外远距离线路电缆接头等各种形式，500kv及以下等各种电压等级。系统结构图如下：图1无线测温终端由高能电池供电，减少高低压之间的电气联系，采用全数字方式工作，温度传感器附着在发热点上（高压母线或高压开关），并由一段数据线和无线数据变换器相连接(温度传感器和数据变换器一起称为无线测温终端)，该终端附着在高压母线或高压开关上并长期工作在高压环境中。无线测温终端把温度信号通过无线的方式直接或经过无线中继站传送给无线汇聚终端，无线汇聚终端可以接收多个测温终端发送来的数据，对于是否使用无线中继站是由测量环境以及各测温终端所处的物理位置所决定的。当测温终端与无线汇聚终端处于有效的通讯距离内，无须增加无线中继站。系统采用短程无线网络的方式，多个测温终端分布在无线汇聚终端的周围，在有效的通讯范围内可以随意添加、删除、移动测温终端。无线汇集终端则安装在控制中心，控制中心计算机软件实时监控每个点温度的变化，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。无线汇聚终端可以把接收到的数据通过光纤以太网或gprs/cdma把数据传送到控制中心的计算机，由计算机的后台软件进行处理。系统网络拓扑图如下：方式一：方式二：在以上二种方式中,任何一种都可以将测温数据实时稳定的传到监控中心。温度传感器附着在发热点上，并由一段导线和无线数据变换器相连接(温度传感器和无线数据变换器一起称为无线测温终端)，无线数据变换器也随之附着在高压线路上或高压开关上。温度传感把感知的温度转化为电信号，由无线变换器处理后得到温度值并通过无线的方式经过无线中继站或直接传送给无线汇聚终端，无线汇聚终端可以接收多个无线数据变换器发送来的数据，对于是否使用中继站是由测量环境和整个测量的范围以及各无线数据变换器所处的测量点位置所决定的，如果所有的无线数据变换器与无线采集汇聚终端在有效的通讯距离内，那么就可以不增加中继站，否则就需要增加中继站。 如果在无人值守的环境，控制中心远离实际测温的地点，无线采集汇聚终端可以把接收到的数据通过rs232传送给gprs/cdma，再由gprs/cdma把数据由远程传送到控制中心的计算机，再由计算机的后台软件进行处理。常见温度监测点l 各类线夹 l 刀闸触点l 主变套管l 穿墙套管l 电缆接头l 电容器表面等 3.系统的组成本系统由硬件和软件两部分组成，下面分别对其做详细说明：3.1 硬件设备性能及参数3.1.1 sydwt-3000c/e型无线汇集终端（开关柜中型液晶）型号：sydwt-3000c/e型本型号适合镶嵌在开关柜面板上。在433mhz频段上实现和多个无线测温终端采集温度数据的通讯，并可以向无线测温终端发送指令，在整个测温系统中其处于核心地位，由它来调节整个无线通讯的网络。通过连接计算机上安装运行的设置软件实现对型线测温终端设置，也可设置为中继模式（距离较远时使用）。技术特性：系统可管理多达255个sydwt-3000c/e,每个sydwt-3000c/e为一组,每组可管理1024个测温终端灵活性：可随时在组内添加、删除无线测温终端与计算机接口：双串口。串口1为标准rs232串口或rs485口；串口2为rs485串口显示接口：方便的显示接口，可以方便的通过接入ps2接口的显示屏很直观的了解发热点的温度状况。外置天线：4dbm的增益电源：内置交直流两用电源技术参数1.频率范围：433mhz434.79mhz （免申请）2.传输距离： 800m （无阻挡）3.输出功率：+25dbm4.接受灵敏度：-123dbm5.测量循环周期：t*10秒（可以用户设置）6.显示方式：液晶显示7湿度显示：1-3路湿度 可选8.符合电工电子产品低温gb/t2423.1、高温gb/t2423.2的要求，适于在气候条件恶劣的地区使用9.防水级别：不防水，适用于室内10.接口方式：rs23211接口方式：rj45以太网接口(可选)12电源：ac85至265v dc100至360v13.尺寸：宽139mm高106mm深55mm3.1.2 sydwt-3000c/l型无线汇集终端 在433mhz频段上实现和多个无线测温终端采集温度数据的通讯，并可以向无线测温终端发送指令，在整个测温系统中其处于核心地位，由它来调节整个无线通讯的网络。通过连接计算机上安装运行的设置软件实现对型线测温终端设置，也可设置为中继模式（距离较远时使用）。技术特性：系统可管理多达255个sydwt-3000c/l,每个sydwt-3000c/l为一组,每组可管理1024个测温终端灵活性：可随时在组内添加、删除无线测温终端与计算机接口：标准rs232串口、rs485串口显示接口：方便的显示接口，可以方便的通过接入ps2接口的显示屏很直观的了解发热点的温度状况。外置天线：4dbm的增益电源：利用电源适配器ac220供电技术参数：1.频率范围：433mhz434.79mhz （免申请）2.传输距离： 800m （无阻挡）3.输出功率：+20dbm4.接受灵敏度：-123dbm5.符合电工电子产品低温gb/t2423.1、高温gb/t2423.2的要求，适于在气候条件恶劣的地区使用6.防水级别：不防水，适用于室内7.显示方式：数码管显示8.接口方式：rs2329.接口方式：rj45以太网接口(可选)10.电源：ac220 2011.尺寸：长139mm宽106mm高55mm3.1.3 sydwt-3000c/u型无线汇集终端（1u）型号：sydwt-3000c/u型本型号为1u机箱结构，适合机架安装。在433mhz频段上实现和多个无线测温终端采集温度数据的通讯，并可以向无线测温终端发送指令，在整个测温系统中其处于核心地位，由它来调节整个无线通讯的网络。通过连接计算机上安装运行的设置软件实现对无线测温终端设置，也可设置为中继模式（距离较远时使用，最大发射功率大于30dbm）。技术特性：系统可管理多达255个sydwt-3000c/u,每个sydwt-3000c/u为一组,每组可管理1024个测温终端灵活性：可随时在组内添加、删除无线测温终端与计算机接口：标准rs232串口、rs485串口显示接口：方便的显示接口，可以方便的通过接入ps2接口的显示屏很直观的了解发热点的温度状况。外置天线：4dbm的增益电源：内置交流电源技术参数1.频率范围：433mhz434.79mhz （免申请）2.传输距离： 800m （无阻挡）3.输出功率：+30dbm4.接受灵敏度：-123dbm5.符合电工电子产品低温gb/t2423.1、高温gb/t2423.2的要求，适于在气候条件恶劣的地区使用6.防水级别：不防水，适用于室内7.显示方式：大尺寸数码管显示8.接口方式：rs2329.接口方式：rj45以太网接口（可选）10.电源：ac110至240v11.尺寸：宽483mm高45mm深160mm，高度1u3.1.4 sydwt-3000c/y型无线汇集终端（大液晶4u）型号：sydwt-3000c/y型本型号是4u机箱结构，适用于机架式安装。在433mhz频段上实现和多个无线测温终端采集温度数据的通讯，并可以向无线测温终端发送指令，在整个测温系统中其处于核心地位，由它来调节整个无线通讯的网络。通过连接计算机上安装运行的设置软件实现对型线测温终端设置，也可设置为中继模式（距离较远时使用）。技术特性：系统可管理多达255个sydwt-3000c/y,每个sydwt-3000c/y为一组,每组可管理1024个测温终端灵活性：可随时在组内添加、删除无线测温终端与计算机接口：标准rs232串口、rs485串口显示接口：方便的显示接口，可以方便的通过接入ps2接口的显示屏很直观的了解发热点的温度状况。外置天线：4dbm的增益电源：内置交流电源技术参数1.频率范围：433mhz434.79mhz （免申请）2.传输距离： 800m （无阻挡）3.输出功率：+30dbm4.接受灵敏度：-123dbm5.报警方式：远程报警、现场报警6.显示方式：液晶显示7.符合电工电子产品低温gb/t2423.1、高温gb/t2423.2的要求，适于在气候条件恶劣的地区使用8.防水级别：不防水，适用于室内9.接口方式：rs23210.接口方式：rj45以太网接口（可选）11.电源：ac110至240v12.尺寸：宽465.1mm高185mm深330mm3.1.5 sydwt-3000s/b半球形无线测温终端型号：sydwt-3000s/b适用范围：电压（6kv-500kv）范围内刀闸触点、主变套管、母联、穿墙套管、线缆接头等易发热点均可监测。技术特性：实时性：实时在线监测实时上传：可按设定时间向上传送数据低功耗：低功耗高灵敏度采用高能电池，以5分钟为数据的传输周期，可持续8年准确性：测量精度可达0.5 可靠性：高绝缘性和抗电磁场干扰性灵活性：用户可根据自己的需求，灵活、方便的设置参数，便于安装维护保密性：可透明传输，也可以数据加密主要功能：1.实时在线监测易发热点温度2.被监测点温度通过无线传输方式传送到汇集终端3.可按设定时间向上传送数据详细技术参数： 低功耗：低功耗高灵敏度采用高能电池，以5秒21分钟为数据的传输周期 频率范围： 433mhz434.79mhz （免申请） 输出功率：+20dbm 传输距离：800m （无阻挡） 发射电流： 90ma 测量循环周期：t*5秒（可以用户设置） 电源：电池（可更换） 电池及整机寿命：810年（视测量时间间隔而定） 测量温度：-55 +125(sydwt-3000s/p可达500度) 测量精度： 0.5 大气压力：80kpa110kpa 耐地震能力：地震烈度7级 符合电工电子产品低温gb/t2423.1、高温gb/t2423.2的要求，适于在气候条件恶劣的地区及户外使用 多层屏蔽技术，抗干扰能力强，软件辅助纠错，可以应用于500kv等级，而数据采集准确，传输可靠。 防水级别：ip68 尺寸： 直径70mm高度60mm 连接线长度150mm 重量： 160g3.1.6 sydwt-3000r/b环形无线测温终端型号：sydwt-3000r/b适用范围：电压（6kv-500kv）电压（6kv-500kv）范围内刀闸触点、主变套管、母联、穿墙套管、线缆接头、手车式断路器等易发热点均可监测。技术特性：实时性：实时在线监测实时上传：可按设定时间向上传送数据低功耗：低功耗高灵敏度采用高能电池，以5分钟为数据的传输周期，可持续8年准确性：测量精度可达0.5 可靠性：高绝缘性和抗电磁场干扰性灵活性：用户可根据自己的需求，灵活、方便的设置参数，便于安装维护保密性：可透明传输，也可以数据加密主要功能：1.实时在线监测易发热点温度2.被监测点温度通过无线传输方式传送到汇集终端3.可按设定时间向上传送数据详细技术参数： 低功耗：低功耗高灵敏度采用高能电池，以5秒21分钟为数据的传输周期 频率范围： 433mhz434.79mhz （免申请） 输出功率：+20dbm 传输距离：800m （无阻挡） 发射电流： 90ma 测量循环周期：t*5秒（可以用户设置） 电源：电池（可更换） 电池及整机寿命：810年（视测量时间间隔而定） 测量温度：-55 +125(sydwt-3000r/p可达500度) 测量精度： 0.5 大气压力：80kpa110kpa 耐地震能力：地震烈度7级 符合电工电子产品低温gb/t2423.1、高温gb/t2423.2的要求，适于在小车开关柜内使用 多层屏蔽技术，抗干扰能力强，软件辅助纠错，可以应用于500kv等级及以下，而数据采集准确，传输可靠。 防水级别：不防水 尺寸： 内环直径50mm外环直径79.6mm高64mm 传感器长度50mm 重量： 160g3.1.7 sydwt-3000e/b扇形无线测温终端型号：sydwt-3000e/b适用范围：电压（6kv-500kv）电压（6kv-500kv）范围内刀闸触点、主变套管、母联、穿墙套管、线缆接头、手车式断路器等易发热点均可监测。技术特性：实时性：实时在线监测实时上传：可按设定时间向上传送数据低功耗：低功耗高灵敏度采用高能电池，以5分钟为数据的传输周期，可持续8年准确性：测量精度可达0.5 可靠性：高绝缘性和抗电磁场干扰性 灵活性：用户可根据自己的需求，灵活、方便的设置参数，便于安装维护保密性：可透明传输，也可以数据加密主要功能：1.实时在线监测易发热点温度2.被监测点温度通过无线传输方式传送到汇集终端3.可按设定时间向上传送数据详细技术参数： 低功耗：低功耗高灵敏度采用高能电池，以5秒21分钟为数据的传输周期 频率范围： 433mhz434.79mhz （免申请） 输出功率：+20dbm 传输距离：800m （无阻挡） 发射电流： 90ma 测量循环周期：t*5秒（可以用户设置） 电源：电池（可更换） 电池及整机寿命：810年（视测量时间间隔而定） 测量温度：-55 +125(sydwt-3000e/p可达500度) 测量精度： 0.5 大气压力：80kpa110kpa 耐地震能力：地震烈度7级 符合电工电子产品低温gb/t2423.1、高温gb/t2423.2的要求，适于在小车开关柜内使用 多层屏蔽技术，抗干扰能力强，软件辅助纠错，可以应用于500kv等级及以下，而数据采集准确，传输可靠。 防水级别：不防水 尺寸： 内环直径50mm外环直径79.6mm高64mm 传感器长度50mm 重量： 50g3.2、系统软件系统软件集成可以分为几种模式：1. 融入调度自动化系统通过调度自动化系统，采用cdt规约接入调度自动化。使调度自动化不仅实现了对电气量的监测，同时实现了运行设备的温度的监测，并由调度自动化系统通过网络物理隔离器把包含温度数据的遥测、遥信