SKEM6001电力无线测温系统技术说明书.doc

目录一、概 述21.1、电力设备温度在线监测的必要性21.2、SKEM6001无线测温系统简介4二、系统设计依据及实施标准52.1、系统设计原则52.2、国家有关的设计规范、标准52.3、国际有关的设计规范、标准6三、系统技术方案设计说明63.1、系统工作原理及构成63.2、系统设备组成73.21 SKEM6001-C 主控单元83.2.2 SKEM6001-T 温度传感器103.3、系统特点113.3.1.系统采用分层、分散式结构113.3.2.高可靠性113.3.3.免维护性能123.3.4.稳定的测温模块123.3.5简便的报警方式123.3.6.传感器超低功耗设计123.3.7.安装简化12现场安装图片133.4、技术参数及软件143.4.1.技术参数143.4.2.软件功能15四、产品的独创性17五、使用说明185.1总体说明:185.2按键操作说明:195.3设备指示灯说明:23六、售后服务236.1技术支持与服务236.2现场维护服务246.3设备维修服务246.4保修246.5人员培训24一、概 述1.1、电力设备温度在线监测的必要性在电力系统中，温度是表现一次设备运行正常的一个重要参数，尤其是一次设备的开断接触点，由于设备制造的原因、设备受环境污染的原因，设备长期运行、重超载运行、触点氧化、电弧冲击等原因造成接触电阻增大，因此在运行时往往不断发热，温度不断上升，给设备安全运行埋下了隐患。如果不及时发现，容易导致起火或爆炸，造成大量的财产损失，这一现象在负荷增长较快的地区显得尤为普遍。随着电网的发展和设备技术的提高，10kV、35kV系统开关柜在电网中已大量使用。而电力系统对电能质量的要求又越来越高，相应地对高压开关柜的可靠性也提出了更高的要求。开关柜的内部过热现象已成为开关柜使用中的常见问题，由于开关柜体的密闭性，在一些负荷较重的地区，存在开关柜的温升超标问题。闭式高压开关柜的一次设备分布在3个相互独立的隔室内，分别是开关室、母线室、出线室。按有关的规程要求，除实现电气连接、控制、通风而必须在隔板上开孔外，所有隔室呈封闭状态。在开关室内的主开关上一般有6个主触头，有18个流过负荷电流的连接点；在出线室有连接出线电缆的3个主接头与连接旁路刀闸的十几个接点。以上所说连接点直接流过负荷电流，当负荷较大时存在隐患的连接点就会发热。由于发热点在密封柜内，运行中的柜门禁止打开，值班人员无法通过正常的监视手段发现发热缺陷。开关柜的温升超标，直接影响设备的安全稳定运行，而且，过热问题是一个不断发展的过程，如果不加以控制，过热程度会不断加剧，并对绝缘件的性能及设备寿命产生很大的影响。目前，对电力系统内部使用的开关柜，确保都通过型式试验，运行中，负荷通常都不会达到开关柜的设计满容量，温升问题应该不会很突出，但是实际情况并不尽然。开关柜内部实际温升情况，尤其是母线排连接等部位，通常总是比型式试验测出的数据高。主要有以下几点原因：（1）型式试验测得数据通常在试验室完成，持续时间不长，一般不超过8h，不具备温升累积效应，不能等同于长期运行并持续发热的设备。（2）不同金属的膨胀效应不同。钢制螺栓的金属膨胀系数要比铜质、铝质母线小得多，尤其是螺栓型设备接头，在运行中随着负荷电流及温度的变化，其铝或铜与铁的膨胀和收缩程度将有差异而产生蠕变，也就是金属在压力的作用下缓慢的塑性变形，蠕变的过程还与接头处的温度有很大的关系。实践证明，当接头处的运行工作温度超过80时，接头金属将因过热而膨胀，使接触表面位置错开，形成微小空隙而氧化。当负荷电流减小温度降低回到原来接触位置时，由于接触面氧化膜的覆盖，不可能是原安装时金属间的直接接触。每次温度变化的循环所增加的接触电阻，将会使下一次循环的热量增加，所增加的温度又使接头的工作状况进一步变坏，因而形成恶性循环。（3）连接部位紧固螺栓压力不当。部分安装或检修人员在导体连接上认为连接螺栓拧得愈紧愈好，其实不然。特别是铝质母线，弹性系数小，当螺母的压力达到某个临界压力值时，若材料的强度差，再继续增加不当的压力，将会造成接触面部分变形隆起，反而使接触面积减少，接触电阻增大，从而影响导体接触效果。（4）选用的导体材料电导率不满足要求，多数属于导体原材料纯度不够。（5）现场的其它因素，比如可能存在安装检修工艺不当，如母线在加工、连接、安装过程中，对母线接触表面处理不到位、不平整、不光滑、没有涂专用电力脂等，导致有效接触面积减少接触电阻增大而发热。因此，电力设备测温越来越得到大家的认可和重视，温度指标也将成为电力系统遥测的重要数据。我公司针对电气设备接点部位的故障隐患，开发了能够及时监测到电气接点温度的产品SKEM6001系列电气接点无线测温系统。该产品采用低功耗设计、无线隔离等技术，具有隔离彻底、安装方便、抗干扰能力强、工作可靠等特点，能很好的解决高电压状态下的温度测量问题。其应用范围广泛，可以实现高低压开关柜触头及接点、刀闸开关、高压电缆中间头、干式变压器、低压大电流柜等电气设备的温度在线监测。1.2、SKEM6001无线测温系统简介SKEM6001无线测温系统采用先进成熟的传感技术和独特先进的无线通讯技术进行高压隔离和信号传输，利用其固有的绝缘性和抗电磁场干扰性能，从根本上解决了高压开关柜内触点运行温度不易监测的难题。具有极高的可靠性和安全性，隔离彻底，价格低廉，安装简便。既可安装到高压开关柜内的触头上，也可在室外高压设备上,数据可直接显示读取,也可无线传输入电力网络系统，实现远程预警功能。该系统具有如下使用特点：（1） 在线测量，实时监测触点温度，数据远程传输至自动化系统；（2） 体积小，等电位单点绝缘安装，不降低电气设备的安全性能；（3） 电屏蔽外壳设计，在强电磁场下稳定工作；（4） 测量点和接收装置无直接联系，无绝缘问题；（5） 采用NTC高精度感温原件，接触式测温，能快速准确地反映测温点温度变化，测量精度达到0.5；（6） 温度有变化即时发送，实时监测，快速反映。温度无变化，1分钟2小时（人为设定）发射一次，低功耗设计延长设备使用寿命；（7） 不受日光或其他光照影响；（8） 安装简便安全，一次完成，无需任何其他操作；（9） 综合价格低，免维护。与其他测温方式比较： (1)普通测温 常规的热电偶、热电阻、半导体温度传感器等测温方式，需要金属导线传输信号，绝缘性能不能保证。SKEM6001无线测温系统具有优异的绝缘性能，能够隔离开关柜的高压，因此能够直接安装到开关柜内的高压触点上，准确测量高压触点的运行温度。 (2)红外测温 红外成像仪无法透过柜门测量内部设备，开关柜运行时必须关闭柜门，导致红外方式无法测量。SKEM6001无线测温系统温度传感器直接安装到带电物体的表面，可在封闭的柜体内直接测量设备温度后，以无线方式传出。(3)光纤测温 光纤式温度测温仪采用光纤传递信号，其温度传感器安装在带电物体的表面，测温仪与温度传感器间用光纤连接。光纤具有易折，易断、不耐高温。积累灰尘后易使绝缘性降低，且在柜内布线难度较大，造价高。SKEM6001无线测温系统没有引线，完全绝缘，造价低廉。二、系统设计依据及实施标准2.1、系统设计原则根据实际应用为出发点，并考虑到系统投资的长期效益，对系统进行优化设计，设计原则如下：(1) 实用性：设计时重点考虑系统的实用性，注重系统的综合能力和总体性能。(2) 可靠性：采用先进成熟的传感技术、数字编码方式的无线传输技术和独特的无线通讯技术进行高压隔离和信号传输，解决了无线信号的相互干扰和数据传输的纠错问题，读数准确，可靠性高。(3) 开放性：考虑到系统投资的长期效益，在线监测系统中各产品符合工业标准以及有关国家标准和行业规约等，满足系统的可扩容性和可移植性。(4) 先进性：系统采用无线、485总线、以太网相结合的通讯方式，使系统的扩展和与其它网络互连变得非常方便，柜内测温，柜外接收，可任意增、减测点达到改造和扩建的目的。2.2、国家有关的设计规范、标准安全防范工程程度与要求 （GA/T75 9 4 ）计算机软件开发规范 （GB8566 88 ）电业安全工作规程 （DL/108 91 ）电磁兼容 试验测量技术 （GB/T 17626）信息技术设备的无线电干扰极限值及测量方法 (GB 9254)电磁兼容 通用标准 工业环境的发射标准 （GB/T117799.4）电磁兼容 通用标准 工业环境中的抗扰 (GB/T17799.2 )2.3、国际有关的设计规范、标准ITU-T：国际电话电报咨询委员会ISO：国际标准化组织IEEE：美国电子与电气工程师协会GB：中华人民共和国国家标准GBJ42-81：工业企业通信设计规范IETE：Internet工程任务小组三、系统技术方案设计说明3.1、系统工作原理及构成 通过无线温度传感器的单片微处理器控制将被测设备温度转换成数字信号，再通过无线发射接收模块传递至无线温度显示仪，微处理器将采集到的温度信息，通过存储芯片送LCD显示器显示，连485通讯模块上传到上位机，上位管理单元可接入自动化管理系统或直接将数据远传至局中心。系统结构图如下：3.2、系统设备组成序号设备名称单位型号数量1温度传感器只SKEM6001-Tn2温度接收显示仪台SKEM6001-Cn4通讯接口软件套TEMPC-SERVER15监控软件套ODS750013.2.1 SKEM6001-C 主控单元无线环境监控系统能够准确自动接收探头传来的测量温度数据，对数据进行准确分析处理，能够实现以下功能:1. SKEM6001-C主机能够准确接受1-120个探头传来的温度数据。2液晶屏能准确显示输出的每只传感器测量的数据，数据显示能够区分出不同开关柜的那一路触头传来的温度数据以便用户能够方便的看出各个测量点的温度值。灵活的配置界面，方便用户操作。3.温度报警，在一组传感器中有一路达到报警值就要报警。报警值可以人工设置，方式为声光报警，温度达到报警界限时，液晶界面显示具体的测温报警点，显示具体的配电柜，测温点。4.温度达到设定温度界限时，驱动相应继电器（常开）接口，可以外接风扇，断路器等，（可以外置其它输出线路），当温度降低到一定温度时能断开电路接口（温度可人工设置）。也可有后台软件远程控制开关接口。5.有6路常开控制接口，可供用户灵活应用。6.无线测温通信主控单元220V交流电直接供电。7.有2组RS485接口，可方便总线的串接，后台软件或其他综保设备可以通过该接口采集温度信号实现集中显示控制。背板接线端子定义说明表1 SKEM6001-C 背板端子定义1X-1CAN_H2X-1YK1A3X-1SCL1X-2CAN_L2X-2YK1B3X-2GND1X-3CAN_H2X-3YK2A3X-3SDA1X-4CAN_L2X-4YK2B3X-4+5V1X-5RXD2X-5YK3A 1X-6TXD2X-6YK3B1X-7GND2X-7YK4A4X-1ACL1X-8GND2X-8YK4B1X-9485B2X-9YK5A4X-3ACN1X-10485A2X-10YK5B1X-11485B2X-11YK6A4X-5PGND1X-12485A2X-12YK6B表2 拨码开关定义：位号功能描述OFFON备注1本地远端控制选择远端本地2预留预留预留3第1路开关控制使能不使能使能4第2路开关控制使能不使能使能5第3路开关控制使能不使能使能6第4路开关控制使能不使能使能7第5路开关控制使能不使能使能8第6路开关控制使能不使能使能 说明：本拨码开关用于设置6路控制开关接口控制方式（远端/本地），各路控制开关接口的使能状态。3.2.2 SKEM6001-T 温度传感器1.低功耗设计，采用3.6V进口耐高温锂电池供电；2.测温范围-55125度，采用高精度传感器；3.采用无线通信方式，将采集的温度以无线形式发送给主机，温度每变化一次，发送一次，温度无变化根据人工设定时间上报，设置范围是1分钟2小时。4.每个测温端具备独立的序列号，最多65536种（避免传感器混淆）；5.外壳全金属设计，形成电磁屏蔽，不受周围金属磁场干扰，在强电磁场情况下稳定工作；6.室内传输距离达到100米，室外传输距离800米(无阻挡)；7.工作频率在433MHZ8.测温的精度控制在0.5（-2085）以内；9.探头使用寿命： 10年；10.最大发射功率：10mW；11.最远传输距离：100m（无阻挡）；（如需更远距离，技术人员可根据现场实地情况，进行无线组网，真正做到远距离传输。）12. 温度传感器外壳尺寸( 61mm*26mm*26mm)3.3、系统特点3.3.1.系统采用分层、分散式结构分层：该系统分为两层：数据采集层（由无线温度传感器和无线温度显示仪组成）、和通讯层、计算机管理层。数据采集层设备负责数据采集。通讯层通过以太网方式将数据传输到计算机管理层，计算机管理层实现站级协调、优化控制和当地监测功能。同时实现与远方调度中心的通信。分布：通讯层以站内无线测温显示仪为对象，面向综合分析变电站对信息的采集要求，分布式配置个独立变电站。各站完全独立，通过先进的以太网通讯技术计算机管理后台相联。分散：数据采集层以站内一次设备的刀闸或连接点为对象，可选择就地安装在所需监测对象上，做到地理位置上的分散。这样分层、分布、分散式的系统具有明显的优点： 提高了系统可靠性，任一部分设备有故障时，只影响局部； 站内甚至没有二次电缆（或仅一根485线），节省了投资，也简化了施工与维护； 提高了系统可扩展性和灵活性，既适用于新建变电站，也适用于老站改造； 数据采集层设备之间无任何连线，提高了一次设备的安全性和可靠性。3.3.2.高可靠性传感器内部经过特殊工艺处理，不但具有良好的绝缘性还具有极强的抗电磁干扰能力，保证了设备运行的可靠性和安全性，不会对一次设备产生任何干扰和影响。3.3.3.免维护性能系统部件在运行时均能进行在线自检，温度传感器在每次测量时会进行自校准。整个测温网络，因采用总线型网络拓朴结构而变得非常有效和可靠。在系统正常运行时无需人工维护，实现无人值班。3.3.4.稳定的测温模块智能测温模块采用无线通讯技术传输温度信号，温度信号从测温模块到通讯模块不需要任何接线，无任何绝缘安全问题，温度传感器能够安装到带电物体的表面，直接测量带电物体的温度。测温准确、可靠，精度高，不受其他因素的影响。3.3.5简便的报警方式温度数据发送时间间隔（1分钟-2小时）和温度报警阀值可由上位机软件设定，上位机直接发下行命令给温度显示仪，温度显示仪以无线方式直接设定和更改温度传感器测量时间间隔和报警值，实现双向智能化，极大方便了工作人员处理不同情况时的监控要求。当发生报警时，监测计算机能自动记录并显示出报警时间、报警测点名称和报警状态，所有的报警信息都被记录在数据库中，以备查阅。3.3.6.传感器超低功耗设计 温度传感器由于安装位置特殊，装上后很难有机会卸下，那么电源效率是设计考虑的关键因素。SKEM6001-T传感器采用超低功耗设计，定时发送与超温报警主动发送相结合，保证了温度超标不漏测。传感器使用电池供电，在半小时发射一次数据时,供电时间为5年,可更换。3.3.7.安装简化SKEM6001无线测温系统独特的设计模式,为系统安装省去了冗长繁琐的连线，也不受时间、安装人员专业技能的限制，简洁方便。现场安装如下：1.温度传感器的安装: 采用专配的不锈钢卡子将传感器固定在电气设备易发热的点（开关触点、电缆接头、母线联结点、发电机和变压器引接线接头、电动机接线盒接头等）具体方法如：将传感器底面和母排完全接触，然后用不锈钢卡子将传感器紧固在母排上，使用卡子可方便传感器更换。2.温度显示仪的安装:柜外任何方便的地方，如墙面、开关柜、控制屏等等（有效距离可达到100米（室内），通过增加无线路由可以延伸无线通讯距离）现场安装图片3.4、技术参数及软件3.4.1.技术参数无线温度传感器频率范围433MHz434.79MHz （免申请）工作电压2.73.6V工作电源低功耗设计，采用3.6V进口耐高温锂电池供电发射功率10dBm发射电流32MA（峰值）睡眠电流6A传输距离100m（室内） ，800m（室外无阻挡）测量范围-55+125测量精度 0.5（-20+85）上报时间间隔可由用户设置（1分钟-2小时可调）,在测量时间间隔内温度超过阈值可主动启动发射上传防水级别IP68封装结构室外密封防水金属外壳电池寿命3-5年（视测量时间间隔而定）外形尺寸62mmX26mmX26mm无线温度监控主控单元频率范围433MHz434.79MHz （免申请）工作电压AC220V(输入范围AC185AC245V)与计算机通信接口RS485 2组/RS232/CAN 2组与后台通信协议ModBus标准协议，（可根据实际应用转换）控制输出接口6组（常开接口）（用户可灵活配置应用）温湿度接口1组（可实时测量本地温湿度，接口数量可扩展）采集数量1-120（传感器）温度报警温度达到报警值（可设定），声光报警终端电池状态实时检测传感器电池状态人机界面LCD（128*64）屏幕显示，设置参数，浏览所有测温点温度数据，有告警时显示对应测温点传输距离100m（室内） ，800m（室外无阻挡）测量范围-55+125测量精度 0.5实时上传可由用户设置（1分钟-2小时可调）,在测量时间间隔内温度变化过快，可主动启动发射上传结构型材外形尺寸212*228*853.4.2.软件功能软件具有在线采集、监测、分析现场温度的功能，并生成温度曲线，保障在高压母线发生事故之前做出处理。主要功能如下：（1）可将采集到的温度数据按所属变电站、开关柜以及线路进行分别显示，方便工作人员对每一级的情况进行掌控。还可将采集到的温度数据以web的形式发布，供企业内部参考使用。数据采用专用服务器存储，管理系统使用微软SQL SERVER2000（2）可设定温度报警阀值。如采集到的温度数据高于此报警阀值，则在客户端弹出报警窗口，提示工作人员采取必要措施。（3）具有直接显示实时温度数据和最高温度数据的功能，也可查询某个时间段的历史数据，并绘制曲线，以图形化的方式反映状态量的变化情况。整个软件简单明了，直观方便，并具有电子地图、时间跟踪，温度趋势分析及打印功能，记录、备份十分方便。（4）可通过软件调节下位机和温度传感器的温度报警阀值和测量时间，采用TCP/IP通讯协议。 该监控软件需要单独定购。软件系统界面如下：监测系统软件主界面温度历史趋势图四、产品的独创性1. 传感器电路与结构特殊设计，可以在强磁场和大电流、高温情况下保持数据稳定，且传输距离不受影响。2. 在保证低功耗情况下传感器发射信号绕射能力强，空旷地传800米-1300米，普通阻挡下可传200米-300米，开关柜内传出可达100米。 3. 温度主控单元安装在柜外任何方便的地方，如墙面等等（有效距离为100米），无须在开关柜门上开孔，实现真正意义上的无线！在低于120个检测点的区域(如变电站)只需一个主控单元即可，增加和移动传感器无需另外加装温度主控单元，扩容灵活，不受分组限制。4. 系统既可通过485直接接入RTU,也可通过现场的GPRS等各种方式远程传输至局控端，并可Web发布。 5. 测温传感器使用电池供电，采用独特的超低功耗设计，在半小时发射一次间隔测量状态下，电池供电时间为5年，且更换简单。6. 现场安装简单灵活，无须布线。 五、使用说明 5.1总体说明:5.1.1.传输距离温度传感器的传输距离在100m800m,请保证在规定的传输距离下使用，避免影响到温度数据的采集。5.1.2.电源接线将主控单元接上AC220V的电源，延时一段时间后液晶显示器时就可以显示是采集到的数据。5.1.3.液晶显示一个数据采集主控单元检测1120个温度点，分配到不同的开关柜，每个开关柜的测温点可以设置成3个、6个、9个、12个测温点，根据用户设定，液晶显示屏上将显示每个开关柜，对应的测温点的温度传感器采集到的温度数据，每一屏显示6组温度数据，可通过按键翻页，显示不同的节点温度。5.1.4.电池供电无线温度传感器采用超大容量电池供电，超低功耗设计，电池使用时间3-5年。本系统上报间隔可任意设置，由于采取温度变化过快时及时上传方式，无须频繁上报，建议上报间隔1小时。5.2按键操作说明:5.2.1.按键定义介绍“设置”：用于切换和确定相关参数设置菜单；“” ：用于数字参数设置时相应数字位加1，切换液晶显示行；“” ：用于数字参数设置时相应数字位减1，切换液晶显示行；“” ：用于数字参数设置时设置位位左移，液晶显示翻页；“” ：用于返回上一级菜单；5.2.2.按键操作介绍:（1）.按“设置”键进入【主菜单】 主菜单包括：【查询菜单】，【设置菜单】，【关于产品】，按“”，“”键选择需要进入的子菜单后，按“设置”键进入；（2）.查询菜单 选择查询菜单，按“设置”键后，显示如上图查询菜单，在查询菜单中按“”，“”键可以选择查询【采集终端数据】，【本地温湿度】，【控制开关状态】。【采集终端数据】：即每个开关柜子，每个测温点的数据 按“”翻到下一页，按“”翻到下一个开关柜测温点数据显示。【本地温湿度】：即本地的温度和湿度采集数据显示 【控制开关状态】：6路遥控接口控制状态 （3）.设置菜单选择设置菜单，按“设置”键后，提示密码输入，输入密码为4位数字，密码