王丹丹

安科瑞電氣股份有限公司 上海嘉定 201801

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(zhuǎn)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(zhuǎn)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(cè)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)異常或故障,、測量值越限,，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(zhuǎn)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。