高壓開關(guān)柜觸頭及電纜中間接頭溫度在線監(jiān)測技術(shù)方案書

一、綜述

    高壓開關(guān)柜在運行過程中，開關(guān)的動靜觸頭、母線連接頭等部位因長期負荷較大、老化等原因會導致接觸電阻過大而發(fā)熱，若不及時進行處理，最終可能會因過熱造成火災和大面積停電事故的發(fā)生。對其進行溫度實時監(jiān)測，能使運維人員及時發(fā)現(xiàn)問題并采取相應措施，避免經(jīng)濟損失和安全事故的發(fā)生。

電纜在各種基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)中（例如：發(fā)電廠、開關(guān)室，電機等）充當著重要能源輸送角色。電纜電流過荷或電纜接頭接觸不良異常發(fā)熱到最后發(fā)生火災，它是一個漸變過程。所以，為做到對用電環(huán)境全天候監(jiān)測，我們必須從早期防范開始，那么，最有效的技術(shù)手段就是從供電電纜測溫入手，直接切入事件的關(guān)鍵點，通過監(jiān)測電纜工作溫度是否異常來警示整個用電系統(tǒng)環(huán)境是否處于安全狀態(tài)。

現(xiàn)場情況及需求分析

二、現(xiàn)場情況分析

    現(xiàn)場有一座110KV變電站，在其下面有兩座35KV變電站，110KV變電站和35KV變電站之間有高壓電纜連接，并有電纜中間接頭需要測溫，在35KV 配電室需要對開關(guān)柜觸頭進行溫度在線監(jiān)測?，F(xiàn)場需求圖如下：

 

三、技術(shù)方案

3.1 變電站內(nèi)的測溫系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖

  

    開關(guān)柜觸頭溫度監(jiān)測采用無線溫度傳感器，通過無線溫度監(jiān)測器收集溫度后傳到后臺監(jiān)控軟件ZRMSCADA，實現(xiàn)數(shù)據(jù)實時查看和報警功能。

    無線溫度傳感器安裝在小車斷路器梅花觸頭后面的觸臂上。

   

    電纜中間接頭溫度通過電纜溫度傳感器采集溫度，電纜溫度監(jiān)測器將溫度傳到后臺監(jiān)控軟件ZRMSCADA，實現(xiàn)數(shù)據(jù)實時查看和報警功能。

 3.2現(xiàn)場布置示意圖

 

 

 3.3系統(tǒng)優(yōu)點

兩個變電站的后臺監(jiān)控數(shù)據(jù)可以通過網(wǎng)絡共享，可以相互查詢數(shù)據(jù)，通過安裝監(jiān)控客戶端，在一個變電站可以同時監(jiān)控兩個變電站的監(jiān)控畫面。

電纜溫度監(jiān)測器的測溫總線可以達到1000米，可掛接溫度傳感器數(shù)量達到128個。

開關(guān)柜無線溫度監(jiān)測采用自取電無線溫度傳感器，由小CT磁飽和技術(shù)由一次電流感應出電源，電流保持在5安-5000安之間，感應電源即可不間斷提供給傳感器穩(wěn)定的工作電壓，消除了電池供電需要停電更換的弊端，大大減少了維護工作量。

四、技術(shù)參數(shù)

4.1電纜溫度傳感器

本系統(tǒng)采用美國DALLAS 公司推出的一種可組網(wǎng)的數(shù)字式溫度傳感器（DTS-4），它體積小，電壓適用范圍寬（3～5V），只有一個數(shù)據(jù)輸入/輸出口，屬于單總線專用芯片之一。被測溫度值直接以“單總線”的數(shù)字方式傳輸，大大提高了系統(tǒng)的抗干擾能力。一條測溫電纜最多能帶128個溫度傳感器，最長距離為1000米。測溫總線電纜采用防水阻燃兩芯屏蔽雙絞線，規(guī)格型號：RVVSP2*0.75mm2 。

 

溫度傳感器技術(shù)參數(shù)：

項目	值
溫度測量范圍	-55℃～+127℃
測溫精度	±0.5℃
封裝	不銹鋼金屬殼封裝，防水，抗電磁干擾。
數(shù)據(jù)傳輸接口	單總線數(shù)字信號傳輸
外形尺寸	51mm*26mm*12mm
與溫度監(jiān)測器傳輸距離	最遠1000米

4.2電纜溫度監(jiān)測器（型號：DCT－4）

 

具有極高的可靠性和安全性。監(jiān)測器主機的LED數(shù)碼顯示屏循環(huán)顯示出每個探測點的溫度值，通過RS485方式上傳到監(jiān)控計算機，方便運行人員能夠?qū)﹄娎|溫度進行準確地巡檢，對電纜運行狀態(tài)能夠及時地掌握。

一臺監(jiān)測器最多可帶128個溫度傳感器。測溫總線最長距離1000米。

   

電纜溫度監(jiān)測器的性能指標：
項目	值
工作電壓	交流220VAC
工作溫度	-40℃～+85℃
顯示分辨率	0.1℃
通訊方式	RS-485串口
報警輸出	1個（無源接點）250VAC、0.6A或24VDC、5安
外形尺寸

 

4.3無線溫度傳感器

   采用小CT磁飽和技術(shù)由一次電流感應出電源，電流保持在5安-5000A之間，感應電源即可不間斷提供給傳感器穩(wěn)定的工作電壓，消除了電池供電需要停電更換的弊端，大大減少了維護工作量。

 

無線溫度傳感器性能指標：
項目	值
測溫元件	數(shù)字集成溫度傳感器
測溫范圍	-55℃～+125℃
測溫誤差	小于0.5 ℃
測溫分辨率	±0.1℃
接口方式	無線數(shù)字通訊接口
發(fā)送頻率	12S發(fā)送一次
供電方式	小CT取電

 

 

4.4無線溫度監(jiān)測器   

無線溫度監(jiān)測器性能指標：
項目	值
測點容量	128個
報警輸出	1個（無源接點）250Vac,0.6A或24Vdc,5安
通訊接口	RS-485
通訊規(guī)約	Modbus-RTU規(guī)約
工作電壓	交流220VAC,  220V DC(無需電源適配器)
掛裝式尺寸	195×128×72（mm）
盤裝式尺寸	90×90×100（mm）

4.5  ZRMSCADA溫度監(jiān)測系統(tǒng)軟件

 

               ZRMSCADA主界面                            

 

ZRMSCADA溫度監(jiān)測系統(tǒng)軟件具有下列功能：

數(shù)據(jù)通訊

實時溫度巡檢顯示

實時曲線

溫度超上限報警

歷史曲線查詢

網(wǎng)上數(shù)據(jù)發(fā)布

曲線畫面打印

權(quán)限管理

五、產(chǎn)品保修及服務承諾 

    山東正瑞電子有限公司作為ISO9001：2000國際質(zhì)量管理體系認證企業(yè)，保障產(chǎn)品的生產(chǎn)、服務等將嚴格按照體系規(guī)定執(zhí)行。 

本公司還對客戶提供上門技術(shù)支持服務。針對客戶在系統(tǒng)運行中出現(xiàn)的故障，工程師認為通過電話熱線無法解決問題，就會根據(jù)客戶的要求提供現(xiàn)場技術(shù)支持?，F(xiàn)場技術(shù)支持包括故障診斷、提交解決方案、系統(tǒng)參數(shù)恢復、重裝系統(tǒng)等服務。

 

附：電纜溝電纜溫度監(jiān)測另一種方案

分布式光纖測溫方案

一、系統(tǒng)簡介

    可恢復式線型光纖差定溫火災探測器DCT-8000是一款連續(xù)分布式光纖溫度傳感系統(tǒng)（DTS），它利用光時域反射（OTDR）技術(shù)和拉曼（Raman）散射效應測量沿光纖分布的溫度變化。該系統(tǒng)中光纖既是傳輸介質(zhì)，又是傳感器，激光脈沖沿光纖向前傳輸，激光與光纖介質(zhì)相互作用，產(chǎn)生極為微弱的背向拉曼散射光（溫度敏感的anti-stokes光和溫度不敏感的stokes光），經(jīng)波分復用器分離后由高靈敏光電探測器所探測，再經(jīng)高速信號采集和微弱信號處理，得到背向散射信號光的光強比值和返回時間，從而實時獲得溫度分布信息。分布式光纖溫度傳感系統(tǒng)線型火災探測器，具有測量距離長、無測量盲區(qū)、實時測量等優(yōu)點，在電力、交通隧道、地鐵、石化、大壩等領(lǐng)域均有應用。

    山東正瑞電子有限公司的DCT-8000集光、機、電、計算機和微弱信號檢測等高新技術(shù)為一體，采用光電測量技術(shù)和光纖技術(shù)，產(chǎn)品具有測量精度高、測量時間短、測量距離長等特點，可滿足客戶的不同應用需求。DCT-8000具有定溫、差溫、溫升等多種報警算法，可提供聲、光、圖像和繼電器報警方式，同時提供豐富的標準接口方便與火災報警控制器和其它消防設(shè)備相連，具備良好的兼容性和擴展性。

 

DCT-8000系統(tǒng)圖

二、測量原理

    DCT-8000同時實現(xiàn)溫度測量和空間定位功能，其中溫度測量利用光纖自發(fā)拉曼（Raman）散射效應，空間定位基于散射信號的回波時間（OTDR技術(shù)）。DCT-8000的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)示意圖如圖1-2所示。高速驅(qū)動電路驅(qū)動激光器發(fā)出一窄脈寬激光脈沖，激光脈沖經(jīng)波分復用器后沿傳感光纖向前傳輸，激光脈沖與光纖分子相互作用，產(chǎn)生多種微弱的背向散射，包括瑞利（Rayleigh）散射、布里淵（Brillouin）散射和拉曼（Raman）散射等，其中拉曼散射是由于光纖分子的熱振動，產(chǎn)生溫度不敏感的斯托克斯（Stokes）光和溫度敏感的反斯托克斯（Anti-Stokes）光，兩者的波長不一樣，經(jīng)波分復用器分離后由高靈敏的探測器所探測。光纖中的Anti-Stokes光強受外界溫度調(diào)制，Anti-Stokes與Stokes的光強比值準確反映了溫度信息；不同位置的拉曼散射信號返回探測器的時間是不一樣的，通過測量該回波時間即可確定散射信號所對應的光纖位置；結(jié)合高速信號采集與數(shù)據(jù)處理技術(shù)，可準確、快速地獲得整根傳感光纖的溫度分布信息。

DTS系統(tǒng)結(jié)構(gòu)示意圖

DCT-8000利用分布式光纖測溫技術(shù)可獲得傳感光纖上每一點的溫度信息，并在用戶軟件界面上實時顯示.

三、系統(tǒng)特點及功能

實時性：DTS分布測溫系統(tǒng)對待測區(qū)域的溫度進行7×24小時的實時監(jiān)控，及時發(fā)現(xiàn)并定位過熱點，做到早期預警。

分布式：DTS系統(tǒng)為分布式測溫，連續(xù)監(jiān)測，可根據(jù)現(xiàn)場情況任意設(shè)定報警值。實時顯示待測范圍內(nèi)任意點的溫度變化。

成熟性：DTS光纜分布式溫度測量系統(tǒng)是電纜溫度在線監(jiān)測的最有效的手段，在國外已經(jīng)取代傳統(tǒng)的線性感溫材料，在技術(shù)上已非常成熟完善；通過采用不同的外護套材料，探測光纜可以適應各種環(huán)境；區(qū)域長度設(shè)定、報警值設(shè)定及系統(tǒng)校定均可采用Windows 2000及以上版本軟件來完成。

準確性：DTS系統(tǒng)溫度分辨率可以達到0.1℃，溫度精度可以達到1℃；終端機內(nèi)的激光發(fā)射裝置每秒鐘會發(fā)射上萬次的光脈沖，并將取樣溫度的平均值輸出到顯示系統(tǒng)，基本消除誤差。

靈活性：DTS監(jiān)測系統(tǒng)的監(jiān)測是連續(xù)的，可設(shè)置多級定溫報警，如30℃初報警，40℃預報警，50℃采取措施等，并且可以根據(jù)現(xiàn)場環(huán)境情況進行修正；為避免誤報發(fā)生，在設(shè)定定溫報警的同時，還可以設(shè)定溫升速率報警，或定溫和差溫結(jié)合報警。報警控制區(qū)可編程，并可按照用戶的要求進行分區(qū)，可針對環(huán)境變化最多可設(shè)置500個不同報警控制區(qū)域。

擴展性：DTS系統(tǒng)可以對多路光纖進行同時測量，根據(jù)實際需要，有1、2、4或8路可以選擇。

兼容性：DTS系統(tǒng)可以通過以太網(wǎng)網(wǎng)口、RS232接口，向終端用戶控制系統(tǒng)（如平板PC）提供分區(qū)、溫度及報警信息。

安全性：DTS系統(tǒng)具備內(nèi)部數(shù)據(jù)記錄功能，可儲存一年的歷史數(shù)據(jù)，并可把存儲的數(shù)據(jù)調(diào)（恢復）出來；遠程控制和診斷，可通過網(wǎng)絡接口進行遠程控制和診斷；如果光纖受損，DTS系統(tǒng)可以即時定位受損點，并通過光纖熔接機對其進行熔接，這對于有效的實施在線監(jiān)測是非常重要的；探測光纜本征安全，采用光信號,不會與動力電纜之間產(chǎn)生相互電磁干擾。

完整性：DTS分布式溫度測量系統(tǒng)可以根據(jù)現(xiàn)場環(huán)境要求采用回路配置-即光纜的兩端均連接到DTS主機上。回路設(shè)計采用“雙端”數(shù)據(jù)處理（即如果出現(xiàn)斷路，可從回路兩端同時進行單端測量），因此光纜上單點受損并不影響DTS系統(tǒng)在回路兩端采集數(shù)據(jù)的能力，也不會引起任何性能損失，如響應時間，區(qū)域定位及溫度分辨率將保持不變。

2、系統(tǒng)組成

DCT-8000完整系統(tǒng)由機柜部分、光纖部分和上位機軟件等組成，如圖所示。

 

機柜部分示意圖

 

光纜部分示意圖

2.1機柜部分

機柜部分可配置測溫主機（標配）、液晶顯示器（選配）、19英寸標準機柜（選配）、繼電器單元（選配）和消防電源（選配）、蓄電池（選配）等。（具體配置以及規(guī)格以訂購合同為準）

測溫主機

測溫主機是系統(tǒng)的核心設(shè)備，實現(xiàn)了溫度解析和火警判斷的功能。

 

測溫主機外觀圖

 

測溫主機接口圖

 

DCT-8000主機接口示意圖

編號	接口及功能
1	USB接口（2個）
2	網(wǎng)絡接口，用于連接10M/100M以太網(wǎng)
3	VGA接口，用于連接顯示器
4	RS232串口，用于連接RS232設(shè)備
5	PS/2接口，用于連接鍵盤或鼠標
6	16路繼電器干接點輸出，2A/125V.
7	DC24V直流電源接口
8	AC220V交流電源接口（含保險絲）
9	光纖通道接口，F(xiàn)C/APC類型，用于連接傳感光纖

 

消防電源（含蓄電池）

消防電源主要用于為測溫主機、顯示器等設(shè)備提供穩(wěn)定連續(xù)的24V直流電源。

 

2.2 感溫光纜

光纜外觀圖

 

感溫光纜示意圖

 

光纜連接頭示意圖

 

安裝方式：每層電纜按S型分布感溫光纜。

3、安裝圖

       

 

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