KP2000-T接头温度无线监测及预警系统.doc

K KP P2 20 00 00 0 T T 接接头头 温温度度 无无线线监监测测 及及预预警警 系系统统 1 概述 1 1 1 背景 1 1 1 1 电力设备发热的普遍性和危害性 1 1 1 2 电力设备温度监测的迫切性 1 1 1 3 国内电力设备测温的现状 1 1 2 应用范围 2 1 3 系统组成 2 1 4 性能特征 2 2 技术参数 2 2 1 机械及环境参数 2 2 2 额定电气参数 3 2 3 主要技术指标 3 2 3 1 无线接收通信有效距离 3 2 3 2 测温范围 3 2 3 3 测温误差 3 2 3 4 KP2000 T 无线测温装置工作电流 3 2 3 5 KP2000 T 无线测温装置适应电压等级 3 2 3 6 工作温度 30 80 3 2 3 7 工作湿度 5 95 3 2 3 8 电磁兼容 3 2 3 9 绝缘试验 3 2 3 10 通信接口 4 3 软件工作原理 4 3 1 KP2000 T 无线温度监测系统结构 4 3 2 KP2000 T 无线测温装置 5 3 2 1 实时采集模块 5 3 2 2 无线信号收发模块 5 3 2 3 可编程存储器 5 3 2 4 时钟芯片 6 3 2 5 电源管理模块 6 3 3 KP2000 T 无线接收管理终端 6 3 3 1 供电方式 6 3 3 2 无线信号收发模块 6 3 3 3 可编程存储器 7 3 3 4 通讯管理模块 7 3 4 后台监控系统 KP2000 T 无线温度监测及预警系统软件说明书 1 0 7 产品技术说明书 3 4 1 监测显示功能 7 3 4 2 温度越限告警功能 7 3 4 3 历史数据功能 7 3 4 4 无线测温装置设置 7 KP2000 T 接头温度无线监测及预警系统实施案例 8 KP2000 T 接头温度无线监测及预警系统软件说明书 1 0 1 数据采样和存储程序 10 2 设备配置和数据管理程序 10 2 1 变电站配 置 11 2 2 测温装置配置 11 2 3 通信故障管理 12 2 4 越限信息管理 13 2 5 历史数据管理 14 2 6 数据曲线管理 14 3 数据 实时 监视程序 15 4 信息告警程序 17 5 通讯转发程序 19 产品技术说明书 1 KP2000 TKP2000 T 接头温度无线监测及预警系统接头温度无线监测及预警系统 1 1 概述概述 1 11 1 背景背景 1 1 11 1 1 电力设备发热的普遍电力设备发热的普遍性和危害性性和危害性 由于生产快速发展和人民生活水平的提高 对电力的需求也不断增加 对 电力的安全运行显得尤为重要 温度是考证一次设备正常运行的一个重要参数 电力设备连接部位 由于气候冷热变化 设备基础变化 加工工艺 设备受到 环境污染 严重超负荷运行 触点氧化等原因造成压接不紧 压力不够 触头 接触部分发生变化 最终导致接触电阻增大 在电流通过时 温度升高 从而 引起设备老化 绝缘下降 严重的还能触发电弧短路 烧坏设备 扩大设备损 坏范围 降低设备使用寿命 甚至容易引起一次设备起火爆炸 尤其是活动刀 闸的动 静触头部分更加严重 故障率高 这些都时时刻刻威胁电力设备的安 全运行 据不完全统计 目前国内的众多电力公司 发电公司如 广东 浙江 河北 四川 辽宁 甘肃 江西 等省市均不同程度地出现了变电站开关柜 封闭母线 隔离开关 电缆头等设备由于绝缘老化或接触不良而造成温度变化 异常 进而引发事故的的现象 2003 年山西省阳泉市盂县 220kv 变电站和 2004 年的大同北郊 220kv 变电站的 220kv 的高压隔离开关的动静触头都由于接触不 好长期发热 没有及时发现 最终导致动静触头烧毁变形 引起两次重大事故 导致大面积停电 直接和间接的经济损失都达上千万元 电力设备的发热现象 已经引起电力运行部门的高度重视 1 1 21 1 2 电力设备温度监测的迫切性电力设备温度监测的迫切性 随着经济的快速发展 电力的需求也在不断增加 现在人们的生活每时每 刻都离不开对电的需求 每次的电力故障都扰乱人们的正常生活和工作 安全 供电具有相当的重要性 对电力一次设备的安全运行显得尤为重要 而温度是 考察一次设备安全运行的一个重要参数 对电力一次设备的温度监测就具有迫 切性 1 1 31 1 3 国内电力设备测温的现状国内电力设备测温的现状 这些设备是高压带电设备 发热点不便检测且难以发现 但是能严重影响 着电力系统的可靠供电和安全运行 1 定期用热像仪或点温仪对设备进行检测 而热像仪和点温仪只能检 测当时的温度 不能实现实时监测和及时告警 在巡检过程中巡检人员责 任心 巡检时间间隔 测量角度 测量部位都极难掌握 这样造成很多设 备测温不准 出现误测 漏测以及误差较大 问题不能被及时发现和处理 往往等到问题扩大造成损伤时才发现 已经造成巨大的经济损失 2 光纤有线测温 是用光纤传导的方式进行温度监测 由于光纤要和 感温一起紧贴在被测物体表面 而被测物体的表面都是高压部分 这样对 光纤的本身和使用的环境要求很严格 光纤本身的绝缘是要老化 光纤还 不能受到环境的污染 光纤的弯曲度是有限制的 安装也不方便 总之使 产品技术说明书 2 用光纤有线测温对电力设备的安全运行本身就存在安全隐患 3 红外线测温 是通过红外线信号接收设备接收来自一次设备上的红 外线信号来测量温度 这种方法测量的温度值误差较大 而且受到外界的 环境的干扰影响较大 如阳光及其它的热源的影响 且造价特别昂贵 本公司根据电力系统运行的特点研发了电力设备连接点 刀闸动静触头 电缆头温度智能无线温度监测系统 可实时有效的监测电力设备连接部位温 度变化情况 本系统感温元件紧贴在被测物体的表面 它能真实地反映设备 的实时温度 对运行设备没有任何影响 当设备的运行温度超过预设告警温 度值时 系统自动告警 运行部门及时采取适当的措施 避免由于温度升高 而引起设备故障 保证电网安全可靠运行 1 21 2 应用范围应用范围 KP2000 T 接头温度无线监测及预警系统对电力设备 特别是高压电力设备 各连接部位的温度变化情况进行有效的全天候实时监视 实现对电网运行的自 动化监控 使得的技防和人防完美结合 保障电网运行的安全 1 31 3 系统组成系统组成 KP2000 T 接头温度无线监测及预警系统包括以 KP T 无线测温装置为主体 的温度采集装置 以 KP2000 T 无线接收管理终端为主体的无线接收发射控制装 置 光电隔离驱动器和温度监测采集工具软件为主体的显示和数据管理软件组成 KP H T 无线测温装置适用于 35KV 以下的高压电路 1 41 4 性能特征性能特征 KP T 无线测温装置能够实现宽范围的温度 20 300 采集 KP T 无线测温装置适用于宽范围的电流要求 高压安装装置与低压装置之间通信采用无线发射接收方式 有效提高系 统的安全性能 通信距离 80m KP T 无线测温装置能够满足各个测试点 的安装需要 响应速度快 故障告警时间 1s 完善的事件报文处理 可以进行文字和语音告警 并能够对数据保存 友好的人机界面 汉字显示 打印 能够对历史数据进行查询 删除 和绘制曲线操作 后台通信方式灵活 配有 RS232 RS 485 通信接口 可选双绞线 光纤 或以太网 KP2000 T 管理终端在有效无线接收范围内可同时管理 500 个 KP T 无线 测温装置 安装方便 维护量小 简单实用 操作简单 2 2 技术参数技术参数 2 12 1 机械及环境参数机械及环境参数 KP2000 T 无线接收管理终端尺寸 144mm 90mm 72mm 产品技术说明书 3 KP2000 T 无线测温装置尺寸 根据具体需要设计 正常工作温度 10 60 极限工作温度 30 80 贮存及运输 30 80 2 22 2 额定电气参数额定电气参数 KP2000 T 无线接收管理终端交 直流电源 220V 110V 允许偏差 15 20 频 率 50Hz 5 KP2000 T 无线测温装置过载能力 根据不同电流范围不同 功 耗 0 6mW 2 32 3 主要技术指标主要技术指标 2 3 12 3 1 无线接收通信有效距离无线接收通信有效距离 KP2000 T 无线测温装置室外安装 80m KP2000 T 无线测温装置开关柜内安装 20m 2 3 22 3 2 测温范围测温范围 20 300 2 3 32 3 3 测温误差测温误差 3 2 3 42 3 4 KP2000 TKP2000 T 无线测温装置工作电流无线测温装置工作电流 5A 3000A 根据用户要求调节范围 2 3 52 3 5 KP2000 TKP2000 T 无线测温装置适应电压无线测温装置适应电压等级等级 220KV 以下 2 3 62 3 6 工作温度 工作温度 30 80 30 80 2 3 72 3 7 工作湿度 工作湿度 5 95 5 95 2 3 2 3 8 8 电磁兼容电磁兼容 快速瞬变干扰试验符合国标 GB T 14598 10 的规定 脉冲群干扰试验符合国标 GB T 14598 13 的规定 产品技术说明书 4 2 3 92 3 9 绝缘试验绝缘试验 绝缘试验符合国标 GB T14598 3 93 6 0 的规定 2 3 102 3 10 通信接口通信接口 RS 232 RS 485 通信接口 可选光纤或双绞线接口 或光纤以太网接口 通信规约可选择为电力行业标准 DL T630 1997 规约 通信速率可调 3 3 软件工作原理软件工作原理 3 13 1 KP2000 TKP2000 T 接头温度无线监测及预警系统结构示意图接头温度无线监测及预警系统结构示意图 KP2000 T 接头温度无线监测及预警系统统结构图如图 3 1 1 所示 图 3 1 1 KP2000 T 接头温度无线监测及预警系统结构图 KP2000 TKP2000 T 接头温度无线监测及预警系统在物理上和功能上均采用分层分布 式结构 保证了系统组态的灵活性和功能配置方便性 系统整体上分为采集层 收集层 监测层三层 采集层与收集层之间采用无线通讯方式 收集层与监测层采用通讯网络线 相连 系统还充分考虑了远传调度端 实现远端监测 其通过光纤通讯网 PCM 将 数据传至调度端 采集层的无线测温装置将感温元件采集到温度通过无线通讯的方式发送给 收集层的无线接收管理终端 无线接收管理终端将各无线测温装置温度数据进 行数据处理 处理后通过 RS 232 RS485 及数据线传给监测层本地计算机 本地 计算机同时经过光纤通道网转发给调度端监测计算机 计算机对数据进行管理 并定时存储于数据库 根据用户设置的周期对实时数据库中相应点进行记录 产品技术说明书 5 形成历史数据库 能够提供分 时 日曲线显示 报表打印 记录温度越线时 间及数值等 发出告警信号 无线接收管理终端具有管理 500 台以下无线测温装置的功能 当无线测温 装置数量超过 500 台时需使用两台无线接收管理终端 此时两台无线接收管理 终端需要通过一台通讯管理机将全部无线测温装置信息上送至监测层计算机 3 23 2 KP2000 TKP2000 T 无线测温装置无线测温装置 采集层由多个无线测温装置组成 无线测温装置安装于电力设备连接部分 它主要负责温度的数据采集及发 送工作 工作电源依靠电流互感器或太阳能电池 图 3 2 1 KP2000 T 无线测温装置结构图 3 2 13 2 1 实时采集模块实时采集模块 实时采集模块使用 4 路 12bit 的 A D 转换器 确保采集精度 采集模块 可同时采集 2 个连接部位点的温度 装置内蓄电池电压 采集互感器或太阳能 供电电压 温度采集器 是根据金属铂在温度变化时自身电阻值将随之改变的特性 而应用于温度测量 同时利用恒流源 电流 Iout 0 134V R 将电阻信号转换成 电压信号 其与电压的转换关系公式为 Vtep Iout Rpt 采用的温度传感器具 宽范围的阻值变化 从而能够保证温度采用的宽范围 3 2 23 2 2 无线信号收发模块无线信号收发模块 通过无线发射装置的射频发射接收器来实现无线信号的发送和接收 将电 气连接处的温度 蓄电池的电压 互感器或太阳能电池供电电压等信息 通过 无线发射模块发送给无线接收管理终端 射频发射接收器具有低的工作电压要 求 多选择的发射频率 抗干扰性能好 产品技术说明书 6 3 2 33 2 3 可编程存储器可编程存储器 可编程存储器主要用来存储硬件工作所需要的控制程序 可编程存储器能 够进行多次的擦除和写操作 低工作电源的 CMOS 技术 短的读写时间 从而能够 保证多次调试程序的需要 3 2 43 2 4 时钟芯片时钟芯片 采用精度高的时钟芯片来实现其他工作芯片所需时钟 保证各项工作的稳定 时钟芯片实时的 CMOS 时钟 低电源工作管理 基于晶体震荡频率下能够提供年 月日时分秒记时 能够确保温度采样的实时性 3 2 53 2 5 电源管理模块电源管理模块 本系统采用电流互感器或太阳能电池 蓄电池联合供电的方式 增大了 供电的可靠性和连续性 在程序设计上对蓄电池采用了节电管理模式 可以 充分延长蓄电池的使用寿命 互感器供电可以根据用户的需要 进行设计 能够满足不同电路电流等级的要求 确保系统能够长期持续正常的工作 3 33 3 KP2000 TKP2000 T 无线接收管理终端无线接收管理终端 无线接收管理终端接收无线测温装置的信息 并通过 RS485 总线转发给后台 监测系统 并且可通过站端通讯管理机将温度数据传至调度端 在调度段能实 时掌握温度变化数据 避免无人站无法监测连接部位的温度情况 一个无线接 收管理终端在有效无线接收范围内可管理 500 多台无线测温装置 图 3 3 1 KP2000 T 无线接收管理终端结构图 3 3 13 3 1 供电方式供电方式 无线接收管理终端采用交直流 220V 电压供电 能够适合于任何场合的装置 安装需要 产品技术说明书 7 3 3 23 3 2 无线信号收发模块无线信号收发模块 通过射频发射接收器向无线测温装置发送命令和接收数据 是无线接收管理 终端与无线测温装置之间数据传输和通信的主要手段 能够很好的提高操作的 安全性 射频发射接收器具有低的工作电压要求 多选择的发射频率 抗干扰 性能好 3 3 33 3 3 可编程存储器可编程存储器 可编程存储器主要用来存储硬件工作所需要的控制程序 可编程存储器能 够进行多次的擦除和写操作 低工作电源的 CMOS 技术 短的读写时间 从而能够 保证多次调试程序的需要 3 3 43 3 4 通讯管理模块通讯管理模块 采用标准的 RS232 RS485 总线通信串口 易扩展 组网方便 能够方便进 行远程监视 通过 RS232 RS485 串口 将无线接收管理终端转发的数据传递给 后台计算机 在后台运行的温度采样检测工具软件对数据进行显示告警 同时 可以对无线测温装置进行操控 3 43 4 后台监控系统后台监控系统 KP2000 TKP2000 T 接头温度无线监测及预警系统软件说明书 接头温度无线监测及预警系统软件说明书 1 01 0 KP2000 T 接头温度无线监测及预警系统软件说明书 1 0 是对变电站中 的某些关键设备如操作刀闸 连接件的接头等的运行温度进行采样监控 对设 备出现高温运行的情况后进行报警 为电力公司及时提供消除设备隐患的依据 避免由于温度升高而造成设备损坏的事故等 确保设备健康运行 温度采样监 测工具软件功能主要分为采样监监测功能和数据管理功能 3 4 13 4 1 监测显示功能监测显示功能 实时显示监测部位的温度数据并保存告警温度时间 温度数据 保存数据 可达一年 3 4 23 4 2 温度越限告警功能温度越限告警功能 当监测部位的温度数据超过设备预设值时发出语音告警和文字告警信号 3 4 33 4 3 历史数据功能历史数据功能 监测部位的温度历史数据可绘制成运行曲线 并能查询和打印 3 4 43 4 4 无线测温装置设置无线测温装置设置 无线测温装置名称编号的编写 参数的定义和管理 产品技术说明书 8 KP2000 T 接头温度无线监测及预警系统实施案例接头温度无线监测及预警系统实施案例 山西晋中地区榆次供电局山西晋中地区榆次供电局 110KV 西郊变电站西郊变电站 产品技术说明书 9 图图 1 KP2000 T 接头温度无线监测及预警系统实施结构图接头温度无线监测及预警系统实施结构图 产品技术说明书 10 图图 2 KP2000 T 接头温度无线监测及预警系统接头温度无线监测及预警系统 KP H 型无线测温度装置安装图型无线测温度装置安装图 产品技术说明书 11 KP2000 T 接头温度无线监测及预警系统软件说明书 1 0 KP2000 T 接头温度无线监测及预警系统软件主要用于对变电站中关键设备 的温度进行采样监视 可以预防高压设备长期运行在高温下而损坏的情况 从 而保障供电局的供电安全性 KP2000 T 接头温度无线监测及预警系统 1 0 版本目前主要由四个模块组成 数据采样和存储程序 设备配置和数据管理程序 数据监视程序和信息告警程 序 Microsoft Server 2000 数据库用来存储设备配置和管理数据 下面分别对每 个模块进行一个较为详细的说明 1 1 数据采样和存储程序 数据采样和存储程序 数据采样和存储程序是一个无界面的程序 它的主要作用是和变电站中的温 度监测设备进行通讯 采集每个温度监测点的实际温度 并根据不同的情况对 采样的数据进行不同的处理 它为数据监视程序提供监视的实时数据 为信息 告警程序提供不同的告警数据 同时它也将不同的信息保存到数据库中 2 2 设备配置和数据管理程序设备配置和数据管理程序 设备配置和数据管理程序的主要功能是为用户提供设备配置和数据管理功 能 程序界面如下图所示 整个程序由 6 个主要的窗口组成 按照它们的功能分为两个主要的部分 设备配置和数据管理 其中设备配置中包括 变电站 和 测温装置 配置 数据管理中包括 通讯故障 越限信息 历史数据 和 数据曲线 管理 设备配置和数据管理的快捷窗口如下所示 产品技术说明书 12 设备配置数据管理 2 1 变电站配置 在变电站窗口中用户可以添加 编辑 删除和更新所需要监视的变电站的信 息 2 2 测温装置配置 产品技术说明书 13 在测温装置窗口中 用户可以为多个变电站的测温装置的参数进行相应的配 置 首先用户在 设备配置表名称 下拉框中选择相应的变电站后 就可以对 该变电站的测温装置进行配置了 当用户用鼠标点击 添加 按钮后 出现如下的添加测温 装置窗口 用户输入对应的信 息按 确定 按钮即可添加一 个测温装置记录了 如果用户 按 取消 按钮 则不会添加 这个测温装置记录到数据库中 当用户在表格中选中一个测温装置记录后 用户选择 编辑 按钮后 在下 面出现的编辑窗口中可以对选中的记录进行相应的编辑 当用户选择 删除 按钮后 则将选中的记录从数据库中删除 2 3 通讯故障管理 通讯故障窗口中显示的是整个系统中发生通讯故障的历史数据和时间 产品技术说明书 14 用户可以根据自己的要求对变电站的通讯故障数据进行查询 同时可以对选 中的数据记录进行删除 2 4 越限信息管理 越限信息窗口中显示的是测温装置所监测到变电站设备温度高于正常温度的 记录 越限等级分为一级越限 二级越限和三级越限三个级别 越限温度可 根据需要设定 产品技术说明书 15 用户可以根据自己的需要对变电站的测温装置温度越限情况进行查询 同时 可以对选中的记录进行删除 2 5 历史数据管理 历史数据显示的是变电站中测温设备每隔 10 分钟所记录的设备温度值 用 户可以根据自己的需要对变电站的测温装置历史数据情况进行查询显示 它可 以反映变电站中设备工作的历史情况 2 6 数据曲线管理 数据曲线窗口为测温装置的工作情况提供了一个更为直观的显示方式 在数 据曲线窗口中一次可以显示一个变电站中多个测温装置的采样数据 首先用户用户选择菜单中的 选择曲线 菜单 项后 出现下面的曲线选择窗口 用户在该窗口中 可以选择相应的变电站 相应的时间和测温装置后 按确定后就可以在曲线窗口中显示出相应的数据曲 线 下图显示一个选中的测温装置在某一天的历史数 据曲线 产品技术说明书 16 当用户用鼠标选择窗口右边的某一条数据曲线名称后 按下鼠标右键后在 弹出的快捷菜单中 用户可以对该条数据曲线进行不同的操作 用户选择 隐藏 菜单项后 可以将该条曲线隐藏 用户选择 显示 菜单项后 可以将该条隐藏的曲线显示 用户选择 删除 菜单项后 可以将该条曲线从曲线途中删除 用户选择 属性 菜单项后 可以在下面弹出的窗口中对该条曲线的属性 进行配置 用户在当前窗口为曲线窗口时 可以通过选择 曲线 菜单中的 曲线打 印 菜单项后 就可以对去想进行打印 3 3 数据 实时 监视程序 数据 实时 监视程序 数据 实时 监视程序主要是以表格方式显示变电站中测温装置所采集到 的温度 并且根据该温度来判断变电站设备的工作情况 程序的主界面如下 产品技术说明书 17 监视窗口分为两个主要部分 一个是 变电站 子窗口 它显示每一个变 电站的名称 用户用鼠标双击