开关柜温度红外在线监测设计方案.docx

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开关柜温度红外在线监测设计方案

开关柜温度红外在线监测系统

设

计

方

案

北京四方德瑞科技有限公司

一、总则

1.概述

随着我国基础产业的迅速发展，变电、用电负荷逐年增加，高压开关的安全稳定运行及可靠性更为重要。

为确保高压开关柜的安全稳定运行，杜绝运行中触头及母排过热所引起的短路、接地所造成的重大电力设备事故。

我公司（原韦安搏电力）研制开发了XSJ-2000型开关温度监测系统，它是基于目前先进的现场数据总线技术，采用了当今先进的红外温度传感技术、光纤数字转换技术，独创设计的强电场环境下运行的非接触式测温产品，它克服了高压开关柜触头排线强电压、强电磁场、感温元件无法安装的技术难题，同时避免了其他任何线（包括光纤）连接的传感器改变了电气爬电距离这一缺点，能有效的辨别高压开关柜接头排线的过热和短路火灾事故隐患，同时检测其温度走向进行早期预判，为电力设备运行提供有效保证。

该装置在电力、冶金等行业得到了广泛的推广及使用，得到广大用户的好评。

2.引起开关触头熔化爆炸原因分析

主要原因是由于高压开关长时间运行在大负荷的情况下，开光触头接触不良所造成。

另一个原因是小车开关滑动的位置偏离，使动、静触头差偏所至，根据多起事故分析发现，从开关触头过热到触头融化短路事故的发生，其发展速度比较缓慢，时间周期较长，通过温度在线监测系统完全可以防止，杜绝该类事故地发生。

二、设计方案

XSJ-2000W型红外开关温度监测装置是基于目前先进的现场数据总线技术，采用了当今先进的红外温度传感技术、光纤数字转换技术，独创设计的强电场环境下运行的非接触式测温产品，它克服了高压开关柜触头排线强电压、强电磁场、感温元件无法安装的技术难题，能有效的辨别高压开关柜接头排线的过热和短路火灾事故隐患，同时检测其温度走向进行早期预判，为电力设备运行提供有效保证。

2.1系统设计

安装开关柜温度在线监测系统是确保高压开关柜的安全稳定运行，杜绝运行中触头及母排过热所引起的短路、接地所造成的重大电力设备事故。

因此对于温度在线监测系统应具备以下特点：

●设备安全：

保证安全距离，不能因安装监测系统而改变电气设计参数。

●技术成熟：

应选择技术先进，成熟稳定的温度监测系统。

●安全可靠：

应保证温度传感器出现故障时，不影响电气设备的安全运行。

根据以上所述，光纤测温方式改变了电气设备的表面爬电距离，光纤护套内纤维吸潮易产生放电通道存在极大的事故隐患。

而无线测温方式须经常更换电池，测量的准确性很难保证，无法适应用于用电单位，且无线电的发射频率影响开关柜的综合保护装置而存在较大的事故隐患。

因此推荐安装非接触式红外测温系统。

2.2系统安装

开关柜红外线温度监测项目有20面开关柜，每个柜有6个测温点，测开关触头温度。

根据实际情况系统设计如下：

XSJ—2000W开关柜红外线温度监测系统为双层总线结构，上层为模块级隔离总线，将操作站与采集器连接起来。

每个采集器带若干个温度传感器，并设有信号中继器，数据通讯采取CRC16和CRC8纠错校验，以保证系统能在恶劣条件下可靠运行。

系统结构图如下图所示。

系统结构图

Ø每台开关柜有6个开关触头需要监测温度，需安装6支T1002红外温度传感器，这6支红外温度传感器的测量数据传送到1台HCL-Ⅱ数据采集器中。

Ø系统采用总线式网络结构，经总线及数据采集器个，将开关柜触头的温度实时传送给网控的计算机进行数据处理及显示。

Ø系统应有电压隔离功能，严防一次电压传入二次造成的电压反击事故。

系统应运行可靠，耐低温，不误报警。

Ø在主控室安放开关柜的数据采集报警监视系统，实时显示开关柜触头及电缆本体的温度，无论哪点传感器报警，计算机都能自动准确地提示出故障性质和报警点位置。

Ø系统采用24伏直流电源，符合安全规定，防止人员触电意外。

2.3硬件及安装位置

2.3.1T1002红外温度传感器

●测量范围：

-20～120℃

●精度：

±1℃

●环境温度：

-25℃～80℃

●测量范围：

1:

8

●头尺寸：

￠20×22mm

●全钢金属外壳，抗干扰，防震能力强

安装在高压开关柜的后侧母线室处根据不同的开关柜选择不同的安置位置，原则是安置距离超过该柜电压等级的安全距离。

2.3.2HCL-Ⅱ数据采集器

●大屏幕液晶显示实时温度值；

●

同时测量6个温度值；

●智能菜单操作；

●继电器输出、485输出；

●密码功能；

●可与计算机通讯

●工作电压：

AC/DC220V或DC24V（用户指定）

●

开孔尺寸：

110×110mm

●安装在高压开关柜的仪表盘上，在仪表盘上开一110×110mm的方孔；如上图。

2.3.3主机系统：

（预留可选）

●主机：

安装在值班室内，能显示所有传感器的温度；

通讯及电源电缆：

主机---所有采集器之间用一对电源电缆和一对屏蔽信号电缆；采集器---传感器用一四芯信号屏蔽电缆；

●报警历史记录

●温度历史记录

●温度值最高的前20个传感器

●温度分析曲线

●温差曲线

●温度值查询

●尺寸：

2000×800×600mm

三.软件系统

软件系统是在Windows98环境下利用VisualC++开发的，具有良好的人机界面，用户可利用鼠标，通过菜单操作、对话框的使用、窗口操作或触摸屏操作等方式；采用了多线程多进程、动态链接和异步串行通信等技术,配合硬件完成系统功能要求.可根据工作现场绘制测点分布图，集中控制集中管理，还可保持历史记录进行分析处理。

主要用于主控计算机上，要求Windows95/NT操作系统，OFFICE97中的Access环境，586以上计算机。

系统主要特点：

●系统能够对每个测点实时精确检测，并显示在监视画面上

●系统主机与传感器的连接采用现场总线方式

●系统具有在线故障诊断功能，实时显示每个传感器工作状态，并对传感断线短路状态发出报警

✧用户可对每个温度检测点设定不同的温度报警值，并可对监测点相关参数进行修改，如位置、名称等。

✧任何一个监测点温度报警时，都能在监视画面上显示该点位置、数据、时间信息。

✧具有时时显示动态参数的电子地图功能。

✧系统能生成各监测点的温度实时和历史均势图及统计报表，每日的温度数据记录并生成曲线。

✧数据查询功能，对某一监测点进行实时和历史数据查询。

✧数据报表打印，正常数据报表打印和报警数据报表打印。

系统能接入企业内部局域网，实现网上用户在不同地点能查阅监测系统信息。

✧被测各点电气设备的参数：

开关柜型号、开关型号、开关触电容量材质、排线的截面等。

各点维修的历史记录及维修所需的各种数据。

✧系统操作简单，通过单击即可进入相关功能。

四.系统接口

为了与其它系统更好的连接，本系统采用标准通讯接口协议：

RS-485和ETHERNETIEEE802.3规范,支持IPX及TCP/IP协议,由于采取了ETHENET标准,系统可与互连网连接。

现场智能集线器与通讯总线完全隔离，采取光纤隔离技术，能经受的电压冲击典型值为1500VRMS/分或2000VRMS/秒。

系统可扩充性好，满足用户不同的扩展需求。

五、技术要求

5.1、设备制造、供货引用标准:

IEC60298（1990）《额定电压1KV以上50KV以下交流金属封闭开关设备和控制设备》

GB6162-85《静态继电器及保护装置的电气干扰试验》

GB11287-89《继电器、继电保护装置振动（正弦）试验》

GB763-90《交流高压电器在长期工作时的发热》

DL/T539-93《户内交流高压开关柜和元部件凝露及污秽试验技术条件》

DL/T593-96《高压开关设备的共用订货技术条件》

DL5003-92《电力系统调度自动化设计技术规范》

DL487-92《静态继电保护及安全自动装置通用技术条件》

DL/T587-96《微机继电保护装置运行管理规程》

5.2、设备技术要求:

该系统能有效的辨别高压开关柜接头排线的过热和短路火灾事故隐患，对高压开关柜接头排线温度进行在线监测，有效地检测其温度走向进行早期预判，为电力设备运行提供有效保证。

5.2.1大屏幕液晶显示实时温度值；

5.2.2智能菜单选择；

5.2.3报警值可自行设定；

5.2.4每台数据采集器至少可联接6支温度传感器；

5.2.5工作电压：

DC220V；

5.2.6数据采集器有继电器输出和485输出，当温度超过设定值时能发出报警信号；

5.2.7数据采集器具有密码功能；

5.2.8具有与上位计算机通讯功能；

5.2.9温度传感器具有较强的抗干扰和防震能力.

六.设备清单及报价

单位：

人民币小写：

元

序号

设备名称

型号规格

单位

数量

单价

总价

1

后台系统（光纤隔离摸块、电源、报警模块），系统组态软件（含MIS网络功能）

机柜

WAB-II

VIWE4.01

2000*800*600

套

1

2

工控机及显示器

（P4/2.4/512M/80G/17寸液晶）

台

1

3

红外温度传感器

T1002

支

1

4

数据采集器

HCL-Ⅱ

台

1

5

电源电缆

ZR-2×2.5

米

6

信号电缆

VCOM-4芯屏蔽

米

合计

北京四方德瑞科技有限公司