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钢铁集团变电所无线测温

发布时间:2021-09-06      点击次数:76

1 项目概述

集团项目,现场共有28个变压器,现需要对高压接线点、低压接线点、变压器铁芯、变压器低压侧线圈、变压器高压侧线圈进行温度监测、报警以便及时发现故障隐患,并指导用户进行排查。

2 用户需求

2.1 集中监控要求

监控系统的监控服务器设在值班室内,作为中心监控主站,专门负责对各发热节点进行温度监控。整个监控系统以计算机主站为核心,对变电所内高低压进出线关键电气节点温升进行集中监控。

整个监控系统分为四层,即现场设备层、网络通讯层、监控管理层和平台管理层,现场设备层主要通过无线温度传感器采集变电所内高低压进出线关键电气节点温升情况。

网络通讯层用于将传感器采集过来的温升数据进行解析、处理,并进一步上传至监控管理层以及平台管理层。

监控管理层用于本地显示变电所内高低压进出线关键电气节点温升情况以及基本电气参数。

平台管理层部署于监控中心,通过无线测温系统查询分析监视监测点温度数据变化情况,并将监测数据和事件实时推送到画面上,方便管理部门对监测点的进行实时监控及管理。

各间隔级单元相互独立,不相互影响,增强整个系统的可靠性和可用性。

2.2 现场监控要求

对变压器高低压进出线回路线缆温度、变压器铁芯和线圈温度进行实时监测,其具体要求如下:

1、每台变压器的高压进线和低压出线的接线处需测温;

2、变压器铁芯、低压侧线圈、高压侧线圈需测温。

3、变压器室内安装测温收发器,用于接收传感器温度信息,并将数据通过现场总线进一步上传。

2.3 硬件要求

1、应采用具有标准化设计、功能分布、结构分布、开放性好的成熟产品。系统所采用的主要部件,应为在国际市场上占有一定比例的产品,能适应电力工业应用环境,并具有较好的技术支持。

2、利用冗余硬件、自诊断和抗干扰等措施达到高可靠性。

3、应该减少设备类型,即外围设备、微处理器、电气模块、输入输出接口等模块的类型和尺寸限制到较少,以减少扩建的麻烦和所需备件的费用。

4、所有的处理模块的元件应该清楚的标明,并且有适当的诊断指示。

5、一个元件故障不引起误动作、误操作,一个单元故障不影响其他单元。

3 方案设计原则

本方案综合考虑用户需求,集成Acrel-2000无线测温系统Acrel-2000无线测温系统接入整个项目共28台变压器(清单如下),实现变电所安全的智能化管理。

1 项目概述

莱钢集团项目,现场共有28个变压器,现需要对高压接线点、低压接线点、变压器铁芯、变压器低压侧线圈、变压器高压侧线圈进行温度监测、报警以便及时发现故障隐患,并指导用户进行排查。

2 用户需求

2.1 集中监控要求

监控系统的监控服务器设在值班室内,作为中心监控主站,专门负责对各发热节点进行温度监控。整个监控系统以计算机主站为核心,对变电所内高低压进出线关键电气节点温升进行集中监控。

整个监控系统分为四层,即现场设备层、网络通讯层、监控管理层和平台管理层,现场设备层主要通过无线温度传感器采集变电所内高低压进出线关键电气节点温升情况。

网络通讯层用于将传感器采集过来的温升数据进行解析、处理,并进一步上传至监控管理层以及平台管理层。

监控管理层用于本地显示变电所内高低压进出线关键电气节点温升情况以及基本电气参数。

平台管理层部署于监控中心,通过无线测温系统查询分析监视监测点温度数据变化情况,并将监测数据和事件实时推送到画面上,方便管理部门对监测点的进行实时监控及管理。

各间隔级单元相互独立,不相互影响,增强整个系统的可靠性和可用性。

2.2 现场监控要求

对变压器高低压进出线回路线缆温度、变压器铁芯和线圈温度进行实时监测,其具体要求如下:

1、每台变压器的高压进线和低压出线的接线处需测温;

2、变压器铁芯、低压侧线圈、高压侧线圈需测温。

3、变压器室内安装测温收发器,用于接收传感器温度信息,并将数据通过现场总线进一步上传。

2.3 硬件要求

1、应采用具有标准化设计、功能分布、结构分布、开放性好的成熟产品。系统所采用的主要部件,应为在国际市场上占有一定比例的产品,能适应电力工业应用环境,并具有较好的技术支持。

2、利用冗余硬件、自诊断和抗干扰等措施达到高可靠性。

3、应该减少设备类型,即外围设备、微处理器、电气模块、输入输出接口等模块的类型和尺寸限制到最少,以减少扩建的麻烦和所需备件的费用。

4、所有的处理模块的元件应该清楚的标明,并且有适当的诊断指示。

5、一个元件故障不引起误动作、误操作,一个单元故障不影响其他单元。

3 方案设计原则

本方案综合考虑用户需求,集成Acrel-2000无线测温系统Acrel-2000无线测温系统接入整个项目共28台变压器(清单如下),实现变电所安全的智能化管理。

序号

变压器名称

变压器个数

备注

1

1#主变

1


2

2#主变

1


3

ED整流变

3


4

UR整流变

3


5

E整流变

1


6

UF整流变

3


7

加热炉动力变26T

1


8

加热炉泵房动力变24T

1


9

3#冷锯动力变

1


10

冷床去动力变22T

1


11

精整区动力变21T

1


12

冷锯动力变19T

1


13

BD励磁整变13T

1


14

BD辅传动整流变14T

1


15

UR/E/UF励磁整流变15T

1


16

UR/E/UF辅传动整变16T

1


17

精整区辅传动整流变17T

1


18

冷床矫直区辅传动整流变18T

1


19

轧区动力变20T

1


20

主传动同步变28T

1


21

加热炉动力变25T

1


22

矫直区动力变23T

1


序号

变压器名称

变压器个数

备注

1

1#主变

1


2

2#主变

1


3

ED整流变

3


4

UR整流变

3


5

E整流变

1


6

UF整流变

3


7

加热炉动力变26T

1


8

加热炉泵房动力变24T

1


9

3#冷锯动力变

1


10

冷床去动力变22T

1


11

精整区动力变21T

1


12

冷锯动力变19T

1


13

BD励磁整变13T

1


14

BD辅传动整流变14T

1


15

UR/E/UF励磁整流变15T

1


16

UR/E/UF辅传动整变16T

1


17

精整区辅传动整流变17T

1


18

冷床矫直区辅传动整流变18T

1


19

轧区动力变20T

1


20

主传动同步变28T

1


21

加热炉动力变25T

1


22

矫直区动力变23T

1


序号

变压器名称

变压器个数

备注

1

1#主变

1


2

2#主变

1


3

ED整流变

3


4

UR整流变

3


5

E整流变

1


6

UF整流变

3


7

加热炉动力变26T

1


8

加热炉泵房动力变24T

1


9

3#冷锯动力变

1


10

冷床去动力变22T

1


11

精整区动力变21T

1


12

冷锯动力变19T

1


13

BD励磁整变13T

1


14

BD辅传动整流变14T

1


15

UR/E/UF励磁整流变15T

1


16

UR/E/UF辅传动整变16T

1


17

精整区辅传动整流变17T

1


18

冷床矫直区辅传动整流变18T

1


19

轧区动力变20T

1


20

主传动同步变28T

1


21

加热炉动力变25T

1


22

矫直区动力变23T

1


共计


28






                

本次工程的方案设计过程中,我们遵循的基本原则:先进、可靠、实用、安全。

3.1先进性

方案针对用户需求,采用计算机监控自动化系统。监控计算机实时不间断的采集温度监测装置的数据,并对数据进行分析,以各种图形界面显示在人机界面。当系统检测到有事故发生或者采集到的数据超出设定的范围,系统会按照设定的方式作出告警,并把对事件的分析结果告知值班人员,减少工程巡视、降低事故发生率,实现整个系统高度的自动化功能和无人值班模式

3.2可靠性

可靠性包括3个方面,即终端设备层设备的可靠性、通讯网络的可靠性以及监控系统的可靠性。

1、设备的可靠性:温度监控装置均采用工业级芯片,所有开入通过光电隔离。能适应恶劣的环境。产品电磁兼容性能测试通过国家要求最严酷等级。快速瞬变电脉冲群抗干扰、高频抗干扰、静电放电抗扰度、辐射电磁场抗扰度、冲击(浪涌)抗扰度、电磁场感应的传导骚扰抗扰度和工频磁场的抗扰度性能均通过国家检测机构的认证。终端设备层设备的功能执行完全独立,所有功能的执行均不依赖网络来完成。

2、通讯网络的可靠性:通讯网络部件都采用工业级产品,通讯管理机采用嵌入式系统,实时多任务操作系统。以太网交换机等其它网络组件都能在工业级的环境下工作,抗干扰性能高,环境适应性强。RS485总线更是应用的工业现场总线,简单可靠。全部部件均可即插即拔,维护要求不高,这些都可靠的保证通信网络的稳定运行。

3、监控系统的可靠性。监控系统计算机采用高性能工控机,监控软件在设计上运行CPU负载率低,监控软件具备自诊断和自恢复功能。系统在工程现场运行具有很高的可靠性,其平均无故障时间主要设备大于20000小时,系统总体大于17000小时,事件正确记录率100%。

3.3 开放性

监控系统可以作为主站,可以满足和其它的系统互联,比如上级调度系统。此外,系统内置了国内外主流电力设备的通讯规约,可以方便与其它智能化设备连接。

3.4 安全性

具有完善的用户管理功能,避免越权操作。系统的控制采用多级口令,配置不同的控制权限,只有允许的操作才能被执行,避免越权操作。

3.5 可维护性

  系统的硬件、软件设备便于维护,各部件都具有自检和联机诊断校验的能力。网络通讯硬件采用市场通用的大众化产品,可替换性强,兼容性好,不需要专业的维护水平即可使用和维护。

4 参照标准

本方案遵循的国家标准有:

NB/T 42086-2016 无线测温装置技术要求

GB 50052    供配电系统设计规范

GB 50053    20kV及以上变电所设计规范

GB 50054    低压配电设计规范

GB 50059    35~110kV变电所设计规范

GB 50060    3~110kV高压配电装置设计规范

GB/T 50062  电力装置的继电保护和自动装置设计规范

GB/T 50063  电力装置的电测量仪表装置设计规范

DL /T 5103   35kV~220kV无人值班变电站设计规程

DL/T 5137   电测量与电能计量装置设计技术规程

JGJ16-2008  民用建筑电气设计规范

5 方案设计

5.1 总体方案设计

1、每台变压器的高压进线和低压出线的接线处安装无线测温传感器,用于监测线缆发热节点的温度,每台变压器6个测温点,如下图:

  

高压进线接线处                         低压出线接线处

2、变压器铁芯、低压侧线圈、高压侧线圈安装PT100有线测温传感器,用于监测变压器温度,每台变压器3个测温点。如下图:

 

3、变压器室内安装测温收发器,用于接收传感器温度信息,并将数据通过现场总线进一步上传;

4、每台变压器均配置一台主体监控模块,主体监控模块采用人机界面的方式,用于实

时显示每个回路温度状况,并通过局域网将数据进一步上传。

5.2 系统结构

系统采用分层、分布式系统结构,纵向分为三层:监控层、通讯网络层现场控制层。系统使用高可靠性工业控制计算机及软、硬件系统,高性能的现场总线技术及网络通信技术,整个系统运行安全、稳定可靠、使用维护方便。

监控包括工程师站和远动通信站,包含监控计算机、网络交换机、打印机、UPS以及Acrel-2000电力监控软件,设于值班室内,作为调度、运行及专业人员的人机交互窗口,以图形显示等各种方式对系统运行状况进行实时监视。通讯网络层包括通讯管理机、无线通讯转换器等设备。现场控制层包括安装在现场的无线测温传感器等。


5.3 现场控制层设备

根据用户需求,我们为本工程配置的主要终端设备层设备为安科瑞电气股份有限公司的无线温度收发器ATC400 、无线测温传感器ATE300、有线温度传感器PT100和温度巡检仪ARTM-8,具体配置清单如下:

序号

变压器名称

变压器数量

无线测温传感器ATE300

无线测温收发器ATC400

有线测温传感器PT100

温度巡检仪
ARTM-8

备注

1

1#主变

1

6

1




2

2#主变

1

6

1




3

ED整流变

3

18

1

9

1


4

UR整流变

3

18

1

9

1


5

E整流变

1

6

1

3

1


6

UF整流变

3

18

1

9

1


7

加热炉动力变26T

1

6

1

3

1


8

加热炉泵房动力变24T

1

6

1

3

1


9

3#冷锯动力变

1

6

1

3

1


10

冷床去动力变22T

1

6

1

3

1


11

精整区动力变21T

1

6

1

3

1


12

冷锯动力变19T

1

6

1

3

1


13

BD励磁整变13T

1

6

1

3

1


14

BD辅传动整流变14T

1

6

1

3

1


15

UR/E/UF励磁整流变15T

1

6

1

3

1


16

UR/E/UF辅传动整变16T

1

6

1

3

1


17

精整区辅传动整流变17T

1

6

1

3

1


18

冷床矫直区辅传动整流变18T

1

6

1

3

1


19

轧区动力变20T

1

6

1

3

1


20

主传动同步变28T

1

6

1

3

1


21

加热炉动力变25T

1

6

1

3

1


22

矫直区动力变23T

1

6

1

3

1


合计


28

168

22

78

20


 

5.3.1 无线测温传感器ATE300

在线测温主要是针对高低压开关柜内电缆接头、断路器触头等电气连接点的温度进行监测,防止在运行过程中因氧化、松动、灰尘等因素造成接点接触电阻过大而发热成为安全隐患,提升设备安全保障,及时、持续、准确反映设备运行状态,降低设备事故率。

无线测温传感器ATE300直接安装于变压器室内高低压端连接发热节点,通过无线射频技术将测温数据发送到收发器,再由收发器将数据送至测温终端显示,测温终端可组网将数据传输到监控系统。

产品性能特点:

测温范围-45-125

传感器测量精度:-20℃~125℃范围精度±2℃,-45℃~-20℃范围精度±4

通讯距离空旷200m

启动电流:8A

CT无源感应取电,免维护

温升模式:收发器自带环境温度传感器,可结合环境温度变化设定温差节温告警值

分离式测温探头,精准测量节点温度

无源测温传感器采用捆绑式安装:


1 —— 无源测温传感器主体

2 —— 温度探头,用扎带固定在测温处

3 —— 扎带,用于固定传感器主体

4 —— 取电合金片,用于感应取电

现场安装示意如下图所示:


ATC400是一款带有一路485接口的温度收发器,可同时接收240个ATE300传感器发射的数据,并将采集到的数据通过485总线上传到监控中心。 

外形尺寸(单位mm)


技术参数

 

5.3.3 温度巡检仪ARTM-8

产品介绍


技术参数


测温范围

-200+600

 

5.4通讯网络层

网络通讯层设备主要是工业串口服务器等设备。

串口服务器采用ZLAN系列,ZLAN系列是一款基于工业物联网架构设计的工业级软硬件一体化设备。产品采用嵌入式软硬件一体化结构,用于解决设备数据到平台的安全传输和协议对接,为工业物联网云平台数据安全联网提供终端和网络解决方案。

 网关硬件标配具有110M/100M以太网口、 2 RS485\可复用232,软件支持工业协议转换、多通道上传、工程备份和远程管理、数据断线存储等。满足较高的系统应用配置,可以满足复杂的工业现场环境,尤其适用于设备局部集中、站点较离散分布的联网云平台应用项目。

技术特点:

Ø 2个串口都支持RS232RS485RS4223 种串口。

Ø 2个串口可独立全双工工作,互不干扰。

Ø 支持扩展功能,最多可扩展为 8 串口。

Ø 丰富的指示灯,每个串口有独立的 tcp 连接指示和数据活动指示。

5.5监控管理层

通讯管理层设备包括用于变配电室内本地显示的无线测温主体监控模块以及监控中心值班室监控服务器,其中配电室内本地显示的无线测温主体监控模块采用ARTM100集中显示装置,ARTM100集中显示装置,可嵌入式安装于配电柜,也可以独立安装与数据采集箱内,用于将分散的温度信息集中采集,并将温度数据集中显示,同时将数据进一步上传;管理人员可以在变电所通过人机界面查看温度情况。具体功能如下:

温度显示:触摸屏上电进入工作状态后,默认即为“实时温度"界面,再此界面可观察到各节点采集的温度   

定值设置:用户登录后,可以通过“定值设置"菜单设置无线温度传感器组的高温告警值,当测得温度值超出设定值时,触摸屏显示告警并且蜂鸣器鸣叫。 

报警信息:进入“当前报警"界面,显示的是当前告警发生情况;若要查看所有历史告警,进入“历史报警"界面。在“当前报警"界面查看实时发生的报警,有报警时,此界面显示出报警提示,并且蜂鸣器鸣叫,在蜂鸣器鸣叫时,点击确认报警,蜂鸣器会停止鸣叫,同时报警提示的字颜色会变为蓝色,当报警故障消除后,报警提示会消失。 

监控中心值班室监控服务器,负责完成对整个监控系统的数据采集、处理、显示和监视功能。  

6 系统功能

6.1 实时监测

安科瑞Acrel-2000无线温度在线监测系统人机界面友好,能够在配电一次图中直观显示各测温节点的温度数据,及有关故障、告警等状

用于变压器的测温,在方案实施时,图形会改成变压器图形  

6.2 详细温度查询

查询各间隔各监测节点实时温度曲线、历史温度曲线,并可以查看24小时温度的趋势曲线

6.4 实时报警

安科瑞Acrel-2000无线温度在线监测系统具有高温报警、超温跳闸事故告警,当出现事故或预警时,弹窗提醒,并发出声音或闪光(需配置音响、闪光设备及驱动装置)。 

注:用于变压器的测温,在方案实施时,图形会改成变压器图形

6.5 历史事件查询

安科瑞Acrel-2000无线温度在线监测系统能够对高温告警、超温跳闸等事件进行存储和管理,方便用户对系统事件和报警进行历史追溯,查询统计、事故分析

6.6 用户权限管理

安科瑞Acrel-2000无线温度在线监测系统为保障系统安全稳定运行,设置了用户权限管理功能。通过用户权限管理能够防止未经授权的操作(如遥控的操作,数据库修改等)。可以定义不同级别用户的登录名、密码及操作权限,为系统运行、维护、管理提供可靠的安全保障。

配置触摸屏时,用户在触摸屏登录后,可以通过“定值设置"菜单可设置无线温度传感器组的高温告警值,当测得温度值超出设定值时,触摸屏显示告警并且蜂鸣器鸣叫;不配置模拟屏时可以通过在线监测后台进行无线温度传感器组的高温告警值设置。

6.7 定值设置

配置触摸屏时,用户在触摸屏登录后,可以通过“定值设置"菜单可设置无线温度传感器组的高温告警值,当测得温度值超出设定值时,触摸屏显示告

  

6.8 数据转发

安科瑞Acrel-2000无线温度在线监测系统可以根据需要设置需要转发的数据,采用Modbus RTUModbus TCPCDTIEC-60870-103IEC-60870-104等协议,第三方系统实现数据交换。

 











                                  

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