江蘇安科瑞電器制造有限公司   江蘇江陰   214405

摘要:為節約勞動(dòng)成本，改良煤礦井下的監測狀況，減少人工監測的誤差，提高監測系統的智能化和自動(dòng)化水平,利用無(wú)線(xiàn)測溫傳感器對井下高低壓開(kāi)關(guān)柜內部的工作環(huán)境進(jìn)行監測。設計的無(wú)線(xiàn)測溫系統可實(shí)時(shí)、準確的進(jìn)行監測和預警,大幅提升監測效率， 同時(shí)具有分區定位功能，故障預警更加明確，預防更加到位。該系統對井下變電所開(kāi)關(guān)柜內重要部位的溫度進(jìn)行實(shí)時(shí)在線(xiàn)監測、預警，為煤礦安全生產(chǎn)提高了保障。

 

關(guān)鍵詞：無(wú)線(xiàn)測溫裝置；測溫傳感器；無(wú)線(xiàn)溫度傳感器；接觸式溫度傳感器

 

　　變電所是煤礦非常重要的供電設備，它們的好壞直接影響煤礦的正常生產(chǎn)及安全運，因 此，很有必要對變電所進(jìn)行實(shí)時(shí)的在線(xiàn)監測,有利于及時(shí)發(fā)現變電所的故障,并及時(shí)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備溫度進(jìn)行檢測,需要人工操作,不能實(shí)現在線(xiàn)監測，因此采用的檢修方式為定期檢修更換元件，對于 負荷不是特別大的供電設備可以采取這種檢修方式，但對于負荷特別大所成的異常發(fā)熱引起的設備故障，根據國內外相關(guān)領(lǐng)域專(zhuān)家的分析，預期型檢修是比較適合該種設備的檢修方式之一。而無(wú)線(xiàn)在線(xiàn)監測系統可以對監測點(diǎn)的溫度進(jìn)行實(shí)時(shí)在線(xiàn)監測，實(shí)時(shí)顯示當前溫度，通過(guò)數據分析預測觸點(diǎn)的故障趨勢和溫度變化率，保存與分析歷史數據和異常數據，當溫度超*能及時(shí)報警，并準確提供電攬、觸點(diǎn)的故障部位，這是實(shí)現預期型檢修方式的重要途徑。

 

　　井下高低壓開(kāi)關(guān)無(wú)線(xiàn)測溫系統包括礦用隔爆型測溫主機、無(wú)線(xiàn)溫度傳感器以及井上系統監控主機等?？紤]井下的工作環(huán)境,測溫主機采用隔爆型，可實(shí)現多通道下的光轉換，為直觀(guān)了解其運行狀況，設置有多種預警指示燈,系統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，可以將監測數據通過(guò)礦上已有的通訊監控網(wǎng)絡(luò )傳輸到地面，從地面進(jìn)行遠程監控。

　　所用溫度傳感器響應時(shí)間短，監測精度高，結構合理，可保障系統的穩定運行。系統的相關(guān)技術(shù)參數如表1所示。

　　

　　針對陽(yáng)煤集團一礦井下吳家掌配電室、二中央配電室、丈八三區配電室、紅簡(jiǎn)溝配電室、十四采區配電室、十三采區配電室、三區輔助軌道巷配電室、陽(yáng)坡堰配電室90臺高壓配電裝置（540個(gè)點(diǎn)）的溫度情況，實(shí)現實(shí)時(shí)在線(xiàn)監測預警及高溫點(diǎn)位置預測預報。

　　該系統抗電磁力強，可適應在惡劣的電磁環(huán)境下對設備的溫度進(jìn)行監測，同時(shí)數字傳感和通訊技術(shù)的應用使系統更加準確、穩定、可靠。該系統由4部分組成，分別為無(wú)線(xiàn)溫度傳感器、測溫通訊終端、工作站及管理中心。各系統間分工明確，密切配合，共同保障系統的穩定運行,其結構如圖1所示。

　　

圖1 系統結構

　?、贉y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，傳感器還應具有低功耗、耐高溫、安裝簡(jiǎn)單、使用壽命長(cháng)等特點(diǎn)。

　?、诶脭祿治黾夹g(shù),實(shí)現歷史數據的儲存和查詢(xún),對比分析和趨勢分析,并進(jìn)行診斷。 能對設備的異常事件自動(dòng)報警和進(jìn)行一定的故障判斷。

　?、郾鞠到y可與配電室內的監控系統，遠方監控中心，安防監控系統等子系統，實(shí)現聯(lián)動(dòng)操作，構建了設備與設備之間的信息聯(lián)絡(luò )和共享平臺。 

　?、鼙鞠到y采用目前無(wú)線(xiàn)傳感技術(shù)實(shí)現煤礦變電所溫度監測的安全測系統，將變電所的監測情況同時(shí)反映到一個(gè)界面來(lái)實(shí)現實(shí)時(shí)在線(xiàn)監測進(jìn)行分析。系統通過(guò)M0DBUS總線(xiàn)網(wǎng)絡(luò )、以太網(wǎng)、無(wú)線(xiàn)WiFi、GPS等多種方式傳數據，方便與現有自動(dòng)化系統連接。

陽(yáng)煤一礦井下高壓配電柜測溫項目涉及8個(gè)配電室共計8套測溫主機。具體分布情況如表2所示

　　系統所用無(wú)線(xiàn)溫傳感器采用LTU32無(wú)源UHF RFID溫度傳感芯片，與傳統溫傳感器芯片相比,更加綠色環(huán)保，具有身份識別、實(shí)時(shí)傳遞位置信息和檢測數據的功，特殊的內部電路設計使傳感器在高溫環(huán)境下的檢測能力更加穩定，可適應復雜的煤礦井下工作環(huán)境，為煤礦安全、生產(chǎn)提供保障。

　　根據現場(chǎng)的實(shí)際情況，也為了便于配電柜的維護，考慮將傳感器的安裝設計成可拆卸式的方法，用環(huán)氧樹(shù)脂膠傳感器緊密粘貼于動(dòng)觸頭表面上。此方法既能準確測岀負載相的實(shí)時(shí)溫度，也利于后期檢修設備而不損壞傳感器。 

 

　　根據科研項目設定的各項目標，針對性進(jìn)行了大量的應用試驗，對各項預定功能逐一進(jìn)行驗證。 

　　本系統對陽(yáng)煤集團-礦井下配電室高開(kāi)進(jìn)行監測監控。對井下高低壓開(kāi)關(guān)進(jìn)行溫度測量，主要溫度測量點(diǎn)位于開(kāi)關(guān)本體與開(kāi)關(guān)殼體的接觸點(diǎn)（即動(dòng)靜觸頭接合面）、開(kāi)關(guān)岀線(xiàn)電纜頭、開(kāi)關(guān)母線(xiàn)接頭等位置。監測范圍包括紅簡(jiǎn)溝配電室14臺、吳家掌配電室14臺、楊坡堰配電室12臺、十四采區配電室12臺、十三采區配電室12臺、丈八三區配電室8臺、三區輔助軌道巷配電室6臺、二中央配電室12臺高開(kāi)進(jìn)行監測；共計540個(gè)測溫點(diǎn)，90套傳感器、8套測溫主機。且分別在每個(gè)配電室放置1個(gè)測溫主機，開(kāi)關(guān)柜溫度實(shí)時(shí)數據由測溫主機通過(guò)井下環(huán)網(wǎng)傳輸至井上服務(wù)端。由服務(wù)端對井卜各個(gè)配電室開(kāi)關(guān)柜的溫度進(jìn)行實(shí)時(shí)監測、記錄、分析。

　　井下高低壓開(kāi)關(guān)無(wú)線(xiàn)測溫系統可以24 h不間斷對各個(gè)測溫點(diǎn)進(jìn)行測量。在地面主控室的工作人員可設定測溫系統的高溫報警高值，當被檢測設備超過(guò)設定溫度值時(shí)，系統能夠自動(dòng)預警（當溫度超過(guò)設定值60℃時(shí)提醒調度工作人員此開(kāi)關(guān)所帶動(dòng)力設備有超負荷傾向）、報警（當開(kāi)關(guān)溫度超過(guò)設定值90℃時(shí)，產(chǎn)生報警信號通知調度和相關(guān)工作人員負荷超限，及時(shí)處理相關(guān)故障）,并將這些信息存儲到數據庫中，工作人員便可提前到故障地點(diǎn)（開(kāi)關(guān)）實(shí)地查看,并采取相應措施,預防事故的發(fā)生。

　　通過(guò)試驗運行實(shí)現了高低壓開(kāi)關(guān)內關(guān)鍵位置的溫度監測，提前預防開(kāi)關(guān)過(guò)熱引起的開(kāi)關(guān)斷電、燒毀等事故，提高井下供電系統的可靠性。

　　測溫系統實(shí)現功能如下:

　?、賵缶δ?。超溫報警和同一處A、B、C三相溫度不平衡報警。超溫報警具有預警和報警2級標準，報警限值由用戶(hù)設定。

　?、谙到y界面顯示。為一次系統圖上顯示各點(diǎn)溫度、報警信息。系統各個(gè)溫度接收器定期(如1~30 min)上傳溫度數據。

　?、蹥v史數據查詢(xún)?？蛇x擇査詢(xún)歷史數據的類(lèi)型，即歷史曲線(xiàn)、歷史值、月高溫度，同時(shí)可現場(chǎng)查詢(xún)任意一個(gè)測溫點(diǎn)的溫度數據，以及査詢(xún)的年度、月份和天數。數據庫至少可保存1a歷史數據，并可査詢(xún)近1個(gè)月每個(gè)溫度點(diǎn)的歷史數據，同時(shí)方便導出到EXCEL表格。

　?、茱@示溫度實(shí)時(shí)監測。實(shí)時(shí)溫度曲線(xiàn)繪制每個(gè)監測點(diǎn)溫度的當日實(shí)時(shí)曲線(xiàn)，實(shí)現溫度數據曲線(xiàn)圖和列表分析。

　?、轀y溫數據信息可進(jìn)行遠傳共享?？扇谌刖C自系統,將溫度數據與綜自系統集成、集中顯示、報警。

 

　　a. 電池供電型無(wú)線(xiàn)溫度傳感器

安裝于發(fā)熱部位，采集溫度量并通過(guò)無(wú)線(xiàn)方式傳輸的傳感器。

　　目前無(wú)線(xiàn)溫度傳感器有三款：

　　b. CT感應取電無(wú)線(xiàn)溫度傳感器

　　安裝于斷路器觸頭、母排、電纜搭接點(diǎn)等大電流處，采集溫度量并通過(guò)無(wú)線(xiàn)方式傳輸的傳感器。

　　目前無(wú)線(xiàn)溫度傳感器有兩款：

　　

 

　　安科瑞無(wú)線(xiàn)測溫就地顯示配置：

　　ASD300/320智能操控裝置可連接12路無(wú)線(xiàn)溫度傳感器，ARTM-Pn無(wú)線(xiàn)測溫裝置可連接18路無(wú)線(xiàn)溫度傳感器，無(wú)源（CT取電）方式為ATE300（捆綁式安裝），有源（電池供電）方式為ATE100（螺栓式安裝，主要用于電纜/銅排等螺絲固定的搭接點(diǎn)）和ATE200（表帶式，主要用于斷路器觸頭等接點(diǎn)捆綁安裝，因安裝較ATE100更方便，電纜/銅排等搭接點(diǎn)也常選用）。

　　

無(wú)線(xiàn)測溫帶操顯功能（就地顯示）

　　

　　Acrel-2000T/B無(wú)線(xiàn)測溫壁掛式監控設備，內存4G,硬盤(pán)128G,以太網(wǎng)口，顯示器12寸，分辨率800*600，可選Web平臺/App服務(wù)器，柜體尺寸480*420*200（單位mm），配置IPAD,安裝ACREL-2000/T軟件。就地實(shí)時(shí)顯示溫度分布以及報警等詳細參數。

無(wú)線(xiàn)測溫采集設備配置方案

　　

　　傳統的電力傳感監測系統主要是基于電子式傳感器，存在可靠低，不能實(shí)時(shí)在線(xiàn)顯示，同時(shí)容易受到環(huán)境溫度、濕度和電磁干擾,易漂移，重復性和長(cháng)期穩定性很差。因此，采用目前比較好的無(wú)線(xiàn)測溫傳感技術(shù)，實(shí)現煤礦變電所溫度實(shí)時(shí)在線(xiàn)監測。與傳統的電力傳感監測系統相比,該系統具有以下優(yōu)勢：①系統采用無(wú)源傳感器感知溫度信息,本質(zhì)安全，穩定性高；②該系統的溫度信息通過(guò)無(wú)線(xiàn)信號傳輸,不受電磁干擾，防潮濕；③系統響應時(shí)間更短，監測范圍更廣泛,適應惡劣工作環(huán)境的能力更強，靈敏度更高，系統的穩定性和可靠性更好；④該系統設計合理，占用空間小,現場(chǎng)布置簡(jiǎn)便，監測預警范圍廣,抗電磁干擾性能好；⑤該系統可實(shí)現單線(xiàn)多點(diǎn)測量，系統容量大、復用能力強。

　　

　　[1]宋紅衛，史啥.井下高壓防爆開(kāi)關(guān)無(wú)線(xiàn)測溫系統開(kāi)發(fā)

　　[2]李曉強，煤礦井下高低壓開(kāi)關(guān)無(wú)線(xiàn)測溫系統的研究與應用

　　[3]安科瑞企業(yè)微電網(wǎng)設計與應用手冊2020.06版

 

韓歡慶，女，本科，現就職于江蘇安科瑞電器制造有限公司,主要研究方向為預付費電能管理系統，智慧用電等研發(fā)與應用。