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

一、綜述

    高壓開關(guān)柜在運(yùn)行過程中，開關(guān)的動(dòng)靜觸頭、母線連接頭等部位因長(zhǎng)期負(fù)荷較大、老化等原因會(huì)導(dǎo)致接觸電阻過大而發(fā)熱，若不及時(shí)進(jìn)行處理，最終可能會(huì)因過熱造成火災(zāi)和大面積停電事故的發(fā)生。對(duì)其進(jìn)行溫度實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)，能使運(yùn)維人員及時(shí)發(fā)現(xiàn)問題并采取相應(yīng)措施，避免經(jīng)濟(jì)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(jī)等）充當(dāng)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(zāi)，它是一個(gè)漸變過程。所以，為做到對(duì)用電環(huán)境全天候監(jiān)測(cè)，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(cè)溫入手，直接切入事件的關(guān)鍵點(diǎn)，通過監(jiān)測(cè)電纜工作溫度是否異常來警示整個(gè)用電系統(tǒng)環(huán)境是否處于安全狀態(tài)。

現(xiàn)場(chǎng)情況及需求分析

二、現(xiàn)場(chǎng)情況分析

    現(xiàn)場(chǎng)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(cè)溫，在35KV 配電室需要對(duì)開關(guān)柜觸頭進(jìn)行溫度在線監(jiān)測(cè)。現(xiàn)場(chǎng)需求圖如下：

 

三、技術(shù)方案

3.1 變電站內(nèi)的測(cè)溫系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖

  

    開關(guān)柜觸頭溫度監(jiān)測(cè)采用無線溫度傳感器，通過無線溫度監(jiān)測(cè)器收集溫度后傳到后臺(tái)監(jiān)控軟件ZRMSCADA，實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)實(shí)時(shí)查看和報(bào)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(cè)器將溫度傳到后臺(tái)監(jiān)控軟件ZRMSCADA，實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)實(shí)時(shí)查看和報(bào)警功能。

 3.2現(xiàn)場(chǎng)布置示意圖

 

 

 3.3系統(tǒng)優(yōu)點(diǎn)

兩個(gè)變電站的后臺(tái)監(jiān)控?cái)?shù)據(jù)可以通過網(wǎng)絡(luò)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(gè)變電站可以同時(shí)監(jiān)控兩個(gè)變電站的監(jiān)控畫面。

電纜溫度監(jiān)測(cè)器的測(cè)溫總線可以達(dá)到1000米，可掛接溫度傳感器數(shù)量達(dá)到128個(gè)。

開關(guān)柜無線溫度監(jiān)測(cè)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(yīng)出電源，電流保持在5安-5000安之間，感應(yīng)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(hù)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(guó)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(gè)數(shù)據(jù)輸入/輸出口，屬于單總線專用芯片之一。被測(cè)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(cè)溫電纜最多能帶128個(gè)溫度傳感器，最長(zhǎng)距離為1000米。測(cè)溫總線電纜采用防水阻燃兩芯屏蔽雙絞線，規(guī)格型號(hào)：RVVSP2*0.75mm2 。

 

溫度傳感器技術(shù)參數(shù)：

項(xiàng)目	值
溫度測(cè)量范圍	-55℃～+127℃
測(cè)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(hào)傳輸
外形尺寸	51mm*26mm*12mm
與溫度監(jiān)測(cè)器傳輸距離	最遠(yuǎn)1000米

4.2電纜溫度監(jiān)測(cè)器（型號(hào)：DCT－4）

 

具有極高的可靠性和安全性。監(jiān)測(cè)器主機(jī)的LED數(shù)碼顯示屏循環(huán)顯示出每個(gè)探測(cè)點(diǎn)的溫度值，通過RS485方式上傳到監(jiān)控計(jì)算機(jī)，方便運(yùn)行人員能夠?qū)﹄娎|溫度進(jìn)行準(zhǔn)確地巡檢，對(duì)電纜運(yùn)行狀態(tài)能夠及時(shí)地掌握。

一臺(tái)監(jiān)測(cè)器最多可帶128個(gè)溫度傳感器。測(cè)溫總線最長(zhǎng)距離1000米。

   

電纜溫度監(jiān)測(cè)器的性能指標(biāo)：
項(xiàng)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(bào)警輸出	1個(gè)（無源接點(diǎn)）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(yīng)出電源，電流保持在5安-5000A之間，感應(yīng)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(hù)工作量。

 

無線溫度傳感器性能指標(biāo)：
項(xiàng)目	值
測(cè)溫元件	數(shù)字集成溫度傳感器
測(cè)溫范圍	-55℃～+125℃
測(cè)溫誤差	小于0.5 ℃
測(cè)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(cè)器   

無線溫度監(jiān)測(cè)器性能指標(biāo)：
項(xiàng)目	值
測(cè)點(diǎn)容量	128個(gè)
報(bào)警輸出	1個(gè)（無源接點(diǎn)）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(cè)系統(tǒng)軟件

 

               ZRMSCADA主界面                            

 

ZRMSCADA溫度監(jiān)測(cè)系統(tǒng)軟件具有下列功能：

數(shù)據(jù)通訊

實(shí)時(shí)溫度巡檢顯示

實(shí)時(shí)曲線

溫度超上限報(bào)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(wù)承諾 

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

本公司還對(duì)客戶提供上門技術(shù)支持服務(wù)。針對(duì)客戶在系統(tǒng)運(yùn)行中出現(xiàn)的故障，工程師認(rèn)為通過電話熱線無法解決問題，就會(huì)根據(jù)客戶的要求提供現(xiàn)場(chǎng)技術(shù)支持。現(xiàn)場(chǎng)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(fù)、重裝系統(tǒng)等服務(wù)。

 

附：電纜溝電纜溫度監(jiān)測(cè)另一種方案

分布式光纖測(cè)溫方案

一、系統(tǒng)簡(jiǎn)介

    可恢復(fù)式線型光纖差定溫火災(zāi)探測(cè)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(shí)域反射（OTDR）技術(shù)和拉曼（Raman）散射效應(yīng)測(cè)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(fù)用器分離后由高靈敏光電探測(cè)器所探測(cè)，再經(jīng)高速信號(hào)采集和微弱信號(hào)處理，得到背向散射信號(hào)光的光強(qiáng)比值和返回時(shí)間，從而實(shí)時(shí)獲得溫度分布信息。分布式光纖溫度傳感系統(tǒng)線型火災(zāi)探測(cè)器，具有測(cè)量距離長(zhǎng)、無測(cè)量盲區(qū)、實(shí)時(shí)測(cè)量等優(yōu)點(diǎn)，在電力、交通隧道、地鐵、石化、大壩等領(lǐng)域均有應(yīng)用。

    山東正瑞電子有限公司的DCT-8000集光、機(jī)、電、計(jì)算機(jī)和微弱信號(hào)檢測(cè)等高新技術(shù)為一體，采用光電測(cè)量技術(shù)和光纖技術(shù)，產(chǎn)品具有測(cè)量精度高、測(cè)量時(shí)間短、測(cè)量距離長(zhǎng)等特點(diǎn)，可滿足客戶的不同應(yīng)用需求。DCT-8000具有定溫、差溫、溫升等多種報(bào)警算法，可提供聲、光、圖像和繼電器報(bào)警方式，同時(shí)提供豐富的標(biāo)準(zhǔn)接口方便與火災(zāi)報(bào)警控制器和其它消防設(shè)備相連，具備良好的兼容性和擴(kuò)展性。

 

DCT-8000系統(tǒng)圖

二、測(cè)量原理

    DCT-8000同時(shí)實(shí)現(xiàn)溫度測(cè)量和空間定位功能，其中溫度測(cè)量利用光纖自發(fā)拉曼（Raman）散射效應(yīng)，空間定位基于散射信號(hào)的回波時(shí)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(dòng)電路驅(qū)動(dòng)激光器發(fā)出一窄脈寬激光脈沖，激光脈沖經(jīng)波分復(fù)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(dòng)，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(zhǎng)不一樣，經(jīng)波分復(fù)用器分離后由高靈敏的探測(cè)器所探測(cè)。光纖中的Anti-Stokes光強(qiáng)受外界溫度調(diào)制，Anti-Stokes與Stokes的光強(qiáng)比值準(zhǔn)確反映了溫度信息；不同位置的拉曼散射信號(hào)返回探測(cè)器的時(shí)間是不一樣的，通過測(cè)量該回波時(shí)間即可確定散射信號(hào)所對(duì)應(yīng)的光纖位置；結(jié)合高速信號(hào)采集與數(shù)據(jù)處理技術(shù)，可準(zhǔn)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(cè)溫技術(shù)可獲得傳感光纖上每一點(diǎn)的溫度信息，并在用戶軟件界面上實(shí)時(shí)顯示.

三、系統(tǒng)特點(diǎn)及功能

實(shí)時(shí)性：DTS分布測(cè)溫系統(tǒng)對(duì)待測(cè)區(qū)域的溫度進(jìn)行7×24小時(shí)的實(shí)時(shí)監(jiān)控，及時(shí)發(fā)現(xiàn)并定位過熱點(diǎn)，做到早期預(yù)警。

分布式：DTS系統(tǒng)為分布式測(cè)溫，連續(xù)監(jiān)測(cè)，可根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)情況任意設(shè)定報(bào)警值。實(shí)時(shí)顯示待測(cè)范圍內(nèi)任意點(diǎn)的溫度變化。

成熟性：DTS光纜分布式溫度測(cè)量系統(tǒng)是電纜溫度在線監(jiān)測(cè)的最有效的手段，在國(guó)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(hù)套材料，探測(cè)光纜可以適應(yīng)各種環(huán)境；區(qū)域長(zhǎng)度設(shè)定、報(bào)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(zhǔn)確性：DTS系統(tǒng)溫度分辨率可以達(dá)到0.1℃，溫度精度可以達(dá)到1℃；終端機(jī)內(nèi)的激光發(fā)射裝置每秒鐘會(huì)發(fā)射上萬(wàn)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(cè)系統(tǒng)的監(jiān)測(cè)是連續(xù)的，可設(shè)置多級(jí)定溫報(bào)警，如30℃初報(bào)警，40℃預(yù)報(bào)警，50℃采取措施等，并且可以根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)環(huán)境情況進(jìn)行修正；為避免誤報(bào)發(fā)生，在設(shè)定定溫報(bào)警的同時(shí)，還可以設(shè)定溫升速率報(bào)警，或定溫和差溫結(jié)合報(bào)警。報(bào)警控制區(qū)可編程，并可按照用戶的要求進(jìn)行分區(qū)，可針對(duì)環(huán)境變化最多可設(shè)置500個(gè)不同報(bào)警控制區(qū)域。

擴(kuò)展性：DTS系統(tǒng)可以對(duì)多路光纖進(jìn)行同時(shí)測(cè)量，根據(jù)實(shí)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(bào)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(chǔ)存一年的歷史數(shù)據(jù)，并可把存儲(chǔ)的數(shù)據(jù)調(diào)（恢復(fù)）出來；遠(yuǎn)程控制和診斷，可通過網(wǎng)絡(luò)接口進(jìn)行遠(yuǎn)程控制和診斷；如果光纖受損，DTS系統(tǒng)可以即時(shí)定位受損點(diǎn)，并通過光纖熔接機(jī)對(duì)其進(jìn)行熔接，這對(duì)于有效的實(shí)施在線監(jiān)測(cè)是非常重要的；探測(cè)光纜本征安全，采用光信號(hào),不會(huì)與動(dòng)力電纜之間產(chǎn)生相互電磁干擾。

完整性：DTS分布式溫度測(cè)量系統(tǒng)可以根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)環(huán)境要求采用回路配置-即光纜的兩端均連接到DTS主機(jī)上。回路設(shè)計(jì)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(shí)進(jìn)行單端測(cè)量），因此光纜上單點(diǎn)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(huì)引起任何性能損失，如響應(yīng)時(shí)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(jī)柜部分、光纖部分和上位機(jī)軟件等組成，如圖所示。

 

機(jī)柜部分示意圖

 

光纜部分示意圖

2.1機(jī)柜部分

機(jī)柜部分可配置測(cè)溫主機(jī)（標(biāo)配）、液晶顯示器（選配）、19英寸標(biāo)準(zhǔn)機(jī)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(gòu)合同為準(zhǔn)）

測(cè)溫主機(jī)

測(cè)溫主機(jī)是系統(tǒng)的核心設(shè)備，實(shí)現(xiàn)了溫度解析和火警判斷的功能。

 

測(cè)溫主機(jī)外觀圖

 

測(cè)溫主機(jī)接口圖

 

DCT-8000主機(jī)接口示意圖

編號(hào)	接口及功能
1	USB接口（2個(gè)）
2	網(wǎng)絡(luò)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(biāo)
6	16路繼電器干接點(diǎn)輸出，2A/125V.
7	DC24V直流電源接口
8	AC220V交流電源接口（含保險(xiǎn)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(cè)溫主機(jī)、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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