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無線測溫系統(tǒng)在海上石油平臺高壓配電盤的應用
摘 要：海上石油平臺的封閉式中高壓配電盤在平臺電力系統(tǒng)起著十分重要的作用,，通過統(tǒng)計其配電盤的 大部分故障為前期的熱效應引起,，由于配電盤內(nèi)部空間封閉狹小，所以無法進行人工巡查測溫,，這給油田的供電系統(tǒng)埋下了一定的潛在隱患,。因此，基于油田利用ZigBee 無線傳感技術進行實時檢測時配電盤內(nèi)重要節(jié)點的溫度變化,，可提前發(fā)現(xiàn)隱患并采取有效的措施進行預防維護,，從而減少損失。
關鍵詞：ZigBee,；配電盤,；無線測溫；石油平臺
引言
隨著國際油價的上下起伏,，海上石油平臺的產(chǎn)量任務壓力日益增加,，所以，對海上石油平臺電網(wǎng)的穩(wěn)定性要求越來越高,，而海上石油平臺的中高壓配電盤大部分采用全封閉式結構,，全封閉式的高壓配電盤長期處于高負荷的運行狀態(tài),，散熱效果差，易造成熱量集結加劇,，溫升直接損害電氣設備的電氣絕緣能力,，常出現(xiàn)電氣接頭表面氧化腐蝕、緊固螺栓松動,、觸點和母線排連接處老化等問題,，埋下了較大的安全隱患。因此,，如果能有效監(jiān)控中高壓配電盤母排,、電纜接頭,，則可以杜絕因配電盤內(nèi)部過熱而導致的火災,，防止出現(xiàn)大面積停電事故，保證油田的安全,、穩(wěn)定運行,。同時，隨著社會經(jīng)濟和科學技術的發(fā)展,，物聯(lián)網(wǎng)技術實現(xiàn)了飛快發(fā)展,，為電力無線測溫系統(tǒng)的實現(xiàn)提供了可能。
1 *性探討
無線測溫采用了溫度數(shù)據(jù)無線傳輸?shù)姆绞?，利用無線聯(lián)網(wǎng)的方式,，一點對應多點，避免了施工周期長,、施工復雜,、效率低等問題，特別是針對海上石油平臺交通不便,、空間狹小,、空氣潮濕環(huán)境的應用，不僅降低了成本,，而且使測溫系統(tǒng)結構簡單明了,，同時，其測溫模塊具有良好的絕緣性,，不會影響高壓開關柜高,、中壓室本身的絕緣性能，保證了配電盤的正常運行,。無線傳感器因其體積小,，可以方便地安裝在中高壓配電盤觸頭或母排表面，尤其是安裝在設備上容易發(fā)熱故障的區(qū)域,，同時,，無線傳感器能較為準確地反映設備運行時的溫度信息,，并使測量到的溫度數(shù)據(jù)具有很強的實時性，無線測溫系統(tǒng)也具備抗電磁干擾措施,，保證此測溫系統(tǒng)的可靠性,。
2 特點和組成
通過對無線通信藍牙、WiFi,、ZigBee,、UWB、FM 等的比較,，結合海上石油平臺自身環(huán)境的特點,，油田采用iSTM400智能無線測溫裝置系統(tǒng)，其裝置系統(tǒng)是專門開發(fā)于高壓帶電體的運行溫度實時監(jiān)測,，采用接觸式數(shù)字式溫度傳感器,，ZigBee技術無線數(shù)據(jù)傳輸，低功耗設計,、采用取能線圈供電等技術,，真正實現(xiàn)了在線、實時,、智能決策的無線溫度監(jiān)測,，且系統(tǒng)具有高壓隔離、多種告警遠傳手段,、監(jiān)測數(shù)據(jù)后臺智能處理等特點,。
iSTM400智能無線測溫裝置由iSTM400-M總控主機、iSTM-T3接收分機,、iSTM-S3溫度采集模塊構成,，1臺iSTM400-M總控主機可監(jiān)測15臺開關柜。
2.1 iSTM400-M 總控主機
接收iSTM-T3接收分機發(fā)出的信號,，并將接收的信號進行轉換,，并顯示在LED的顯示屏上，直觀顯示斷路器觸頭,、設備和母線溫度的具體位置及名稱,，實時、連續(xù)的溫度監(jiān)測具有報警輸出功能和報警音響,，具備記錄32個事件的SOE功能,，可以在線查詢超溫報警的時間、日期并保存歷史數(shù)據(jù),，數(shù)據(jù)可作為運行經(jīng)驗的積累和事故分析的依據(jù),。此外，還具有溫度和溫升2種顯示模式,，方便用戶查閱和管理,。
2.2 iSTM-T3 接收分機
iSTM-T3接收分機專門應用于iSTM400,，其接收對應開關柜相應的無線測溫采集模塊（測溫傳感器）的實時溫度數(shù)據(jù)，并轉發(fā)至iSTM400-M總控主機,。
2.3 無線溫度采集模塊iSTM-S3
無線傳感器內(nèi)部經(jīng)過特殊工藝處理,，溫度采集模塊由CT電流互感器、濾波整流保護電路,、穩(wěn)壓電路,、溫度測量、通訊電路等組成,，應用于測量開關柜斷路器靜觸頭接點的溫度,，采用 ZigBee無線傳輸方式，傳感器采用高壓側自具電源,，在一次電流≥50A 時均可正常運作,，無需外加電源，具體如圖 1 所示,。
圖 1 無線溫度采集模塊（測溫傳感器）iSTM-S3 安裝示意圖
3 海上石油平臺無線測溫系統(tǒng)的應用
海上石油平臺某油田應用了iSTM400智能無線測溫裝置系統(tǒng),，在停產(chǎn)檢修期間進行施工，總共對VCB101～104,、VCB108～110、VCB112～114,、高壓 PT 柜,、1#PT 柜、2#PT柜等共13面進行了無線測溫采集模塊的安裝,，在VCB105和VCB108內(nèi)的控制室安裝完成iSTM-T3 接收分機,，在主開間上位機機柜內(nèi)安裝完成iSTM400-M總控主機，成功搭建起了覆蓋中高壓母排和觸頭的無線測溫系統(tǒng),，對上下觸點和母排進行溫度的實時監(jiān)測顯示及告警,。某油田無線測溫裝置系統(tǒng)拓撲圖如圖 2 所示。
圖 2 某油田無線測溫裝置系統(tǒng)拓撲圖
通過系統(tǒng)的成功搭建,，iSTM400-M總控主機顯示屏每5s切換1個測溫盤柜,，并循環(huán)顯示，同時,，操作人員也可以設定報警溫度,，一旦測量溫度超過報警溫度，顯示屏會立即發(fā)出報警信號,，并鎖定報警盤柜及溫度顯示,，確保運行人員了解報警盤柜的溫度，采取有效措施防止故障進一步擴大,，同時,，在測溫方面通過現(xiàn)場實際測溫與系統(tǒng)顯示溫度比對,，其誤差在±1 ℃，滿足現(xiàn)場的使用需求,。iSTM400-M總控主機顯示屏顯示數(shù)據(jù)如圖 3 所示,。
圖 3 iSTM400-M 總控主機顯示屏顯示數(shù)據(jù)
4安科瑞無線測溫監(jiān)控系統(tǒng)及產(chǎn)品在開關柜中的應用
4.1應用場景
Acrel-2000T無線測溫監(jiān)控系統(tǒng)，是我司根據(jù)電力設備安全性的要求,，總結國內(nèi)外的研究和生產(chǎn)的先進經(jīng)驗,，專門研制出的新一代無線測溫監(jiān)控系統(tǒng)。本系統(tǒng)具有超溫告警等功能,，可以幫助值班人員盡早發(fā)現(xiàn)問題,，消除隱患，確保電力系統(tǒng)的安全運行,。為電力設備的安全,、經(jīng)濟、可靠運行提供了全新的解決方案,。
4.2主要功能
電氣接點在線測溫裝置適用于高低壓開關柜內(nèi)電纜接頭,、斷路器觸頭、刀閘開關,、高壓電纜中間頭,、干式變壓器、低壓大電流等設備的溫度監(jiān)測,，防止在運行過程中因氧化,、松動、灰塵等因素造成接點接觸電阻過大而發(fā)熱成為安全隱患,，提高設備安全保障,，及時、持續(xù),、準確反映設備運行狀態(tài),，降低設備事故率。
數(shù)據(jù)采集與處理（模擬量,、開關量,、電度、SOE,、定值）
控制操作（斷路器,、隔離開關、分接頭,、復歸）
報警及處理功能（設備狀態(tài)異?；蚬收稀y量值越限，聲音,、顏色,、閃爍）
事件順序記錄SOE（分合閘記錄、保護及自動裝置的動作順序記錄）
遠動功能（為調(diào)度中心提供相關運行數(shù)據(jù)和設備狀態(tài)）
時鐘同步（北斗GPS納秒級,，滿足間隔層子系統(tǒng)標準時鐘誤差不大于1ms）
人機聯(lián)系與運行管理（控制,、查看、數(shù)據(jù)庫定義修改,、報警確認,、二次開發(fā)、事故記錄檢索,、在線設備管理）
與其他設備接口（微機保護,、電力儀表、直流屏,、故障錄波儀,、模擬屏、調(diào)度）
4.3現(xiàn)場圖片
4.4測溫產(chǎn)品選型
5 結束語
海上石油平臺封閉式中高壓配電盤無線測溫系統(tǒng)有效地解決了現(xiàn)有開關柜傳統(tǒng)測溫技術存在的缺陷,，實現(xiàn)了封閉式開關柜發(fā)熱的接點部位和母排整體情況的實時在線監(jiān)測,，避免了因負荷變化而引起的設備過熱，進而造成設備損壞的情況,，達到了在線監(jiān)測的目的,。同時，無線測溫系統(tǒng)的安裝和應用保證了運行人員對封閉式中高壓配電盤運行狀態(tài)的掌握,，實現(xiàn)了檢修人員從計劃檢修到預防性檢修的轉變,，大大降低了非計劃性關停發(fā)生的概率，保證了海上石油平臺電力系統(tǒng)的安全性,、可靠性。
參考文獻
[1]苑舜.高壓開關設備狀態(tài)監(jiān)測與診斷技術［M］.北京：機械工業(yè)出版社,，2001.
[2]劉詩揚,，張樹健海上石油平臺封閉式中高壓配電盤無線測溫系統(tǒng)的應用研究［J］
[3]安科瑞企業(yè)微電網(wǎng)設計與應用手冊.2022.5月版.