韓歡慶

江蘇安科瑞電器制造有限公司  江蘇江陰  214405

   摘 要：海上石油平臺的封閉式中高壓配電盤(pán)在平臺電力系統起著(zhù)十分重要的作用，通過(guò)統計其配電盤(pán)的 大部分故障為前期的熱效應引起，由于配電盤(pán)內部空間封閉狹小，所以無(wú)法進(jìn)行人工巡查測溫，這給油田的供電系統埋下了一定的潛在隱患。因此，基于油田利用ZigBee 無(wú)線(xiàn)傳感技術(shù)進(jìn)行實(shí)時(shí)檢測時(shí)配電盤(pán)內重要節點(diǎn)的溫度變化，可提前發(fā)現隱患并采取有效的措施進(jìn)行預防維護，從而減少損失。

   關(guān)鍵詞：ZigBee；配電盤(pán)；無(wú)線(xiàn)測溫；石油平臺

引言

   隨著(zhù)國際油價(jià)的上下起伏，海上石油平臺的產(chǎn)量任務(wù)壓力日益增加，所以，對海上石油平臺電網(wǎng)的穩定性要求越來(lái)越高，而海上石油平臺的中高壓配電盤(pán)大部分采用全封閉式結構，全封閉式的高壓配電盤(pán)長(cháng)期處于高負荷的運行狀態(tài)，散熱效果差，易造成熱量集結加劇，溫升直接損害電氣設備的電氣絕緣能力，常出現電氣接頭表面氧化腐蝕、緊固螺栓松動(dòng)、觸點(diǎn)和母線(xiàn)排連接處老化等問(wèn)題，埋下了較大的安全隱患。因此，如果能有效監控中高壓配電盤(pán)母排、電纜接頭，則可以杜絕因配電盤(pán)內部過(guò)熱而導致的火災，防止出現大面積停電事故，保證油田的安全、穩定運行。同時(shí)，隨著(zhù)社會(huì )經(jīng)濟和科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)實(shí)現了飛快發(fā)展，為電力無(wú)線(xiàn)測溫系統的實(shí)現提供了可能。

1 *性探討

   無(wú)線(xiàn)測溫采用了溫度數據無(wú)線(xiàn)傳輸的方式，利用無(wú)線(xiàn)聯(lián)網(wǎng)的方式，一點(diǎn)對應多點(diǎn)，避免了施工周期長(cháng)、施工復雜、效率低等問(wèn)題，特別是針對海上石油平臺交通不便、空間狹小、空氣潮濕環(huán)境的應用，不僅降低了成本，而且使測溫系統結構簡(jiǎn)單明了，同時(shí)，其測溫模塊具有良好的絕緣性，不會(huì )影響高壓開(kāi)關(guān)柜高、中壓室本身的絕緣性能，保證了配電盤(pán)的正常運行。無(wú)線(xiàn)傳感器因其體積小，可以方便地安裝在中高壓配電盤(pán)觸頭或母排表面，尤其是安裝在設備上容易發(fā)熱故障的區域，同時(shí)，無(wú)線(xiàn)傳感器能較為準確地反映設備運行時(shí)的溫度信息，并使測量到的溫度數據具有很強的實(shí)時(shí)性，無(wú)線(xiàn)測溫系統也具備抗電磁干擾措施，保證此測溫系統的可靠性。

2 特點(diǎn)和組成

   通過(guò)對無(wú)線(xiàn)通信藍牙、WiFi、ZigBee、UWB、FM 等的比較，結合海上石油平臺自身環(huán)境的特點(diǎn)，油田采用iSTM400智能無(wú)線(xiàn)測溫裝置系統，其裝置系統是專(zhuān)門(mén)開(kāi)發(fā)于高壓帶電體的運行溫度實(shí)時(shí)監測，采用接觸式數字式溫度傳感器，ZigBee技術(shù)無(wú)線(xiàn)數據傳輸，低功耗設計、采用取能線(xiàn)圈供電等技術(shù)，真正實(shí)現了在線(xiàn)、實(shí)時(shí)、智能決策的無(wú)線(xiàn)溫度監測，且系統具有高壓隔離、多種告警遠傳手段、監測數據后臺智能處理等特點(diǎn)。

           iSTM400智能無(wú)線(xiàn)測溫裝置由iSTM400-M總控主機、iSTM-T3接收分機、iSTM-S3溫度采集模塊構成，1臺iSTM400-M總控主機可監測15臺開(kāi)關(guān)柜。

2.1 iSTM400-M 總控主機

   接收iSTM-T3接收分機發(fā)出的信號，并將接收的信號進(jìn)行轉換，并顯示在LED的顯示屏上，直觀(guān)顯示斷路器觸頭、設備和母線(xiàn)溫度的具體位置及名稱(chēng)，實(shí)時(shí)、連續的溫度監測具有報警輸出功能和報警音響，具備記錄32個(gè)事件的SOE功能，可以在線(xiàn)查詢(xún)超溫報警的時(shí)間、日期并保存歷史數據，數據可作為運行經(jīng)驗的積累和事故分析的依據。此外，還具有溫度和溫升2種顯示模式，方便用戶(hù)查閱和管理。

2.2 iSTM-T3 接收分機

          iSTM-T3接收分機專(zhuān)門(mén)應用于iSTM400，其接收對應開(kāi)關(guān)柜相應的無(wú)線(xiàn)測溫采集模塊（測溫傳感器）的實(shí)時(shí)溫度數據，并轉發(fā)至iSTM400-M總控主機。

2.3 無(wú)線(xiàn)溫度采集模塊iSTM-S3

   無(wú)線(xiàn)傳感器內部經(jīng)過(guò)特殊工藝處理，溫度采集模塊由CT電流互感器、濾波整流保護電路、穩壓電路、溫度測量、通訊電路等組成，應用于測量開(kāi)關(guān)柜斷路器靜觸頭接點(diǎn)的溫度，采用 ZigBee無(wú)線(xiàn)傳輸方式，傳感器采用高壓側自具電源，在一次電流≥50A 時(shí)均可正常運作，無(wú)需外加電源，具體如圖 1 所示。

圖 1 無(wú)線(xiàn)溫度采集模塊（測溫傳感器）iSTM-S3 安裝示意圖

3 海上石油平臺無(wú)線(xiàn)測溫系統的應用

   海上石油平臺某油田應用了iSTM400智能無(wú)線(xiàn)測溫裝置系統，在停產(chǎn)檢修期間進(jìn)行施工，總共對VCB101～104、VCB108～110、VCB112～114、高壓 PT 柜、1#PT 柜、2#PT柜等共13面進(jìn)行了無(wú)線(xiàn)測溫采集模塊的安裝，在VCB105和VCB108內的控制室安裝完成iSTM-T3 接收分機，在主開(kāi)間上位機機柜內安裝完成iSTM400-M總控主機，成功搭建起了覆蓋中高壓母排和觸頭的無(wú)線(xiàn)測溫系統，對上下觸點(diǎn)和母排進(jìn)行溫度的實(shí)時(shí)監測顯示及告警。某油田無(wú)線(xiàn)測溫裝置系統拓撲圖如圖 2 所示。

圖 2 某油田無(wú)線(xiàn)測溫裝置系統拓撲圖

   通過(guò)系統的成功搭建，iSTM400-M總控主機顯示屏每5s切換1個(gè)測溫盤(pán)柜，并循環(huán)顯示，同時(shí)，操作人員也可以設定報警溫度，一旦測量溫度超過(guò)報警溫度，顯示屏會(huì )立即發(fā)出報警信號，并鎖定報警盤(pán)柜及溫度顯示，確保運行人員了解報警盤(pán)柜的溫度，采取有效措施防止故障進(jìn)一步擴大，同時(shí)，在測溫方面通過(guò)現場(chǎng)實(shí)際測溫與系統顯示溫度比對，其誤差在±1 ℃，滿(mǎn)足現場(chǎng)的使用需求。iSTM400-M總控主機顯示屏顯示數據如圖 3 所示。

圖 3 iSTM400-M 總控主機顯示屏顯示數據

4安科瑞無(wú)線(xiàn)測溫監控系統及產(chǎn)品在開(kāi)關(guān)柜中的應用

4.1應用場(chǎng)景

          Acrel-2000T無(wú)線(xiàn)測溫監控系統，是我司根據電力設備安全性的要求，總結國內外的研究和生產(chǎn)的先進(jìn)經(jīng)驗，專(zhuān)門(mén)研制出的新一代無(wú)線(xiàn)測溫監控系統。本系統具有超溫告警等功能，可以幫助值班人員盡早發(fā)現問(wèn)題，消除隱患，確保電力系統的安全運行。為電力設備的安全、經(jīng)濟、可靠運行提供了全新的解決方案。

4.2主要功能

   電氣接點(diǎn)在線(xiàn)測溫裝置適用于高低壓開(kāi)關(guān)柜內電纜接頭、斷路器觸頭、刀閘開(kāi)關(guān)、高壓電纜中間頭、干式變壓器、低壓大電流等設備的溫度監測，防止在運行過(guò)程中因氧化、松動(dòng)、灰塵等因素造成接點(diǎn)接觸電阻過(guò)大而發(fā)熱成為安全隱患，提高設備安全保障，及時(shí)、持續、準確反映設備運行狀態(tài)，降低設備事故率。

數據采集與處理（模擬量、開(kāi)關(guān)量、電度、SOE、定值）

控制操作（斷路器、隔離開(kāi)關(guān)、分接頭、復歸）

報警及處理功能（設備狀態(tài)異?；蚬收?、測量值越限，聲音、顏色、閃爍）

事件順序記錄SOE（分合閘記錄、保護及自動(dòng)裝置的動(dòng)作順序記錄）

遠動(dòng)功能（為調度中心提供相關(guān)運行數據和設備狀態(tài)）

時(shí)鐘同步（北斗GPS納秒級，滿(mǎn)足間隔層子系統標準時(shí)鐘誤差不大于1ms）

人機聯(lián)系與運行管理（控制、查看、數據庫定義修改、報警確認、二次開(kāi)發(fā)、事故記錄檢索、在線(xiàn)設備管理）

與其他設備接口（微機保護、電力儀表、直流屏、故障錄波儀、模擬屏、調度）

4.3現場(chǎng)圖片

4.4測溫產(chǎn)品選型

5 結束語(yǔ)

   海上石油平臺封閉式中高壓配電盤(pán)無(wú)線(xiàn)測溫系統有效地解決了現有開(kāi)關(guān)柜傳統測溫技術(shù)存在的缺陷，實(shí)現了封閉式開(kāi)關(guān)柜發(fā)熱的接點(diǎn)部位和母排整體情況的實(shí)時(shí)在線(xiàn)監測，避免了因負荷變化而引起的設備過(guò)熱，進(jìn)而造成設備損壞的情況，達到了在線(xiàn)監測的目的。同時(shí)，無(wú)線(xiàn)測溫系統的安裝和應用保證了運行人員對封閉式中高壓配電盤(pán)運行狀態(tài)的掌握，實(shí)現了檢修人員從計劃檢修到預防性檢修的轉變，大大降低了非計劃性關(guān)停發(fā)生的概率，保證了海上石油平臺電力系統的安全性、可靠性。

參考文獻

[1]苑舜.高壓開(kāi)關(guān)設備狀態(tài)監測與診斷技術(shù)［M］.北京：機械工業(yè)出版社，2001.

[2]劉詩(shī)揚，張樹(shù)健海上石油平臺封閉式中高壓配電盤(pán)無(wú)線(xiàn)測溫系統的應用研究［J］

[3]安科瑞企業(yè)微電網(wǎng)設計與應用手冊.2022.5月版.

作者簡(jiǎn)介：

韓歡慶，女，本科，江蘇安科瑞電器制造有限公司，主要從事無(wú)線(xiàn)測溫的研發(fā)與應用。