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高壓開關柜觸頭及電纜中間接頭溫度在線監測技術方案書

一、綜述

    高壓開關柜在運行過程中，開關的動靜觸頭、母線連接頭等部位因長期負荷較大、老化等原因會導致接觸電阻過大而發熱，若不及時進行處理，最終可能會因過熱造成火災和大面積停電事故的發生。對其進行溫度實時監測，能使運維人員及時發現問題并采取相應措施，避免經濟損失和安全事故的發生。

電纜在各種基礎設施建設中（例如：發電廠、開關室，電機等）充當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熱到最后發生火災，它是一個漸變過程。所以，為做到對用電環境全天候監測，我們必須從早期防范開始，那么，最有效的技術手段就是從供電電纜測溫入手，直接切入事件的關鍵點，通過監測電纜工作溫度是否異常來警示整個用電系統環境是否處于安全狀態。

現場情況及需求分析

二、現場情況分析

    現場有一座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溫，在35KV 配電室需要對開關柜觸頭進行溫度在線監測。現場需求圖如下：

 

三、技術方案

3.1 變電站內的測溫系統結構圖

  

    開關柜觸頭溫度監測采用無線溫度傳感器，通過無線溫度監測器收集溫度后傳到后臺監控軟件ZRMSCADA，實現數據實時查看和報警功能。

    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，電纜溫度監測器將溫度傳到后臺監控軟件ZRMSCADA，實現數據實時查看和報警功能。

 3.2現場布置示意圖

 

 

 3.3系統優點

兩個變電站的后臺監控數據可以通過網絡共享，可以相互查詢數據，通過安裝監控客戶端，在一個變電站可以同時監控兩個變電站的監控畫面。

電纜溫度監測器的測溫總線可以達到1000米，可掛接溫度傳感器數量達到128個。

開關柜無線溫度監測采用自取電無線溫度傳感器，由小CT磁飽和技術由一次電流感應出電源，電流保持在5安-5000安之間，感應電源即可不間斷提供給傳感器穩定的工作電壓，消除了電池供電需要停電更換的弊端，大大減少了維護工作量。

四、技術參數

4.1電纜溫度傳感器

本系統采用美國DALLAS 公司推出的一種可組網的數字式溫度傳感器（DTS-4），它體積小，電壓適用范圍寬（3～5V），只有一個數據輸入/輸出口，屬于單總線專用芯片之一。被測溫度值直接以“單總線”的數字方式傳輸，大大提高了系統的抗干擾能力。一條測溫電纜最多能帶128個溫度傳感器，最長距離為1000米。測溫總線電纜采用防水阻燃兩芯屏蔽雙絞線，規格型號：RVVSP2*0.75mm2 。

 

溫度傳感器技術參數：

項目	值
溫度測量范圍	-55℃～+127℃
測溫精度	±0.5℃
封裝	不銹鋼金屬殼封裝，防水，抗電磁干擾。
數據傳輸接口	單總線數字信號傳輸
外形尺寸	51mm*26mm*12mm
與溫度監測器傳輸距離	最遠1000米

4.2電纜溫度監測器（型號：DCT－4）

 

具有極高的可靠性和安全性。監測器主機的LED數碼顯示屏循環顯示出每個探測點的溫度值，通過RS485方式上傳到監控計算機，方便運行人員能夠對電纜溫度進行準確地巡檢，對電纜運行狀態能夠及時地掌握。

一臺監測器最多可帶128個溫度傳感器。測溫總線最長距離1000米。

   

電纜溫度監測器的性能指標：
項目	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
報警輸出	1個（無源接點）250VAC、0.6A或24VDC、5安
外形尺寸

 

4.3無線溫度傳感器

   采用小CT磁飽和技術由一次電流感應出電源，電流保持在5安-5000A之間，感應電源即可不間斷提供給傳感器穩定的工作電壓，消除了電池供電需要停電更換的弊端，大大減少了維護工作量。

 

無線溫度傳感器性能指標：
項目	值
測溫元件	數字集成溫度傳感器
測溫范圍	-55℃～+125℃
測溫誤差	小于0.5 ℃
測溫分辨率	±0.1℃
接口方式	無線數字通訊接口
發送頻率	12S發送一次
供電方式	小CT取電

 

 

4.4無線溫度監測器   

無線溫度監測器性能指標：
項目	值
測點容量	128個
報警輸出	1個（無源接點）250Vac,0.6A或24Vdc,5安
通訊接口	RS-485
通訊規約	Modbus-RTU規約
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溫度監測系統軟件

 

               ZRMSCADA主界面                            

 

ZRMSCADA溫度監測系統軟件具有下列功能：

數據通訊

實時溫度巡檢顯示

實時曲線

溫度超上限報警

歷史曲線查詢

網上數據發布

曲線畫面打印

權限管理

五、產品保修及服務承諾 

    山東正瑞電子有限公司作為ISO9001：2000國際質量管理體系認證企業，保障產品的生產、服務等將嚴格按照體系規定執行。 

本公司還對客戶提供上門技術支持服務。針對客戶在系統運行中出現的故障，工程師認為通過電話熱線無法解決問題，就會根據客戶的要求提供現場技術支持。現場技術支持包括故障診斷、提交解決方案、系統參數恢復、重裝系統等服務。

 

附：電纜溝電纜溫度監測另一種方案

分布式光纖測溫方案

一、系統簡介

    可恢復式線型光纖差定溫火災探測器DCT-8000是一款連續分布式光纖溫度傳感系統（DTS），它利用光時域反射（OTDR）技術和拉曼（Raman）散射效應測量沿光纖分布的溫度變化。該系統中光纖既是傳輸介質，又是傳感器，激光脈沖沿光纖向前傳輸，激光與光纖介質相互作用，產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），經波分復用器分離后由高靈敏光電探測器所探測，再經高速信號采集和微弱信號處理，得到背向散射信號光的光強比值和返回時間，從而實時獲得溫度分布信息。分布式光纖溫度傳感系統線型火災探測器，具有測量距離長、無測量盲區、實時測量等優點，在電力、交通隧道、地鐵、石化、大壩等領域均有應用。

    山東正瑞電子有限公司的DCT-8000集光、機、電、計算機和微弱信號檢測等高新技術為一體，采用光電測量技術和光纖技術，產品具有測量精度高、測量時間短、測量距離長等特點，可滿足客戶的不同應用需求。DCT-8000具有定溫、差溫、溫升等多種報警算法，可提供聲、光、圖像和繼電器報警方式，同時提供豐富的標準接口方便與火災報警控制器和其它消防設備相連，具備良好的兼容性和擴展性。

 

DCT-8000系統圖

二、測量原理

    DCT-8000同時實現溫度測量和空間定位功能，其中溫度測量利用光纖自發拉曼（Raman）散射效應，空間定位基于散射信號的回波時間（OTDR技術）。DCT-8000的系統結構示意圖如圖1-2所示。高速驅動電路驅動激光器發出一窄脈寬激光脈沖，激光脈沖經波分復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，產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，兩者的波長不一樣，經波分復用器分離后由高靈敏的探測器所探測。光纖中的Anti-Stokes光強受外界溫度調制，Anti-Stokes與Stokes的光強比值準確反映了溫度信息；不同位置的拉曼散射信號返回探測器的時間是不一樣的，通過測量該回波時間即可確定散射信號所對應的光纖位置；結合高速信號采集與數據處理技術，可準確、快速地獲得整根傳感光纖的溫度分布信息。

DTS系統結構示意圖

DCT-8000利用分布式光纖測溫技術可獲得傳感光纖上每一點的溫度信息，并在用戶軟件界面上實時顯示.

三、系統特點及功能

實時性：DTS分布測溫系統對待測區域的溫度進行7×24小時的實時監控，及時發現并定位過熱點，做到早期預警。

分布式：DTS系統為分布式測溫，連續監測，可根據現場情況任意設定報警值。實時顯示待測范圍內任意點的溫度變化。

成熟性：DTS光纜分布式溫度測量系統是電纜溫度在線監測的最有效的手段，在國外已經取代傳統的線性感溫材料，在技術上已非常成熟完善；通過采用不同的外護套材料，探測光纜可以適應各種環境；區域長度設定、報警值設定及系統校定均可采用Windows 2000及以上版本軟件來完成。

準確性：DTS系統溫度分辨率可以達到0.1℃，溫度精度可以達到1℃；終端機內的激光發射裝置每秒鐘會發射上萬次的光脈沖，并將取樣溫度的平均值輸出到顯示系統，基本消除誤差。

靈活性：DTS監測系統的監測是連續的，可設置多級定溫報警，如30℃初報警，40℃預報警，50℃采取措施等，并且可以根據現場環境情況進行修正；為避免誤報發生，在設定定溫報警的同時，還可以設定溫升速率報警，或定溫和差溫結合報警。報警控制區可編程，并可按照用戶的要求進行分區，可針對環境變化最多可設置500個不同報警控制區域。

擴展性：DTS系統可以對多路光纖進行同時測量，根據實際需要，有1、2、4或8路可以選擇。

兼容性：DTS系統可以通過以太網網口、RS232接口，向終端用戶控制系統（如平板PC）提供分區、溫度及報警信息。

安全性：DTS系統具備內部數據記錄功能，可儲存一年的歷史數據，并可把存儲的數據調（恢復）出來；遠程控制和診斷，可通過網絡接口進行遠程控制和診斷；如果光纖受損，DTS系統可以即時定位受損點，并通過光纖熔接機對其進行熔接，這對于有效的實施在線監測是非常重要的；探測光纜本征安全，采用光信號,不會與動力電纜之間產生相互電磁干擾。

完整性：DTS分布式溫度測量系統可以根據現場環境要求采用回路配置-即光纜的兩端均連接到DTS主機上。回路設計采用“雙端”數據處理（即如果出現斷路，可從回路兩端同時進行單端測量），因此光纜上單點受損并不影響DTS系統在回路兩端采集數據的能力，也不會引起任何性能損失，如響應時間，區域定位及溫度分辨率將保持不變。

2、系統組成

DCT-8000完整系統由機柜部分、光纖部分和上位機軟件等組成，如圖所示。

 

機柜部分示意圖

 

光纜部分示意圖

2.1機柜部分

機柜部分可配置測溫主機（標配）、液晶顯示器（選配）、19英寸標準機柜（選配）、繼電器單元（選配）和消防電源（選配）、蓄電池（選配）等。（具體配置以及規格以訂購合同為準）

測溫主機

測溫主機是系統的核心設備，實現了溫度解析和火警判斷的功能。

 

測溫主機外觀圖

 

測溫主機接口圖

 

DCT-8000主機接口示意圖

編號	接口及功能
1	USB接口（2個）
2	網絡接口，用于連接10M/100M以太網
3	VGA接口，用于連接顯示器
4	RS232串口，用于連接RS232設備
5	PS/2接口，用于連接鍵盤或鼠標
6	16路繼電器干接點輸出，2A/125V.
7	DC24V直流電源接口
8	AC220V交流電源接口（含保險絲）
9	光纖通道接口，FC/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溫主機、顯示器等設備提供穩定連續的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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