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配電室開關(guān)柜智能化綜合監(jiān)管系統(tǒng)

時間:2025-02-17 15:07 點擊次數(shù):
 


項目背景

在電力系統(tǒng)中,電氣設(shè)備的正常運行依賴于關(guān)鍵參數(shù)的監(jiān)測,如溫度、濕度、局部放電和振動等。尤其是設(shè)備的連接部分,由于制造缺陷、污染、長期運行等因素,可能導(dǎo)致接觸電阻增加,引發(fā)局部放電和發(fā)熱現(xiàn)象。這些問題若不控制,會逐漸惡化,影響設(shè)備絕緣性能和壽命,甚至導(dǎo)致設(shè)備損壞。

國網(wǎng)提出的“全面智能感知·泛在電力物聯(lián)”概念,旨在通過智能技術(shù)和傳感器構(gòu)建電網(wǎng)設(shè)備物聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng),實現(xiàn)設(shè)備信息的互聯(lián)互通。這為電力設(shè)備狀態(tài)分析和管理提供了數(shù)據(jù)支持。

隨著電力電子技術(shù)的發(fā)展,特別是感應(yīng)取電、低功耗、無線無源和物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的進步,我們公司研發(fā)了一系列新產(chǎn)品,包括無線測溫傳感器、智能局放傳感器、智能避雷器監(jiān)測裝置和智能凝露治理裝置等。這些產(chǎn)品能夠?qū)崟r監(jiān)測配電室電氣設(shè)備的狀態(tài),進行數(shù)據(jù)采集、顯示、存儲和管理,保障電力系統(tǒng)的安全運行。

配電室開關(guān)柜智能化綜合監(jiān)管系統(tǒng)(圖1)

通過在線監(jiān)測系統(tǒng),可以實時捕捉設(shè)備運行中的異常,及時發(fā)現(xiàn)事故的早期征兆并采取措施,防止事故擴大。該系統(tǒng)的優(yōu)勢包括:

減少人工成本:彌補人工巡檢的不足,降低維護成本。

早期預(yù)警:在事故初期發(fā)出警報,防止事態(tài)惡化。

長壽命傳感器:無源無線溫度傳感器在正常環(huán)境下可使用10年。

局放監(jiān)測:采用脈沖電流法的局部放電在線監(jiān)測裝置,通過無線通訊。

高可靠性:傳感器具備防水、耐高溫、耐老化,能在強電磁環(huán)境下正常工作。

便捷通信:現(xiàn)場通信設(shè)備可通過定向無線網(wǎng)絡(luò)或移動互聯(lián)網(wǎng)將數(shù)據(jù)實時上傳到服務(wù)器。

遠程監(jiān)控:后臺采用BS結(jié)構(gòu),移動終端可隨時隨地監(jiān)控。

24小時監(jiān)測:實現(xiàn)全天不間斷在線監(jiān)測,數(shù)據(jù)越限立即報警。

 

配電室開關(guān)柜智能化綜合監(jiān)管系統(tǒng)(圖2)

系統(tǒng)簡介

電氣設(shè)備狀態(tài)在線監(jiān)測系統(tǒng)通過傳感器獲取設(shè)備各部位的溫度、濕度、局部放電、避雷器狀態(tài)、凝露、煙感和水浸/水位等信息,實現(xiàn)數(shù)據(jù)采集、存儲、監(jiān)測、趨勢查詢、數(shù)據(jù)庫記錄、報警、設(shè)備信息管理、設(shè)置和短信提醒等功能。平臺支持原始數(shù)據(jù)查詢,并可生成年、月、日報表。

該監(jiān)控平臺基于我公司自主研發(fā)的物聯(lián)網(wǎng)軟件開發(fā)平臺,通過業(yè)務(wù)模塊開發(fā)實現(xiàn)系統(tǒng)各項功能。平臺具備數(shù)據(jù)庫兼容性和強大的數(shù)據(jù)分析能力,確保系統(tǒng)穩(wěn)定運行。

項目網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)圖

我公司的綜合監(jiān)測系統(tǒng)主要有三部分構(gòu)成:感知層(無線傳感器)、網(wǎng)絡(luò)層(無線接收終端/網(wǎng)關(guān))、應(yīng)用層(數(shù)據(jù)服務(wù)器及軟件平臺后臺);

配電室開關(guān)柜智能化綜合監(jiān)管系統(tǒng)(圖3)

傳感器作為系統(tǒng)的感知層,分布于各個隱患點,實時測量其狀態(tài)數(shù)據(jù),并將數(shù)據(jù)通過無線方式上傳給接收終端/網(wǎng)關(guān)。

接收終端在系統(tǒng)中承擔(dān)著數(shù)據(jù)中繼功能,它接收到傳感器的數(shù)據(jù)之后再通過光纖、485或者無線等方式傳輸給數(shù)據(jù)后臺,他們形成了系統(tǒng)的網(wǎng)絡(luò)層。

數(shù)據(jù)到達后臺后,用戶可以通過瀏覽器方式監(jiān)測現(xiàn)場每個傳感器的實時溫度、歷史曲線,如果出現(xiàn)超溫情況,可以快速定位并及時通知相關(guān)人員。這就是系統(tǒng)的應(yīng)用層。

現(xiàn)場監(jiān)測系統(tǒng)設(shè)備

無源無線測溫傳感器 ZWMSA-04

功能簡介

在開關(guān)柜的運行現(xiàn)場具有豐富的電磁能,對于電壓高電流小的場源(如發(fā)射天線、饋線等),電場要比磁場強得多,對于電壓低電流大的場源(如某些感應(yīng)加熱設(shè)備和模具),磁場要比電場大得多。因此我們認為輸電線是一個工頻電場和磁場能量非常密集的區(qū)域。我們正是利用微電子技術(shù)、低功耗技術(shù)以及能量管理技術(shù)收集線夾或者開關(guān)柜及戶外接點等測溫點中的電磁能,并將其能量轉(zhuǎn)化為無線溫度傳感器所需之電源。

將EH技術(shù)應(yīng)用于輸電線回路的無線測溫,解決了傳感器的能量需求問題,使得傳感器擺脫了對傳統(tǒng)電池的束縛,體積更小,壽命更長,可靠性更高,安裝更方便,維護更簡單,產(chǎn)品更環(huán)保,技術(shù)更先進。

我公司的無線溫度傳感器是基于美國TI公司的無線數(shù)字通信技術(shù)及低功耗技術(shù)、EH技術(shù)而研制的高性能產(chǎn)品,傳感器采用了多重抗干擾措施以及特有的軟件算法,經(jīng)過了國內(nèi)西高所、開普實驗室、浙江省中試所、浙江省質(zhì)監(jiān)局等多家權(quán)威機構(gòu)測試認證,并且在國內(nèi)許多工業(yè)現(xiàn)場得以成功應(yīng)用。其最大的優(yōu)勢在于不再需要電池供電,徹底解決電池高溫性能差、壽命有限的問題;而且體積小,安裝方式靈活多樣,將線夾或者開關(guān)柜及戶外接點等測溫點溫升監(jiān)測提升到一個新的高度。

技術(shù)參數(shù)

工作環(huán)境

-40~85℃ ,≤95%RH


工作頻段

433MHz


發(fā)射功率

<10dbm


傳輸距離

≥500m(空曠無阻擋)

視距,實際情況據(jù)現(xiàn)場條件而定

測溫方式

接觸式

體積輕小,優(yōu)先安裝動觸頭

測溫范圍

-45~+125℃


測量精度

±1.0℃


測量間隔

10S


發(fā)送間隔

20~180S

溫度越高發(fā)送間隔越短

休眠功耗

<3.0uA


發(fā)射功耗

<15mA


供電方式

電磁能收集

電流≥5A

使用壽命

10年


可維護性

后期基本免維護


防護等級

IP68


外形尺寸

22.96×23×9.9mm

傳感器主體尺寸

安裝方式

捆綁式

可安裝動靜觸頭/固定柜刀閘觸頭/電纜接頭

 

安裝方式

無源無線溫度傳感器廣泛應(yīng)用于高低壓開關(guān)柜、環(huán)網(wǎng)柜觸頭、刀閘開關(guān)、高壓電纜接頭、干式變壓器、低壓大電流柜等電氣設(shè)備的溫度在線監(jiān)測;我公司無源無線溫度傳感器避免使用電池所帶來的局限,體積小巧,僅相當(dāng)于傳統(tǒng)傳感器的一顆電池大小,可以安裝在動觸頭等狹小的空間內(nèi),所以優(yōu)先推薦安裝動觸頭。

 

開關(guān)柜綜合智能診斷裝置 ZWPD5100

功能簡介

脈沖電流法是當(dāng)前普遍認可且廣泛使用的一種局部放電量測試方法,其結(jié)果是以pC為單位的視在放電量,屬于定量性質(zhì)的測量,能客觀反映電氣設(shè)備的絕緣狀態(tài)。IEC 對此在2000年制定了專門的檢測標準。每一次局部放電現(xiàn)象都伴隨著正負電荷的中和,表現(xiàn)為一個具有極陡上升沿的電流脈沖,脈沖電流法即通過測量該脈沖電流的大小來計算局部放電量的大小。基于脈沖電流法的局部放電測試通常用于電氣設(shè)備的型式試驗、出廠試驗和其他離線測試中,通過無局部放電的可控升壓測量系統(tǒng)實現(xiàn)測試。而實際運行設(shè)備現(xiàn)場由于存在各種形式的電磁干擾,并不具備相比于離線測試時的無局部放電升壓測試條件,所以基于脈沖電流法的帶電或在線局部放電測試應(yīng)用較少。

根據(jù)上述特點,本公司進行了改進,采用先進軟硬件相結(jié)合的消噪抗干擾技術(shù),實現(xiàn)了該方法在運行高壓開關(guān)柜設(shè)備中的應(yīng)用。銳意創(chuàng)新,堅持走技術(shù)研發(fā)之路,確保產(chǎn)品技術(shù)領(lǐng)先,以滿足當(dāng)今企業(yè)客戶對產(chǎn)品性能不斷提升的要求,讓客戶充分的受益于我們的領(lǐng)先技術(shù)和出色的可靠性。

配電室開關(guān)柜智能化綜合監(jiān)管系統(tǒng)(圖4) 

拓撲圖

配電室開關(guān)柜智能化綜合監(jiān)管系統(tǒng)(圖5) 

局放在線監(jiān)測裝置采用超低功耗設(shè)計,抗干擾能力強,可在線校準;兼?zhèn)淙鄮щ婏@示功能,LED顯示開關(guān)柜是否帶電,免維護功耗低,可核相且核相電壓低。

技術(shù)參數(shù)

項目

參數(shù)

安裝方式

前面板安裝、嵌入式需開孔

工作電壓

AC 220V 50Hz

通訊方式

RS485/433MHz

接口

Type-C型USB接口

額定測量范圍

0~2000pC

耦合電容

3PF-150PF 取決于設(shè)計

適用電壓等級

5kV~36kV 取決于設(shè)計

帶電指示

LED

液晶顯示

LCD

繼電器觸點

5A/250V AC 5A/30V DC

電源

24V~230V AC±10%

功耗

3W

防護等級

IP54

工作溫度

-40℃~70℃

工作濕度

≤95%RH

海拔高度

<4000m

前面板開孔尺寸

長x寬=92mmx44mm

外形尺寸

長x寬x深=100.5mmx52.5mmx92mm

安裝示意

配電室開關(guān)柜智能化綜合監(jiān)管系統(tǒng)(圖6)  

無線避雷器用監(jiān)測器 ZWMSA-15

功能簡介

避雷器用監(jiān)測器(也稱為避雷器漏電流及動作記錄器)是與氧化鋅避雷器配套使用的儀器,串接在避雷器接地回路中。該儀器的電流表用于監(jiān)測運行電壓下通過避雷器的漏電流,以判斷避雷器內(nèi)部是否受潮或元件是否異常。動作計數(shù)器則記錄避雷器的過電壓動作次數(shù)。

傳統(tǒng)的監(jiān)測器使用指針式毫安表和機械式計數(shù)器來顯示漏電流和雷擊次數(shù),需要人工定時巡檢。相比之下,ZWMSA-15避雷器用監(jiān)測器采用液晶顯示屏,可以直觀地顯示當(dāng)前漏電流值、初次安裝時的漏電流值和雷擊次數(shù)。此外,該產(chǎn)品還具備無線數(shù)據(jù)傳輸功能,能夠?qū)崟r數(shù)據(jù)無線發(fā)送到后臺,從而免除了人工巡檢的麻煩。

戶外避雷器監(jiān)測裝置技術(shù)參數(shù)

工作環(huán)境

-4070,95%RH,海拔≤4000m

工作頻段

433MHz(免申請)

發(fā)射功率

13dBm

傳輸距離

250m(開闊空間)

漏電流測量范圍

50uA5mA

工作電流

大于50uA

供電方式

避雷器自身漏電流

無線發(fā)送間隔

60S

 

戶外避雷器監(jiān)測裝置安裝效果圖

配電室開關(guān)柜智能化綜合監(jiān)管系統(tǒng)(圖7) 

配電室開關(guān)柜智能化綜合監(jiān)管系統(tǒng)(圖8)

開關(guān)柜無源無線避雷器用傳感器技術(shù)參數(shù)

工作環(huán)境

-40℃~85,95%RH

供電方式

避雷器自身漏電流(≥100uA),AC10kV~35kV

測量范圍

100uA~5mA漏電流

測量精度

±3%

測量間隔

60

動作次數(shù)

實時監(jiān)測

發(fā)包間隔

100

工作頻段

433MHz2.4GHz 符合《Q/GDW 12020-2019 輸變電設(shè)備物聯(lián)網(wǎng)微功率無線網(wǎng)通信協(xié)議》,訂貨前需要確認

發(fā)射功率

10dBm

傳輸距離

250m(空曠)

防護等級

IP67

阻燃等級

V-0

安裝方式

螺栓式

螺栓規(guī)格

M10、M12、M14,訂貨前需要確認

使用壽命

 10

開關(guān)柜無源無線避雷器用傳感器安裝示意

 

配電室開關(guān)柜智能化綜合監(jiān)管系統(tǒng)(圖9)配電室開關(guān)柜智能化綜合監(jiān)管系統(tǒng)(圖10) 

地纜溝綜合預(yù)警傳感器 ZWMSA-10B

功能簡介

配電室開關(guān)柜智能化綜合監(jiān)管系統(tǒng)(圖11) 

隨著工廠生產(chǎn)自動化水平的提高和電子設(shè)備的廣泛應(yīng)用,供電電纜的使用量不斷增加。大量電纜集中在一起,火災(zāi)事故的風(fēng)險也隨之增加。目前,大多數(shù)在建和運行中的供電系統(tǒng)都采用電纜,電纜防火問題尤為突出。此外,電纜溝可能因下雨積水或排水系統(tǒng)堵塞導(dǎo)致水位上升,使電纜長期浸泡在水中,不僅會破壞絕緣性,還會導(dǎo)致電纜進水而引起爆裂。在開關(guān)柜或電纜溝中,火警煙霧狀態(tài)和水量是表征設(shè)備運行是否正常的重要參數(shù)。如果不加以監(jiān)控,將對設(shè)備的運行造成重大安全隱患。若能及時預(yù)知事故、提早發(fā)出預(yù)警并采取措施,可有效防止事故的發(fā)生,將損失降至最低。

為此,我公司開發(fā)了一款地纜溝綜合預(yù)警傳感器,支持多種供電方式,能夠?qū)崟r采集水位或水浸、煙霧、環(huán)境溫濕度等狀態(tài)數(shù)據(jù),并通過無線方式發(fā)送到后臺。用戶可以通過查看終端和后臺系統(tǒng)了解地纜溝或開關(guān)柜的當(dāng)前環(huán)境狀況,從而免去了人工巡檢和后期維護的麻煩。

 

配電室開關(guān)柜智能化綜合監(jiān)管系統(tǒng)(圖12)


 

技術(shù)參數(shù)

工作環(huán)境

-4085,95%RH,海拔≤4000m

工作頻段

433MHz(免申請)

通訊方式

支持無線自組網(wǎng)(電池供電不支持)

測溫范圍

-40℃ ~ 85

測濕范圍

10%RH 90%RH

測量精度

±1.0℃;±4%RH(<80%RH)、±8%RH(≥80%RH

水位檢測量程(選配)

0 2m,可選規(guī)格有1m,3m,4m,5m,6m,7m,8m,9m,10m

水位檢測精度(選配)

2%FS

水位線長(選配)

5m

水浸線長(選配)

1m,可選規(guī)格有2m,4m, 6m, 8m

煙霧靈敏度(選配)

2.0 ±1%ft Nominal (0.5%ft-4%ft UL Requirement) 此靈敏度值根據(jù)樣品在 UL 靈敏度測試設(shè)備中測試得到,僅供參考

發(fā)射功率

10dBm

傳輸距離

250m(空曠)

供電方式(任選其一)

1、CT取電,啟動交流電流≥10A

2AC 220V±20%DC110~220V

3、電池供電3.6V

CT取電技術(shù)要求(選配)

單相電纜絕緣層外徑20~55mm

發(fā)送間隔

60

使用壽命

3

阻燃等級

V-0

防護等級

IP20

固定方式

捆綁式或螺絲固定

 

產(chǎn)品安裝

配電室開關(guān)柜智能化綜合監(jiān)管系統(tǒng)(圖13)配電室開關(guān)柜智能化綜合監(jiān)管系統(tǒng)(圖14) 

網(wǎng)絡(luò)通訊中繼器 ZW1807

無線遠傳通訊中繼器

ZW1807 型產(chǎn)品擁有四個RS-485隔離型串口,組成三進一出的串口集中器,同時配有兩個RF無線收發(fā)模塊,接收或發(fā)射我司無線通訊協(xié)議信號,并預(yù)留有以太網(wǎng)通信和光纖通信模塊接口,實現(xiàn)多功能信號的轉(zhuǎn)發(fā)及通信轉(zhuǎn)換。在運行模式下,將下端設(shè)備發(fā)送過來的RS-485信號,通過集中處理后由任意設(shè)置的串口、光口、RJ45接口發(fā)出,輸送到后臺工控機,達到實時監(jiān)控目的。也可以做為遠距離的中繼信號產(chǎn)品,在有效信號通過相應(yīng)通道時、對應(yīng)的信號燈會閃爍。

技術(shù)參數(shù)

工作電壓

AC/DC220V;

使用環(huán)境溫度

-40~+85

使用環(huán)境濕度

95RH ;

串口傳輸速率

2400bps、4800bps、9600bps

外殼防護等級

IP40;

最長傳輸距離

1000m(空曠條件);

RF工作頻率

433MHz470MHz;

RF發(fā)射功率

19±1 dBm(max)

RF最高接收靈敏度

-136±1dBm (@250bps;

RF傳輸速率

最高可達4Kbps;

RS485接口

4路RS485接口,“U1A、U1B” 、“U2A、U2B”、 “U3A、U3B”、 “U4A、U4B”;

無線遠傳(選配)

1路(470MHz),可用作發(fā)射或接收;

以太網(wǎng)接口(選配)

1路,支持協(xié)議:ETHERNET、TCP、IP;

光纖通信接口(選配,與以太網(wǎng)模塊可2選1)

1路,智能判斷接收工作模式或發(fā)送工作模式;

污染等級

安裝地點的污染等級為4

安裝位置

推薦用于較少暴露的地點,安裝在無顯著振動和沖擊的地方。

 

配電室綜合監(jiān)測顯示裝置 ZWMTA-V2

配電室綜合監(jiān)測顯示終端

我公司針對電力、電氣設(shè)備連接點溫度變化、局放,避雷器泄漏電流變化等故障隱患,無法實時監(jiān)測電氣設(shè)備內(nèi)部運行狀態(tài),因此開發(fā)了能夠?qū)崟r監(jiān)測溫度、避雷器泄漏電流及雷擊次數(shù)、局放等信息的新一代產(chǎn)品ZWMTA-V2無線數(shù)據(jù)接收終端。該產(chǎn)品采用超低功耗設(shè)計、RF無線隔離、光電隔離技術(shù),具有隔離徹底、抗干擾能力強、工作可靠、安裝方便等特點,很好的解決了高電壓狀態(tài)下的各種數(shù)據(jù)監(jiān)測問題。

配電室開關(guān)柜智能化綜合監(jiān)管系統(tǒng)(圖15) 

技術(shù)參數(shù)

 

配電室開關(guān)柜智能化綜合監(jiān)管系統(tǒng)(圖16)

配電室開關(guān)柜智能化綜合監(jiān)管系統(tǒng)(圖17)

配電室開關(guān)柜智能化綜合監(jiān)管系統(tǒng)(圖18)

 

使用說明

單溫度實時狀態(tài)界面

配電室開關(guān)柜智能化綜合監(jiān)管系統(tǒng)(圖19) 


溫度+局放實時狀態(tài)界面

配電室開關(guān)柜智能化綜合監(jiān)管系統(tǒng)(圖20)

 

避雷器實時狀態(tài)界面

配電室開關(guān)柜智能化綜合監(jiān)管系統(tǒng)(圖21)

歷史曲線界面


配電室開關(guān)柜智能化綜合監(jiān)管系統(tǒng)(圖22)

事件記錄界面

配電室開關(guān)柜智能化綜合監(jiān)管系統(tǒng)(圖23)

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