摘 要:為節(jié)約勞動成本,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)的智能化和自動化水平,利用無線測溫傳感器對井下高低壓開關(guān)柜內(nèi)部的工作環(huán)境進行監(jiān)測。設(shè)計的無線測溫系統(tǒng)可實時、準(zhǔn)確的進行監(jiān)測和預(yù)警,大幅提升監(jiān)測效率,同時具有分區(qū)定位功能,故障預(yù)警更加明確,防治更加到位。該系統(tǒng)對井下變電所開關(guān)柜內(nèi)重點部位的溫度進行實時在線監(jiān)測、預(yù)警,為煤礦安全生產(chǎn)提高了保障。
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)及安全運營,因此,很有必要對變電所進行實時的在線監(jiān)測,有利于第一時間發(fā)現(xiàn)變電所的故障,并及時檢修。
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設(shè)備溫度進行檢測,需要人工操作,不能實現(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,但對于負(fù)荷特別大所造成的異常發(fā)熱引起的設(shè)備故障,安科瑞電氣廠家13+77-+44//30-99-2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)可以對監(jiān)測點的溫度進行實時在線監(jiān)測,實時顯示當(dāng)前溫度,通過數(shù)據(jù)分析預(yù)測觸點的故障趨勢和溫度變化率,保存與分析歷史數(shù)據(jù)和異常數(shù)據(jù),當(dāng)溫度超限時能及時報警,并準(zhǔn)確提供電纜、觸點等的故障部位,這是實現(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、無線溫度傳感器以及井上系統(tǒng)監(jiān)控主機等。
考慮井下的工作環(huán)境,測溫主機采用隔爆型,可實現(xiàn)多通道下的光轉(zhuǎn)換,為直觀了解其運行狀況,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;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)降孛妫瑥牡孛孢M行遠(yuǎn)程監(jiān)控。
所用溫度傳感器響應(yīng)時間短,監(jiān)測精度高,結(jié)構(gòu)合理,可有效保障系統(tǒng)的穩(wěn)定運行。系統(tǒng)的相關(guān)技術(shù)參數(shù)如表1所示。
1.2方案對象
針對陽煤集團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臺高壓配電裝置(540個點)的溫度情況,實現(xiàn)實時在線監(jiān)測預(yù)警及高溫點位置預(yù)測預(yù)報。
1.3系統(tǒng)架構(gòu)及特點
該系統(tǒng)抗電磁干擾能力強,可適應(yīng)在惡劣的電磁環(huán)境下對設(shè)備的溫度進行監(jiān)測,同時數(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)定運行,其結(jié)構(gòu)如圖1所示。
系統(tǒng)特點:①測溫傳感器安裝在高電壓、強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。②利用數(shù)據(jù)分析技術(shù),實現(xiàn)歷史數(shù)據(jù)的儲存和查詢,對比分析和趨勢分析,并進行診斷。能對設(shè)備的異常事件自動報警和進行一定的故障判斷。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),實現(xiàn)聯(lián)動操作,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。④本系統(tǒng)采用目前無線傳感技術(shù)實現(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)測情況同時反映到一個界面來實現(xiàn)實時在線監(jiān)測進行分析。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)有自動化系統(tǒng)連接。
1.4項目方案實施
陽煤一礦井下高壓配電柜測溫項目涉及8個配電室共計8套測溫主機。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,安科瑞電氣廠家直供13+77-+44//30-992具有身份識別、實時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、高效生產(chǎn)提供保障。
根據(jù)現(xiàn)場的實際情況,也為了便于配電柜的后期維護,考慮將傳感器的安裝設(shè)計成可拆卸式的方法,用環(huán)氧樹脂膠將傳感器緊密粘貼于動觸頭表面上。此方法既能準(zhǔn)確測出負(fù)載相的實時溫度,也利于后期檢修設(shè)備時而不損壞傳感器[-2。
2應(yīng)用情況
根據(jù)科研項目設(shè)定的各項目標(biāo),針對性進行了大量的應(yīng)用試驗,對各項預(yù)定功能逐一進行驗證。
本系統(tǒng)對陽煤集團一礦井下配電室高開進行監(jiān)測監(jiān)控。對井下高低壓開關(guān)進行溫度測量,主要溫度測量點位于開關(guān)本體與開關(guān)殼體的接觸點(即動靜觸頭接合面)、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、吳家掌配電室14臺、楊坡堰配電室12臺、十四采區(qū)配電室12臺、十三采區(qū)配電室12臺、丈八三區(qū)配電室8臺、三區(qū)輔助軌道巷配電室6臺、二中央配電室12臺高開進行監(jiān)測;共計540個測溫點,90套傳感器、8套測溫主機。且分別在每個配電室放置1個測溫主機,開關(guān)柜溫度實時數(shù)據(jù)由測溫主機通過井下環(huán)網(wǎng)傳輸至井上服務(wù)端。由服務(wù)端對井下各個配電室開關(guān)柜的溫度進行實時監(jiān)測、記錄、分析。
井下高低壓開關(guān)無線測溫系統(tǒng)可以24h不間斷對各個測溫點進行測量。在地面主控室的工作人員可設(shè)定測溫系統(tǒng)的高溫報警極限值,當(dāng)被檢測設(shè)備超過設(shè)定溫度值時,系統(tǒng)能夠自動預(yù)警(當(dāng)溫度超過設(shè)定值60℃時提醒調(diào)度工作人員此開關(guān)所帶動力設(shè)備有超負(fù)荷傾向)、報警(當(dāng)開關(guān)溫度超過設(shè)定值90℃時,安科瑞電氣廠家直供13+77-+44//30-992產(chǎn)生報警信號通知調(diào)度和相關(guān)工作人員負(fù)荷超限,及時處理相關(guān)故障),并將這些信息存儲到數(shù)據(jù)庫中,工作人員便可提前到故障地點(開關(guān))實地查看,并采取相應(yīng)措施,預(yù)防事故的發(fā)生。
通過試驗運行實現(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)實現(xiàn)功能如下:
①報警功能。超溫報警和同一處A、B、C三相溫度不平衡報警。超溫報警具有預(yù)警和報警2級標(biāo)準(zhǔn),報警限值由用戶設(shè)定。
②系統(tǒng)界面顯示。為一次系統(tǒng)圖上顯示各點溫度、報警信息。系統(tǒng)各個溫度接收器定期(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,同時可現(xiàn)場查詢?nèi)我庖粋€測溫點的溫度數(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個月每個溫度點的歷史數(shù)據(jù),同時方便導(dǎo)出到EXCEL表格。
④顯示溫度實時監(jiān)測。實時溫度曲線繪制每個監(jiān)測點溫度的當(dāng)日實時曲線,實現(xiàn)溫度數(shù)據(jù)曲線圖和列表分析。⑤測溫數(shù)據(jù)信息可進行遠(yuǎn)傳共享??扇谌刖C自系統(tǒng),將溫度數(shù)據(jù)與綜自系統(tǒng)集成、集中顯示、報警。⑥故障報警及記錄查詢(可根據(jù)故障類型、時間、部位等進行查詢)。
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)每個測溫點的實時值,也可實現(xiàn)電腦WEB/手機APP遠(yuǎn)程查看數(shù)據(jù)。
- 溫度曲線:查看每個測溫點的溫度趨勢曲線。
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,不能實時在線顯示,同時容易受到環(huán)境溫度、安科瑞電氣廠家直供13+77-+44//30-992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),實現(xiàn)煤礦變電所溫度實時在線監(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: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傳輸,不受電磁干擾,防潮濕;③系統(tǒng)響應(yīng)時間更短,監(jiān)測范圍更廣泛,適應(yīng)惡劣工作環(huán)境的能力更強,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)可實現(xiàn)單線多點測量,系統(tǒng)容量大、復(fù)用能力強。