一种基于无线的电动刀闸监测装置

一种基于无线的电动刀闸监测装置

孙宏刚华辉谭永明

（国网咸宁供电公司437000）

摘要：对于水电站机组的出口隔离刀闸温度，由于其空间较小，而且存在裸露高压，需要依靠人为进行检测，但这一过程存在局限性，而且自动化水平不高。因此在本次研究中，我们针对刀闸温度监测过程存在较大难度这一问题，在水电站采用无线测温的装置，能够将数字信号引入系统中实现在线实时监测多个位点温度，能够对任意接点温度当其超过极限值时发出警报，防止出现安全事故，对于水电站重要部位的温度监测具有一定的积极作用。

关键词：无线；电动；刀闸；监测；装置

近年来，由于水电站一次系统存在很多的连接位点，比如隔离电动刀闸等，如果连接位点由于多种因素，存在过大或过小的接触电阻，比如隔离电动刀闸刀口，如果隔离刀闸锁紧机构不到位，可能会导致接触点的温度在短时间内升高，具体在其运行中部分连接点由原氧化过热，蓬松，机械振动，腐蚀等多种原因而使其接触电阻逐渐增加，导致连接点局部发热和或者存在放电的问题，最终损坏电器设备，甚至会出现停电或火灾等事故，严重威胁电网的正常运行。据分析某水电站主变一号保护屏差动保护动作，主变二号屏差动保护动作发生事故之后，经过检测发现机组出口隔离刀闸，某相触头定位弹簧发生过热烧断，主要是由于该项动静触头间存在间隙，动触头没有贴紧静触头，进而导致回路电阻增加，最终导在额定电流下机组某相触头定位弹簧烧断产生间隙，导致主变出现差动保护。在具体生产中，由于电气设备连接点温度较高而导致出现的安全事故所占比例较大，为了能够及时发现连接点的温度过热问题，将会直接影响电网的安全供电。为避免该事故的发生，需要对电气设备的连接点进行实时温度监测以及智能报警。

一、工程应用分析

我们所分析的该水电站位于四川省某河流流域，该河流流域梯级开发从上而下的第四个梯级电站，该电站有四台四级电站，该电站为四台混流式的水轮发电机组，其容量为40MW，总装机量为160MW，水头范围为303到346米，主接线采用二机一变作为扩大单元的连接方式，两台主变容量分别为90MVA，机组出口电压为10千伏，由主变升压到220千伏之后，经过一回22万0千伏小临线引入系统中。为能够确保水电站实现安全生产，首先需要对隔离刀闸进行红外成像检测，在处于正常运行状态下，得到的温度分布情况如下所示。

在隔刀红外成像中，我们发现隔离刀闸刀口接触电阻存在，刀口结合出温度为63.3℃。相比其他位置来说该部位温度明显升高，为能够及早发现这一异常问题，避免由于动静接头没有结合而导致出现安全事故，根据其温度分布图需要对隔刀的上、下刀口温度进行监测。由于所监测的部位具有特殊性，采用传统的红外枪无法进行温度的实时监测，当达到电压为10千伏时，由于内部空间有限，安装温度监测装置时还需要考虑绝缘耐压性，实时监测能力，安全稳定性，安全距离等多种因素。经过研究我们采用了无线测温的系统，分别在A、B、C3相中接入六支测温探头，由于考虑到经济性的因素，没有对设备自带后台软件，而是直接引入了计算机监控系统中，具体安装位置如下所示。

二、无线探头功能分析

能够用于电动刀闸刀口的温度信息采集，在刀口安装之后不会影响过流部件以及绝缘耐压，通过无线监测的方式，能够将所采集的数据和相应信息发送到数据转发器中，利用无线频射频功率，根据通信质量进行调整，也可通过后台设置使无线测温传感器确保在通信效果的前提下，尽可能降低功耗，延长电池使用寿命。可以设置温度偏差以及最大时间间隔触发通信，能够在确保测温效果的前提下尽可能降低无线测温传感器的能量消耗，延长电池使用寿命。可以采用无线通信的方式，不需要考虑绝缘以及安全距离因素，整个无线探头的安装比较方便，具有较强的自适应通信功能。为能够便于观察测温探头对于原温度分布情况的影响，我们通过红外成像的方式，探头安装没有对所检测到的温度分布产生影响，安装之后经过耐压测试，结果发现数据正常，安装好测温探头之后在断路器柜能够将无线转发装置于信号较好的位置，通过屏蔽的485通信电缆以及机组LCU的转换器进行连接，机组LCU可通过C10下的串口卡与转换器连接，同时与转换器相连，同时也会与LCU的串口通信设备存在励磁，调速器，振摆。从转发器的功能上来看，首先在无线部分通过无线通信的方式，能够接收多个无线温度传感器，所采集的实时温度信息参数包括433M赫兹下的信息参数，而有线部分采用的是RS-485的方式，能够将无线接收的数据通过有线的方式传送到机组LCU中，可用于后期数据分析，同时还可以进行实时显示温度值以及报警值，告警状态以及信号传输强度等参数。

三、系统设备的调试过程

安装好无线测温探头之后，需要设置转发器，可以利用电脑串口连接相应的转发装置，可以利用计算机软件搜索测温探头，编辑地址之后，设置好寄存器，通过刷机软件能够将有线通信协议，通讯设置，刷到转发设备中，配置好温度探头参数，同时机组LCU在拓扑结构中可需要增加转发器站号四，设置通信出口为C10下的2541，将转发器与串口设置一致之后，增加读书数据功能码以及读取的寄存器，这一过程中需要注意的是偏移位置和高地字节等问题。该水电站的监测系统上位机采用sat250系统，具有良好的数据储存线性值，关键是显示报警以及良好的报警出发器机制，在设置上位机中可增加六个数据点，设置极限报警数据温度，数据历史按照每分钟进行一次信息储存，可以在画面中将一些关键的数据点标记出来，便于操作人员实时监测数据信息。由于该水电站采用无人值班，一人值守的方式，因此在中控室中通常没有人员监盘，同时将温度数据传输到集控室通过集控室的上位机，采用ABB公司的软件系统，在集控上位机中采用相同的报警储存设置。

小结

针对该水电站隔离刀闸，在安装无线测温装置之后，能够实时监测隔离刀闸的温度参数分布情况，有效防止由于隔离刀闸道口过热，而损坏电气设备，或者出现停电、火灾等安全事故，具有良好的预警提醒功能，因此可以广泛使用无线测温装置，对水电站的隔离电动刀闸等一些重要的连接点进行温度的实时监测。

参考文献：

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[2]满基，胡沙沙，高宇，etal.基于RTDS的母线保护装置刀闸位置异常专项仿真测试研究[J].电工技术，2017（8）.

[3]于保柱.变电站设备温度无线监测系统[D].