安科瑞 劉邁

　　摘 要：為節(jié)約勞動(dòng)成本,，改善煤礦井下的監(jiān)測狀況，減少人工監(jiān)測的誤差,，提高監(jiān)測系統(tǒng)的智能化和自動(dòng)化水平,利用無線測溫傳感器對(duì)井下高低壓開關(guān)柜內(nèi)部的工作環(huán)境進(jìn)行監(jiān)測,。設(shè)計(jì)的無線測溫系統(tǒng)可實(shí)時(shí)、準(zhǔn)確的進(jìn)行監(jiān)測和預(yù)警,大幅提升監(jiān)測效率,，同時(shí)具有分區(qū)定位功能,，故障預(yù)警更加明確，防治更加到位,。該系統(tǒng)對(duì)井下變電所開關(guān)柜內(nèi)部位的溫度進(jìn)行實(shí)時(shí)在線監(jiān)測,、預(yù)警，為煤礦安全生產(chǎn)提高了保障,。

　　關(guān)鍵詞：井下高低壓開關(guān),；開關(guān)內(nèi)部觸電溫度；高溫點(diǎn)位置預(yù)測預(yù)報(bào),；接觸式溫度傳感器

　　0 引 言

　　變電所是煤礦非常重要的供電設(shè)備,，它們的好壞直接影響煤礦的正常生產(chǎn)及安全運(yùn)營，因此,，很有必要對(duì)變電所進(jìn)行實(shí)時(shí)的在線監(jiān)測,，有利于發(fā)現(xiàn)變電所的故障，并及時(shí)檢修,。

　　目前煤礦采取的措施是人工巡檢,，依靠巡檢人員使用手持式紅外測溫儀對(duì)設(shè)備溫度進(jìn)行檢測，需要人工操作,，不能實(shí)現(xiàn)在線監(jiān)測,，因此采用的檢修方式為定期檢修更換元件。對(duì)于負(fù)荷不是特別大的供電設(shè)備可以采取這種檢修方式,，但對(duì)于負(fù)荷特別大所造成的異常發(fā)熱引起的設(shè)備故障,，根據(jù)國內(nèi)外相關(guān)領(lǐng)域?qū)＜业姆治觯A(yù)期型檢修是比較適合該種設(shè)備的檢修方式之一,。而無線在線監(jiān)測系統(tǒng)可以對(duì)監(jiān)測點(diǎn)的溫度進(jìn)行實(shí)時(shí)在線監(jiān)測,，實(shí)時(shí)顯示當(dāng)前溫度，通過數(shù)據(jù)分析預(yù)測觸點(diǎn)的故障趨勢(shì)和溫度變化率,，保存與分析歷史數(shù)據(jù)和異常數(shù)據(jù),，當(dāng)溫度超時(shí)能及時(shí)報(bào)警，并準(zhǔn)確提供電纜,、觸點(diǎn)等的故障部位,，這是實(shí)現(xiàn)預(yù)期型檢修方式的重要途徑。

　　1 井下高低壓開關(guān)無線測溫系統(tǒng)方案

　　1.1 系統(tǒng)組成

　　井下高低壓開關(guān)無線測溫系統(tǒng)包括礦用隔爆型測溫主機(jī),、無線溫度傳感器以及井上系統(tǒng)監(jiān)控主機(jī)等,。

　　考慮井下的工作環(huán)境，測溫主機(jī)采用隔爆型，可實(shí)現(xiàn)多通道下的光轉(zhuǎn)換,，為直觀了解其運(yùn)行狀況,，設(shè)置有多種預(yù)警指示燈，系統(tǒng)精度更高且分辨率更強(qiáng),；提供網(wǎng)口,、串口、USB等多種接口方式,，可以將監(jiān)測數(shù)據(jù)通過礦上已有的通訊監(jiān)控網(wǎng)絡(luò)傳輸?shù)降孛?，從地面進(jìn)行遠(yuǎn)程監(jiān)控。

　　所用溫度傳感器響應(yīng)時(shí)間短,，監(jiān)測精度高,，結(jié)構(gòu)合理，可有效保障系統(tǒng)的穩(wěn)定運(yùn)行,。系統(tǒng)的相關(guān)技術(shù)參數(shù)如表1所示,。

1.2方案對(duì)象

　　針對(duì)陽煤集團(tuán)一礦井下吳家掌配電室、二中央配電室,、丈八三區(qū)配電室,、紅簡溝配電室、十四采區(qū)配電室,、十三采區(qū)配電室,、三區(qū)輔助軌道巷配電室、陽坡堰配電室90臺(tái)高壓配電裝置(540個(gè)點(diǎn))的溫度情況,，實(shí)現(xiàn)實(shí)時(shí)在線監(jiān)測預(yù)警及高溫點(diǎn)位置預(yù)測預(yù)報(bào),。

　　1.3系統(tǒng)架構(gòu)及特點(diǎn)

　　該系統(tǒng)抗電磁干擾能力強(qiáng)，可適應(yīng)在惡劣的電磁環(huán)境下對(duì)設(shè)備的溫度進(jìn)行監(jiān)測,，同時(shí)數(shù)字傳感和通訊技術(shù)的應(yīng)用使系統(tǒng)更加中心,。各系統(tǒng)間分工明確，密切配合,，共同保障系統(tǒng)的穩(wěn)定運(yùn)行,，其結(jié)構(gòu)如圖1所示。

　　系統(tǒng)特點(diǎn)：①測溫傳感器安裝在高電壓,、強(qiáng)電磁干擾及高密封的環(huán)境中,，測溫傳感器具有高絕緣、抗電磁干擾等性能,。為了使用維護(hù)方便,，傳感器還應(yīng)具有低功耗、耐高溫,、安裝簡單、使用壽命長等特點(diǎn),。②利用數(shù)據(jù)分析技術(shù),，實(shí)現(xiàn)歷史數(shù)據(jù)的儲(chǔ)存和查詢,，對(duì)比分析和趨勢(shì)分析，并進(jìn)行診斷,。能對(duì)設(shè)備的異常事件自動(dòng)報(bào)警和進(jìn)行一定的故障判斷,。③本系統(tǒng)可與配電室內(nèi)的監(jiān)控系統(tǒng)，遠(yuǎn)方監(jiān)控中心,，安防監(jiān)控系統(tǒng)等子系統(tǒng),，實(shí)現(xiàn)聯(lián)動(dòng)操作，構(gòu)建了設(shè)備與設(shè)備之間的信息聯(lián)絡(luò)和共享平臺(tái),。④本系統(tǒng)采用目前無線傳感技術(shù)實(shí)現(xiàn)煤礦變電所溫度監(jiān)測的安全檢測系統(tǒng),，將變電所的監(jiān)測情況同時(shí)反映到一個(gè)界面來實(shí)現(xiàn)實(shí)時(shí)在線監(jiān)測進(jìn)行分析。系統(tǒng)通過MODBUS總線網(wǎng)絡(luò),、以太網(wǎng),、無線WiFi、GPS等多種方式傳輸數(shù)據(jù),，方便與現(xiàn)有自動(dòng)化系統(tǒng)連接,。

　　1.4項(xiàng)目方案實(shí)施

　　陽煤一礦井下高壓配電柜測溫項(xiàng)目涉及8個(gè)配電室共計(jì)8套測溫主機(jī)。具體分布情況如表2所示,。

1.5傳感器的安裝方法及位置

　　系統(tǒng)所用無線溫度傳感器采用LTU32無源UHF RFID溫度傳感芯片,，與傳統(tǒng)溫度傳感器芯片相比，更加綠色環(huán)保,，具有身份識(shí)別,、實(shí)時(shí)傳遞位置信息和檢測數(shù)據(jù)的功能⑥,特殊的內(nèi)部電路設(shè)計(jì)使傳感器在高溫環(huán)境下的檢測能力更加穩(wěn)定，可適應(yīng)復(fù)雜的煤礦井下工作環(huán)境,，為煤礦安全生產(chǎn)提供保障,。

　　根據(jù)現(xiàn)場的實(shí)際情況，也為了便于配電柜的后期維護(hù),，考慮將傳感器的安裝設(shè)計(jì)成可拆卸式的方法,，用環(huán)氧樹脂膠將傳感器緊密粘貼于動(dòng)觸頭表面上。此方法既能準(zhǔn)確測出負(fù)載相的實(shí)時(shí)溫度,，也利于后期檢修設(shè)備時(shí)而不損壞傳感器,。

　　2應(yīng)用情況

　　根據(jù)科研項(xiàng)目設(shè)定的各項(xiàng)目標(biāo)，針對(duì)性進(jìn)行了大量的應(yīng)用試驗(yàn),，對(duì)各項(xiàng)預(yù)定功能逐一進(jìn)行驗(yàn)證,。

　　本系統(tǒng)對(duì)陽煤集團(tuán)一礦井下配電室高開進(jìn)行監(jiān)測監(jiān)控。對(duì)井下高低壓開關(guān)進(jìn)行溫度測量,，主要溫度測量點(diǎn)位于開關(guān)本體與開關(guān)殼體的接觸點(diǎn)(即動(dòng)靜觸頭接合面),、開關(guān)出線電纜頭、開關(guān)母線接頭等位置。監(jiān)測范圍包括紅簡溝配電室14臺(tái),、吳家掌配電室14臺(tái),、楊坡堰配電室12臺(tái)、十四采區(qū)配電室12臺(tái),、十三采區(qū)配電室12臺(tái),、丈八三區(qū)配電室8臺(tái)、三區(qū)輔助軌道巷配電室6臺(tái),、二中央配電室12臺(tái)高開進(jìn)行監(jiān)測,；共計(jì)540個(gè)測溫點(diǎn)，90套傳感器,、8套測溫主機(jī),。且分別在每個(gè)配電室放置1個(gè)測溫主機(jī)，開關(guān)柜溫度實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)由測溫主機(jī)通過井下環(huán)網(wǎng)傳輸至井上服務(wù)端,。由服務(wù)端對(duì)井下各個(gè)配電室開關(guān)柜的溫度進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)測,、記錄、分析,。

　　井下高低壓開關(guān)無線測溫系統(tǒng)可以24h不間斷對(duì)各個(gè)測溫點(diǎn)進(jìn)行測量,。在地面主控室的工作人員可設(shè)定測溫系統(tǒng)的高溫報(bào)警值，當(dāng)被檢測設(shè)備超過設(shè)定溫度值時(shí),，系統(tǒng)能夠自動(dòng)預(yù)警(當(dāng)溫度超過設(shè)定值60℃時(shí)提醒調(diào)度工作人員此開關(guān)所帶動(dòng)力設(shè)備有超負(fù)荷傾向),、報(bào)警(當(dāng)開關(guān)溫度超過設(shè)定值90℃時(shí)，產(chǎn)生報(bào)警信號(hào)通知調(diào)度和相關(guān)工作人員負(fù)荷超限,，及時(shí)處理相關(guān)故障),并將這些信息存儲(chǔ)到數(shù)據(jù)庫中,，工作人員便可提前到故障地點(diǎn)(開關(guān))實(shí)地查看，并采取相應(yīng)措施,，預(yù)防事故的發(fā)生,。

　　通過試驗(yàn)運(yùn)行實(shí)現(xiàn)了高低壓開關(guān)內(nèi)關(guān)鍵位置的溫度監(jiān)測，提前預(yù)防開關(guān)過熱引起的開關(guān)斷電,、燒毀等事故,，提高井下供電系統(tǒng)的可靠性。

　　測溫系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)功能如下：①報(bào)警功能,。超溫報(bào)警和同一處A,、B、C三相溫度不平衡報(bào)警,。超溫報(bào)警具有預(yù)警和報(bào)警2級(jí)標(biāo)準(zhǔn),，報(bào)警限值由用戶設(shè)定。②系統(tǒng)界面顯示,。為一次系統(tǒng)圖上顯示各點(diǎn)溫度,、報(bào)警信息,。系統(tǒng)各個(gè)溫度接收器定期(如1～30min)上傳溫度數(shù)據(jù)。③歷史數(shù)據(jù)查詢,?？蛇x擇查詢歷史數(shù)據(jù)的類型，即歷史曲線,、歷史值、月*高溫度,，同時(shí)可現(xiàn)場查詢?nèi)我庖粋€(gè)測溫點(diǎn)的溫度數(shù)據(jù),，以及查詢的年度、月份和天數(shù),。數(shù)據(jù)庫至少可保存1a歷史數(shù)據(jù),，并可查詢*近1個(gè)月每個(gè)溫度點(diǎn)的歷史數(shù)據(jù)，同時(shí)方便導(dǎo)出到EXCEL表格,。④顯示溫度實(shí)時(shí)監(jiān)測,。實(shí)時(shí)溫度曲線繪制每個(gè)監(jiān)測點(diǎn)溫度的當(dāng)日實(shí)時(shí)曲線，實(shí)現(xiàn)溫度數(shù)據(jù)曲線圖和列表分析,。⑤測溫?cái)?shù)據(jù)信息可進(jìn)行遠(yuǎn)傳共享,。可融入綜自系統(tǒng),，將溫度數(shù)據(jù)與綜自系統(tǒng)集成,、集中顯示、報(bào)警,。⑥故障報(bào)警及記錄查詢(可根據(jù)故障類型,、時(shí)間、部位等進(jìn)行查詢),。

　　3應(yīng)用場所

　　適合在泛在電力物聯(lián)網(wǎng),、鋼廠、化工,、水泥,、數(shù)據(jù)中心、醫(yī)院,、機(jī)場,、電廠、煤礦等廠礦企業(yè),、變配電所等電力設(shè)備的溫度監(jiān)測,。

　　4系統(tǒng)結(jié)構(gòu)

溫度在線監(jiān)測系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖

　　5系統(tǒng)功能

　　測溫系統(tǒng)主機(jī)Acrel-2000T安裝于值班監(jiān)控室，可以遠(yuǎn)程監(jiān)視系統(tǒng)內(nèi)所有開關(guān)設(shè)備運(yùn)行溫度狀態(tài),。系統(tǒng)具有以下主要功能：

　　溫度顯示：顯示配電系統(tǒng)內(nèi)每個(gè)測溫點(diǎn)的實(shí)時(shí)值,，也可實(shí)現(xiàn)電腦WEB/手機(jī)APP遠(yuǎn)程查看數(shù)據(jù),。

　　溫度曲線：查看每個(gè)測溫點(diǎn)的溫度趨勢(shì)曲線。

　　運(yùn)行報(bào)表：查詢及打印各測溫點(diǎn)時(shí)間的溫度數(shù)據(jù),。

　　實(shí)時(shí)告警：系統(tǒng)能夠?qū)Ω鳒y溫點(diǎn)異常溫度發(fā)出告警,。系統(tǒng)具有實(shí)時(shí)語音報(bào)警功能，能夠?qū)λ惺录l(fā)出語音告警,，告警方式有彈窗,、語音告警等，還可以短信/APP推送告警消息,，及時(shí)提醒值班人員,。

　　歷史事件查詢：能夠溫度越限等事件記錄進(jìn)行存儲(chǔ)和管理，方便用戶對(duì)系統(tǒng)事件和報(bào)警進(jìn)行歷史追溯,，查詢統(tǒng)計(jì),、事故分析等。

　　6系統(tǒng)硬件配置

　　溫度在線監(jiān)測系統(tǒng)主要由設(shè)備層的溫度傳感器和溫度采集/顯示單元,，通訊層的邊緣計(jì)算網(wǎng)關(guān)以及站控層的測溫系統(tǒng)主機(jī)組成,，實(shí)現(xiàn)變配電系統(tǒng)關(guān)鍵電氣部位的溫度在線監(jiān)測。

　　7結(jié) 語

　　傳統(tǒng)的電力傳感監(jiān)測系統(tǒng)主要是基于電子式傳感器,，存在可靠低,，不能實(shí)時(shí)在線顯示，同時(shí)容易受到環(huán)境溫度,、濕度和電磁干擾,，易漂移，重復(fù)性和長期穩(wěn)定性很差,。因此,，采用目前比較無線測溫傳感技術(shù)，實(shí)現(xiàn)煤礦變電所溫度實(shí)時(shí)在線監(jiān)測,。與傳統(tǒng)的電力傳感監(jiān)測系統(tǒng)相比,，該系統(tǒng)具有以下優(yōu)勢(shì)：①系統(tǒng)采用無源傳感器感知溫度信息，本質(zhì)安全,，穩(wěn)定性高,；②該系統(tǒng)的溫度信息通過無線信號(hào)傳輸，不受電磁干擾,，防潮濕,；③系統(tǒng)響應(yīng)時(shí)間更短，監(jiān)測范圍更廣泛,，適應(yīng)惡劣工作環(huán)境的能力更強(qiáng),，靈敏度更高，系統(tǒng)的穩(wěn)定性和可靠性更好,；④該系統(tǒng)設(shè)計(jì)合理,，占用空間小,，現(xiàn)場布置簡便，監(jiān)測預(yù)警范圍廣,，抗輻射和抗電磁干擾性能好,；⑤該系統(tǒng)可實(shí)現(xiàn)單線多點(diǎn)測量，系統(tǒng)容量大,、復(fù)用能力強(qiáng),。

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