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      無(wú)源供電無(wú)線測(cè)溫在線監(jiān)測(cè)系統(tǒng)研究應(yīng)用

      2015-07-08 10:50:10強(qiáng)
      科技傳播 2015年9期
      關(guān)鍵詞:采集器溫度傳感器測(cè)溫

      曾 強(qiáng)

      國(guó)網(wǎng)四川巴中供電公司,四川巴中 636000

      無(wú)源供電無(wú)線測(cè)溫在線監(jiān)測(cè)系統(tǒng)研究應(yīng)用

      曾 強(qiáng)

      國(guó)網(wǎng)四川巴中供電公司,四川巴中 636000

      針對(duì)開關(guān)柜等發(fā)熱設(shè)備的監(jiān)測(cè),傳統(tǒng)的測(cè)溫方式在絕緣性能、安裝方式、可靠性和穩(wěn)定性方面不能滿足現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際使用需求,造成了設(shè)備監(jiān)測(cè)缺乏相應(yīng)的技術(shù)手段以及實(shí)施成本較高等問(wèn)題。本文針對(duì)無(wú)源供電無(wú)線測(cè)溫在線監(jiān)測(cè)系統(tǒng)進(jìn)行了研究和開發(fā),提出了一種基于聲表面波技術(shù)的測(cè)溫技術(shù),在變電站進(jìn)行了實(shí)踐和應(yīng)用。

      設(shè)備檢測(cè);無(wú)線測(cè)溫;變電站

      0 引言

      電力系統(tǒng)設(shè)備在長(zhǎng)期的運(yùn)行中,往往容易產(chǎn)生老化或過(guò)熱現(xiàn)象,這些現(xiàn)象如果沒(méi)有及時(shí)發(fā)現(xiàn)和解決,可能會(huì)造成嚴(yán)重的事故。而對(duì)于變電站設(shè)備的維護(hù)和監(jiān)控,往往由于地理位置偏遠(yuǎn),管理人員不能面面俱到,巡檢和維護(hù)的難度較大。因此,通過(guò)自動(dòng)化來(lái)實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程監(jiān)控和預(yù)警系統(tǒng)就變得十分必要,也成了管理人員的重要手段。

      傳統(tǒng)的測(cè)溫方式在絕緣性能、安裝方式、可靠性穩(wěn)定性以及實(shí)施成本上存在各種各樣的問(wèn)題。無(wú)源供電無(wú)線測(cè)溫在線監(jiān)測(cè)系統(tǒng)提出了一種基于聲表面波(SAW)的全新的測(cè)溫技術(shù)。

      1 系統(tǒng)建設(shè)的意義

      通過(guò)無(wú)源供電無(wú)線測(cè)溫在線監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的應(yīng)用,將實(shí)現(xiàn)以下應(yīng)用功能。

      1)實(shí)現(xiàn)設(shè)備運(yùn)行溫度實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)。無(wú)源供電無(wú)線測(cè)溫在線監(jiān)測(cè)系統(tǒng)為有效消除電網(wǎng)因開關(guān)柜因過(guò)熱帶來(lái)的安全運(yùn)行隱患提供了有效的技術(shù)手段,解除由此造成經(jīng)濟(jì)危害和社會(huì)損失的可能。

      2)輔助實(shí)現(xiàn)設(shè)備的狀態(tài)檢修。傳統(tǒng)的檢修模式,對(duì)于設(shè)備故障的維護(hù),往往是通過(guò)定期的巡檢來(lái)發(fā)現(xiàn)和解決,特別是對(duì)于偏遠(yuǎn)地區(qū)的維護(hù)時(shí)間和周期較長(zhǎng),往往不能及時(shí)解決。通過(guò)建立在線監(jiān)測(cè)系統(tǒng),可以對(duì)設(shè)備的狀態(tài)進(jìn)行實(shí)施監(jiān)控和預(yù)警,更新了變電站的設(shè)備的維護(hù)模式,將更加有效的保障設(shè)備安全穩(wěn)定運(yùn)行。

      3)為科學(xué)調(diào)度提供參考依據(jù)。建立溫度與負(fù)荷的關(guān)聯(lián)分析模型,根據(jù)負(fù)荷情況預(yù)測(cè)溫度變化趨勢(shì),為負(fù)荷控制提供決策依據(jù)。電力設(shè)備的狀況可能會(huì)對(duì)整個(gè)電網(wǎng)的情況造成較大影響,并且能反映出電網(wǎng)的運(yùn)行情況和負(fù)荷等。因此,對(duì)電力設(shè)備狀況的研究和監(jiān)控,將有助于電力系統(tǒng)的整體運(yùn)行和輔助決策。

      2 系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)

      2.1 系統(tǒng)組成

      在線監(jiān)測(cè)系統(tǒng)主要由溫度傳感器、溫度采集器、測(cè)溫主控終端和監(jiān)控應(yīng)用系統(tǒng)組成。溫度采集器的作用是進(jìn)行變電站設(shè)備刀閘、開關(guān)等接觸點(diǎn)的溫度采集,溫度采集器根據(jù)需要布置在多個(gè)點(diǎn)位上。溫度傳感器將多個(gè)開關(guān)柜的多個(gè)點(diǎn)采集到的溫度數(shù)據(jù)進(jìn)行匯總,并將數(shù)據(jù)通過(guò)無(wú)線網(wǎng)絡(luò)傳輸?shù)綔y(cè)溫主控終端,在測(cè)溫主控終端上再通過(guò)監(jiān)控應(yīng)用系統(tǒng)進(jìn)行數(shù)據(jù)的存儲(chǔ)、統(tǒng)計(jì)、分析和預(yù)警等應(yīng)用。

      2.2 溫度傳感器

      溫度傳感器是通過(guò)聲表面波原理,在設(shè)備表面接受到信號(hào)后,利用材料的物理特性將信號(hào)轉(zhuǎn)換成電信號(hào)。通過(guò)安裝在設(shè)備表面的溫度采集器進(jìn)行溫度數(shù)據(jù)的采集和溫度傳感器的反射波的接收,可以獲得連續(xù)的、穩(wěn)定的實(shí)時(shí)溫度數(shù)據(jù),為下一步的數(shù)據(jù)分析提供原始數(shù)據(jù)。

      2.3 溫度采集器

      溫度采集器和溫度傳感器是對(duì)應(yīng)的,溫度采集器負(fù)責(zé)發(fā)射射頻信號(hào),溫度傳感器通過(guò)無(wú)線通信負(fù)責(zé)處理該信號(hào),并上傳到主控終端。

      溫度采集器的發(fā)射頻率為428~439MHz,發(fā)射信號(hào)為單頻信號(hào),不同的頻率代表不同的信號(hào)。信號(hào)接收后,通過(guò)信號(hào)的放大、濾波等處理后,轉(zhuǎn)換成可以識(shí)別的電信號(hào),從而獲得溫度參數(shù)。

      2.4 測(cè)溫主控終端

      測(cè)溫主控終端是無(wú)源供電無(wú)線測(cè)溫在線監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的核心設(shè)備,主控終端是對(duì)采集到的數(shù)據(jù)的后期處理,包括數(shù)據(jù)存儲(chǔ)、數(shù)據(jù)分析和數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)、溫度告警、數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)發(fā)、參數(shù)設(shè)置及協(xié)議轉(zhuǎn)換。下行通過(guò)CAN總線或無(wú)線方式與溫度采集器連接,獲得所連接傳感器的溫度信息。根據(jù)設(shè)定的參數(shù),分析溫度信息以確定是否產(chǎn)生告警信息;上行與主站系統(tǒng)的通訊采用RS485接口,并按照一定的規(guī)約,以實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的傳輸。

      2.5 監(jiān)控應(yīng)用系統(tǒng)

      監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的應(yīng)用包括系統(tǒng)的設(shè)備參數(shù)設(shè)定、溫度信息的獲取和數(shù)據(jù)的分析應(yīng)用和系統(tǒng)預(yù)警等。這些功能往往可以作為嵌入電力系統(tǒng)自動(dòng)化系統(tǒng)中,作為一個(gè)模塊作為應(yīng)用,也可以作為一套獨(dú)立的系統(tǒng),用于溫度的監(jiān)測(cè)和預(yù)警。這些功能都將對(duì)多臺(tái)電力設(shè)備的狀況監(jiān)測(cè)一體化,有助于設(shè)備管理人員了解分析狀況,保證設(shè)備的正常運(yùn)作。

      2.6 系統(tǒng)功能設(shè)計(jì)

      1)溫度顯示。對(duì)于設(shè)備各點(diǎn)的溫度實(shí)時(shí)顯示,溫度的發(fā)展趨勢(shì)和曲線,查看分析歷史記錄,該顯示可以通過(guò)電力系統(tǒng)SCADA系統(tǒng)中實(shí)現(xiàn),也可以通過(guò)主控終端外接的顯示屏幕顯示。

      2)報(bào)警功能。報(bào)警功能是通過(guò)測(cè)溫主控終端的設(shè)定,按照現(xiàn)場(chǎng)管理需求,對(duì)溫度界限、絕對(duì)值等進(jìn)行管理,在溫度超過(guò)設(shè)定值,進(jìn)行預(yù)警,預(yù)警的方式包括主控終端蜂鳴預(yù)警、指示燈閃爍預(yù)警和短信息預(yù)警等。

      3)設(shè)備參數(shù)設(shè)定。設(shè)備參數(shù)的設(shè)定包括對(duì)傳感器溫度校準(zhǔn)、預(yù)警溫度設(shè)定、發(fā)射和接受信號(hào)的頻率設(shè)定以及系統(tǒng)時(shí)間等功能。

      4)綜合分析。綜合分析功能是對(duì)設(shè)備的溫度進(jìn)行故障分析、歷史趨勢(shì)分析以及數(shù)據(jù)進(jìn)行統(tǒng)計(jì)應(yīng)用等高級(jí)應(yīng)用功能,專家系統(tǒng)將為管理者提供設(shè)備故障分析結(jié)果,供參考和輔助決策。

      5)遠(yuǎn)程維護(hù)。系統(tǒng)的遠(yuǎn)程維護(hù)功能是對(duì)系統(tǒng)的故障數(shù)據(jù)分析統(tǒng)計(jì)結(jié)果的基礎(chǔ)上,實(shí)現(xiàn)的遠(yuǎn)程運(yùn)行維護(hù),可以對(duì)設(shè)備的初始化、重啟以及系統(tǒng)升級(jí)等。

      2.7 通信方式

      溫度采集器:通過(guò)無(wú)線方式采集開關(guān)柜內(nèi)一組傳感器的溫度數(shù)據(jù),其安裝位置沒(méi)有特別的要求,以方便取電、走線為原則,如開關(guān)柜的儀表室。

      測(cè)溫主控終端:安裝在變電站主控室或其他方便與采集器進(jìn)行通信的場(chǎng)所,提供所有站內(nèi)溫度采集裝置與本地主站系統(tǒng)或遠(yuǎn)程監(jiān)控系統(tǒng)的統(tǒng)一的通信接口及協(xié)議轉(zhuǎn)換。

      站內(nèi)各溫度采集器、測(cè)溫主控終端均配置無(wú)線通信模塊,它們通過(guò)無(wú)線通信信道進(jìn)行數(shù)據(jù)交換,變電站內(nèi)無(wú)需布線。

      3 結(jié)論

      無(wú)線溫度傳感裝置及配套管理系統(tǒng),溫度測(cè)量傳感器無(wú)需供電,從而減少了日常檢測(cè)維護(hù)成本。該配套管理系統(tǒng)提供溫度異常告警、實(shí)時(shí)設(shè)備溫度采集、日常溫度監(jiān)測(cè)、設(shè)備狀態(tài)評(píng)估等功能,避免重大因溫度導(dǎo)致的故障的發(fā)生。系統(tǒng)的研究和實(shí)施產(chǎn)生了良好的經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益,具有一定的推廣前景。

      [1]楊楷,李志剛,景玉鵬.聲表面波氣體傳感器的研究進(jìn)展[J].電子元件與材料,2009,27(9):26-30.

      [2]陳明,范東遠(yuǎn),李歲勞.聲表面波傳感器[M].西安:西北工業(yè)大學(xué)出版社,2008,27-29.

      [3]劉慶輝.基于MEMS的聲表面波器件設(shè)計(jì)與制作的關(guān)鍵技術(shù)研究[D].合肥:國(guó)防科學(xué)技術(shù)大學(xué)研究生院,2008.

      [4]程建春,田靜.創(chuàng)新與和諧-中國(guó)聲學(xué)進(jìn)展[M].北京:科技出版社,2008:282-309.

      [5]謝曉,王文,劉明華,等.一種覆蓋聚合物敏感膜的聲表面波兩端對(duì)諧振器結(jié)構(gòu)氣體傳感器仿真方法[J].聲學(xué)技術(shù),2012,31(4):122-124.

      TP39

      A

      1674-6708(2015)138-0118-01

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