李　陽,李孟東

(四川華能寶興河水電有限責(zé)任公司,四川省雅安市　625000)

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隔離刀閘無線測溫系統(tǒng)在水電站的應(yīng)用

李陽,李孟東

(四川華能寶興河水電有限責(zé)任公司,四川省雅安市625000)

水電站機(jī)組出口隔離刀閘溫度，由于內(nèi)部空間狹小，并具有裸露高壓，依靠大量人力進(jìn)行檢測有一定的局限性，自動(dòng)化程度不高。文章針對隔離刀閘刀口溫度監(jiān)視較難實(shí)施的問題，在小關(guān)子水電站采用無線測溫裝置，將信號接入監(jiān)控系統(tǒng)，在線監(jiān)測設(shè)備多點(diǎn)的溫度，對任一接點(diǎn)的溫度越限及時(shí)報(bào)警，防止事故發(fā)生。對于水電站重要部位溫度監(jiān)視的同類問題有一定的借鑒作用。

隔離刀閘；溫度監(jiān)視；無線測溫；監(jiān)控系統(tǒng)

1　問題提出

水電站一次系統(tǒng)存在大量的連接點(diǎn)，如隔離刀閘等，這些連接點(diǎn)因各種原因存在或大或小的接觸電阻，如隔離刀閘刀口。如果隔離刀閘鎖緊機(jī)構(gòu)或頂桿動(dòng)作不到位，造成接觸點(diǎn)溫度升高，在運(yùn)行過程中這些連接點(diǎn)因機(jī)械振動(dòng)、過熱氧化、膨脹松弛、表面腐蝕等原因使接觸電阻進(jìn)一步增大，導(dǎo)致連接點(diǎn)局部發(fā)熱甚至電弧放電，最終導(dǎo)致電氣設(shè)備損壞、停電、火災(zāi)或者爆炸等事故，嚴(yán)重威脅著電網(wǎng)的經(jīng)濟(jì)、安全運(yùn)行。

2009年11月11日 17時(shí)36分，寶興水電站2B主變1號保護(hù)屏差動(dòng)保護(hù)動(dòng)作，2B、3B主變2號保護(hù)屏差動(dòng)保護(hù)動(dòng)作,事故發(fā)生后經(jīng)檢查發(fā)現(xiàn)2F機(jī)組出口隔離刀閘(型號GN22-18/4000A)G21 A相觸頭定位彈簧燒斷。原因系A(chǔ)相動(dòng)靜觸頭間存在間隙，動(dòng)觸頭沒有完全壓緊靜觸頭，導(dǎo)致回路電阻增大，引起機(jī)組在額定電流下A相觸頭定位彈簧燒斷，并產(chǎn)生飛弧，導(dǎo)致2B主變差動(dòng)保護(hù)動(dòng)作。

在生產(chǎn)中，因電氣設(shè)備連接點(diǎn)過熱造成的事故，占整體電氣事故的很大比例，如不能及時(shí)發(fā)現(xiàn)，這種事故隱患將給安全供電帶來極大的威脅。為及時(shí)發(fā)現(xiàn)隱患、避免事故的發(fā)生，必須要對電氣設(shè)備各連接點(diǎn)實(shí)施溫度在線實(shí)時(shí)監(jiān)測和智能報(bào)警。

2　工程應(yīng)用

小關(guān)子水電站位于四川省寶興縣寶興河主源東河上，是寶興河流域梯級開發(fā)自上而下的第4個(gè)梯級電站。電站裝設(shè)4臺(tái)40 MW混流式水輪發(fā)電機(jī)組，總裝機(jī)容量為160 MW，水頭范圍為304～345 m。主接線采用“2機(jī)1變”為擴(kuò)大單元接線方式。2臺(tái)主變?nèi)萘烤鶠?0 MVA。機(jī)組出口電壓為10.5 kV,由主變升壓至220 kV后經(jīng)1回220 kV小臨線并入系統(tǒng)。

為小關(guān)子水電站安全生產(chǎn)，先對隔離刀閘做紅外成像，檢查隔刀在正常運(yùn)行時(shí)的溫度分布，如圖1所示。

圖1　機(jī)組隔刀紅外成像圖

在隔刀紅外成像整個(gè)分布圖中，隔離刀閘刀口由于接觸電阻的原因，刀口結(jié)合處溫度達(dá)到63.3 ℃，比圖1方框內(nèi)其他部位明顯較高，為盡早發(fā)現(xiàn)結(jié)合部位異常，避免由于隔刀動(dòng)靜觸頭未緊密結(jié)合導(dǎo)致事故，根據(jù)溫度分布圖，需要監(jiān)視隔刀上、下刀口[1]。

由于監(jiān)視部位特殊，常規(guī)的紅外槍不能實(shí)現(xiàn)實(shí)時(shí)監(jiān)測，隔刀電壓高達(dá)10.5 kV,內(nèi)部空間有限，安裝監(jiān)測裝置需要考慮絕緣耐壓性、防污閃、實(shí)時(shí)監(jiān)測報(bào)警能力、系統(tǒng)穩(wěn)定性、高可靠性、安全距離、感應(yīng)電壓等因素[2]。

經(jīng)調(diào)研特采用無線測溫系統(tǒng)，在A、B、C三相共增加6只測溫探頭[3]。由于經(jīng)濟(jì)原因，不采用設(shè)備自帶后臺(tái)軟件，而是接入監(jiān)控系統(tǒng)。具體安裝位置如圖2所示。

2.1無線探頭的主要功能

(1) 采集刀口的溫度，安裝在刀口，不影響過流部件及絕緣耐壓[4]；

(2) 通過無線方式把采集的溫度數(shù)據(jù)以及相關(guān)信息發(fā)送到數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)發(fā)器[5]；

圖2　下刀口無線探頭安裝位置圖

(3) 無線射頻功率，根據(jù)通信質(zhì)量自適應(yīng)調(diào)整，也可由后臺(tái)設(shè)置，使得無線測溫傳感器在保證通信效果的前提下最大限度降低功耗、延長電池使用壽命(也有自動(dòng)充電的，小關(guān)子水電站暫時(shí)用的帶電池的)[6]；

(4) 可設(shè)定溫度偏差和最大時(shí)間間隔觸發(fā)通信，使得無線測溫傳感器在保證測溫效果的前提下最大限度降低功耗、延長電池使用壽命[7]；

(5) 采用無線方式，無安全距離、絕緣的考慮，安裝方便；自適應(yīng)通信，即裝即用。

圖3　安裝測溫探頭后的隔刀溫度圖

為觀察測溫探頭對原溫度分布的影響，特進(jìn)行了紅外成像，如圖3所示，探頭的安裝并未對隔刀的溫度分布產(chǎn)生影響，安裝后耐壓試驗(yàn)數(shù)據(jù)正常。

測溫探頭安裝后，在斷路器柜上，將無線轉(zhuǎn)發(fā)裝置安置在接收信號較好的位置，并通過屏蔽的485通信電纜(屏蔽層在LCU側(cè)單端接地)[8]，與機(jī)組LCU的232/485轉(zhuǎn)換器相連[9]。機(jī)組LCU通過C10下的串口卡2541與232/485轉(zhuǎn)換器相連，同時(shí)與LCU串口通信的設(shè)備還有調(diào)速器、勵(lì)磁、振擺。網(wǎng)絡(luò)通信如圖4[10]。

圖4　網(wǎng)絡(luò)通信圖

2.2轉(zhuǎn)發(fā)器的主要功能

(1) 無線部分：采用無線方式接收多個(gè)無線溫度傳感器的實(shí)時(shí)溫度數(shù)據(jù)以及相關(guān)信息，433 MHz(免費(fèi)開放頻段)；

(2) 有線部分：采用RS-485方式將無線接收的數(shù)據(jù)有線轉(zhuǎn)送到機(jī)組LCU[11]；

(3) 就地實(shí)時(shí)顯示溫度值、告警限值、告警狀態(tài)、信號強(qiáng)度等。

3　設(shè)備調(diào)試

安裝完成后，設(shè)置轉(zhuǎn)發(fā)器，用電腦串口連接轉(zhuǎn)發(fā)裝置，用軟件搜索測溫探頭，編輯地址，設(shè)置寄存器，并通過刷機(jī)軟件，將有線通信協(xié)議(小關(guān)子水電站采用MODBUS_RTU)、通信設(shè)置、MODBUS站號刷至轉(zhuǎn)發(fā)設(shè)備，配置探頭參數(shù)。

同時(shí)，機(jī)組LCU，在拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)中增加轉(zhuǎn)發(fā)器站號4，并設(shè)置通信出口為C10下的2541，串口設(shè)置應(yīng)與轉(zhuǎn)發(fā)器一致，增加讀取數(shù)據(jù)功能碼及讀取的寄存器(注意偏移地址及高地字節(jié))。

小關(guān)子水電站監(jiān)控系統(tǒng)上位機(jī)采用安德里茨公司SAT250系統(tǒng)，該上位機(jī)具有很好的歷史數(shù)據(jù)存儲(chǔ)、曲線展示、越限報(bào)警，報(bào)警觸發(fā)機(jī)制良好。上位機(jī)設(shè)置中，增加6個(gè)數(shù)據(jù)點(diǎn)，并設(shè)置越限報(bào)警，溫度數(shù)據(jù)歷史存儲(chǔ)按1 min存儲(chǔ)1次，并在畫面中將數(shù)據(jù)點(diǎn)做出來，方便監(jiān)視。

因小關(guān)子水電站采用“無人值班，少人值守”方式，平時(shí)中控室并沒有人員監(jiān)盤，所以同時(shí)將溫度數(shù)據(jù)送至寶興河集控，寶興河集控上位機(jī)采用ABB公司的microscada9.1.5系統(tǒng)，并在集控上位機(jī)采用相同報(bào)警存儲(chǔ)設(shè)置。

4　結(jié)　語

小關(guān)子水電站隔離刀閘安裝無線測溫裝置以來，很好地監(jiān)視了隔離刀閘的溫度，對防止因隔離刀閘刀口過熱導(dǎo)致的電氣設(shè)備損壞、停電、火災(zāi)或者爆炸等事故，有很好的預(yù)警作用。推薦采用無線測溫裝置對隔離刀閘等連接點(diǎn)溫度監(jiān)視。

[1]王茂軍.高壓母線無線測溫系統(tǒng)的設(shè)計(jì)[D].沈陽：沈陽工業(yè)大學(xué)，2007.

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[8]中國工程建設(shè)標(biāo)準(zhǔn)化協(xié)會(huì)電氣工程委員會(huì).工業(yè)計(jì)算機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)抗干擾技術(shù)規(guī)范:CECS 81-1996[S].1996.

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[10]趙珍珍.高壓開關(guān)柜無線測溫在線監(jiān)測系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)[D].濟(jì)南：山東大學(xué)，2013.

[11]電力系統(tǒng)控制及其通信數(shù)據(jù)和通信安全: DL/Z981-2005/IECTR6210:2003 [S].2005.

Application of Wireless Temperature Measurement System for Isolating Blade in Hydropower Project

LI Yang, LI Mengdong

(Sichuan Huaneng Baoxing River Hydropower Co., Ltd, Ya'an, Sichuan625000,China)

It is limited for manpower in a large quantity to inspect temperature of the isolating blade at the unit outlet because where there is a narrow space and the naked high voltage. Therefore, the automation is not high in degree. Aiming at the difficulty in the temperature measurement, the wireless temperature measurement device is applied in Xiaoguanzi Hydropower Station. The signal is integrated into the monitoring system, temperature at multiple points of equipment is monitored online. Alarm is triggered if temperature at any point exceeds limit to avoid accident occurrence. This may be referred similarly to temperature measurement at key points of hydropower projects.Key words:isolating blade; temperature monitoring; wireless temperature measurement; monitoring system

1006—2610(2016)04—0061—03

2016-02-27

李陽(1983- )，男，四川省營山縣人，工程師，主要從事水電站自動(dòng)化、二次相關(guān)工作.

TV735

A

10.3969/j.issn.1006-2610.2016.04.016