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淺談插接母線溫度在線監(jiān)測系統(tǒng)研究與應(yīng)用

更新時間:2023-01-30 點擊次數(shù): 421次

劉細(xì)鳳

安科瑞電氣股份有限公司 上海嘉定  201801

摘要:低壓封閉式插接母線是供配電設(shè)施的關(guān)鍵部件,安裝在生產(chǎn)車間內(nèi)部高空,不易保養(yǎng)和維護(hù),在安裝不良或保養(yǎng)不當(dāng)時易發(fā)生故障。插接點溫度的異常變化與母線故障的發(fā)生有著密切的關(guān)系,以汽車整車制造工廠為例,提出母線接頭監(jiān)測系統(tǒng),具有測溫的準(zhǔn)確性和穩(wěn)定性。
關(guān)鍵詞:插接母線;溫度;在線監(jiān)測;系統(tǒng)研究
0引言
在工廠供配電系統(tǒng)中,電能傳輸和電力輸送靠架空導(dǎo)線或電纜進(jìn)行,低壓配電電力傳輸承受較大的電流。在近距離的廠房大電流傳輸中,封閉式插接母線配電在工藝布局較緊湊的地方具有便捷的優(yōu)勢,因其通過表面的鋁制材質(zhì)散熱較好,應(yīng)用越來越廣泛。
1整車工廠母線維護(hù)存在的安全隱患
某整車工廠各工程插接母線共86條,其中涂裝、沖壓車間有9條母線無檢修通道(和車間其他物事干涉無法制作),動力人員檢修時登高存在重大的安全隱患;因受限于空間,點檢作業(yè)時間較長(維護(hù)時間增至4960 h/年)。對此,可將溫度傳感器安裝到插接箱插爪部位,另一端由采集器采集溫度信息傳輸至無線網(wǎng)關(guān),由無線網(wǎng)關(guān)經(jīng)通信基站傳輸信號至監(jiān)控后臺建立的插接母線溫度監(jiān)控系統(tǒng),對母線故障的監(jiān)測和診斷具有重要意義。
2封閉式母線系統(tǒng)
封閉式母線系統(tǒng)是一個高效輸送電流的配電裝置,其內(nèi)部是A、B、C三相導(dǎo)電排、零線排及其表面附著絕緣材料,外部由散熱較好的鋁材封閉,附件包括終端箱、始端箱、固定式插接口、連接器、變?nèi)莨?jié)等,靠表面環(huán)繞絕緣材質(zhì)杜絕帶電體每相之間的絕緣安全間距不足問題,且避開了外部濕氣、灰塵的影響,尤其適用于較大規(guī)模工廠經(jīng)濟(jì)選擇配電形式的要求。其常用規(guī)格適用于交電流50 Hz,額定電壓400~1000V,額定電流500~4000A的三相五線制供配電系統(tǒng)。它可制成每隔一段距離設(shè)有固定式插接口的插接型封閉母線,也可制成中間不帶固定式插接口的饋電型封閉式母線[1]。
廣州XXX有限公司鄭州分公司采用的插接母線為L形垂直(水平)彎通母線,由母線、固定式插接口、插接箱、始端箱、終端箱、變?nèi)莨?jié)等組成。通常母線處于長期帶電和全封閉狀態(tài)。目前母線負(fù)荷較高,溫升較明顯,插接箱和連接器作為連接電源點部位,常因安裝原因?qū)е聹囟冗^高燒壞插接口甚至局部出現(xiàn)短路。日??繜岢上駜x測溫并不具備高時效性,因此設(shè)計了母線溫度監(jiān)測系統(tǒng)對母線連接部位的溫度進(jìn)行監(jiān)測,以此提高母線供電的可靠性。該設(shè)計采用了不同的溫度采集方式、數(shù)據(jù)傳輸網(wǎng)絡(luò)、報警系統(tǒng),在一定程度上實現(xiàn)了溫度的實時監(jiān)測、預(yù)警[2]。
3母線測溫系統(tǒng)架構(gòu)
母線表面、始端頭、終端頭、固定式插接箱、母線連接器等部位均在電能傳輸過程中產(chǎn)生熱能,其導(dǎo)體連續(xù)部位在使用過程中有很多局限性,尤其是插接箱連接母線部位的插爪易高溫,通過監(jiān)測插接箱插爪溫度就能把握母線溫度變化趨勢。為此,在插爪與母排連接部位安裝溫度傳感器,通過無線采集器將采集的溫度通過無線Rola信號傳輸至無線網(wǎng)關(guān),無線網(wǎng)關(guān)至監(jiān)控后臺通過光纖傳輸,建立一套插接母線測溫系統(tǒng),實時測溫,異常時報警,提醒值班人員及時應(yīng)對,服務(wù)于日常點檢以減少故障頻次。
通過Rola建立無線通信系統(tǒng)(圖1),適用于車間復(fù)雜鋼結(jié)構(gòu)形成的信號屏蔽。
圖1母線測溫系統(tǒng)通信拓?fù)鋱D
后臺程序通常由很多組件組成。如果運行期發(fā)生接口調(diào)用性能下降情況,知道是哪些組件性能下降引起的。實時掌握所有接口的性能數(shù)據(jù)(圖2),問題便可迎刃而解。
圖 2 后臺監(jiān)控曲線
4系統(tǒng)構(gòu)建
系統(tǒng)基于能源管理系統(tǒng)云端構(gòu)架,通過建立WEB發(fā)布,將建立的溫度監(jiān)控系統(tǒng)并入能源管理系統(tǒng)中,主要包含以下內(nèi)容:
圖 3 系統(tǒng)構(gòu)建
(1)工具:通信接口層主要負(fù)責(zé)與各類數(shù)據(jù)源的通信,可對其中的部分通信協(xié)議、規(guī)約轉(zhuǎn)換為標(biāo)準(zhǔn)通信協(xié)議,方便與數(shù)據(jù)庫鏈接。由通信協(xié)議模塊、轉(zhuǎn)換網(wǎng)關(guān)、數(shù)據(jù)采集模塊組成。
(2)數(shù)據(jù)存儲層:負(fù)責(zé)數(shù)據(jù)的集中處理,并將歷史數(shù)據(jù)等寫入關(guān)系數(shù)據(jù)庫中。
(3)應(yīng)用層:為展示層模塊提供軟件支撐,包括統(tǒng)計分析、圖形服務(wù)、報表服務(wù)、計算服務(wù)、報警的服務(wù)、打印服務(wù)和時間服務(wù)等。
(4)展示層:負(fù)責(zé)能源管理系統(tǒng)的WEB數(shù)據(jù)發(fā)布、應(yīng)用展示等,提供與現(xiàn)有系統(tǒng)的數(shù)據(jù)接口。
采用以上溫度監(jiān)控數(shù)據(jù)分析技術(shù),預(yù)測溫度趨勢及提前預(yù)警異常信息。在工業(yè)物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)支持下,采用云端服務(wù)器存儲數(shù)據(jù),實現(xiàn)數(shù)據(jù)冗余處理。經(jīng)過測試,本系統(tǒng)性能穩(wěn)定可靠,滿足母線溫升在線監(jiān)測系統(tǒng)的要求,為實現(xiàn)母線溫升在線監(jiān)測提供了一種非常有效的手段。
自系統(tǒng)應(yīng)用以來,已提前發(fā)現(xiàn)5次潛在故障隱患,處理后消除生產(chǎn)長停故障300min以上,同時也減少了日常點檢維護(hù)工時2000h/年,減少人力1人,同時能有效預(yù)測溫度趨勢變化,提前安排定期檢修計劃。因此,對母線溫升狀態(tài)的監(jiān)測十分必要,并為以后其他工廠或行業(yè)提供了較好的應(yīng)用案例。
本項目實施,對比以往的母線溫度監(jiān)控系統(tǒng),采集溫度信號的通信線采用Modubus、TCP/IP等通信方式布線,施工時存在高空作業(yè)等安全風(fēng)險大、施工周期長、問題出現(xiàn)時排查困難、經(jīng)濟(jì)成本高、后期維護(hù)困難問題,故采用無線通信方式會逐漸適用于復(fù)雜工況的現(xiàn)場環(huán)境[7]。
5安科瑞智能母線監(jiān)控解決方案
5.1概述
數(shù)據(jù)中心IT服務(wù)器配電傳統(tǒng)采用精密配電柜,占用空間較大,配電線纜多,新增設(shè)備不便,為了節(jié)省面積,智能小母線方案由于不占用機(jī)房面積、可按需靈活插拔,受到很多數(shù)據(jù)中心的青睞,被越來越多的應(yīng)用。
安科瑞智能母線監(jiān)控產(chǎn)品分為交流和直流母線監(jiān)控兩類,包括始端箱監(jiān)測模塊、插接箱監(jiān)測模塊以及觸摸屏,另外還可以搭配母線槽連接器紅外測溫模塊用于監(jiān)測母線槽的運行溫度,確保母線槽配電安全。通過標(biāo)準(zhǔn)網(wǎng)線手拉手簡單組網(wǎng),可以實現(xiàn)任意插接箱檢修或更換時不影響其他在線運行的插接箱的數(shù)據(jù)上傳通訊。
5.2 應(yīng)用場所
適用于運營商、金融、、互聯(lián)網(wǎng)、企業(yè)等數(shù)據(jù)中心
5.3 系統(tǒng)結(jié)構(gòu)
5.4 系統(tǒng)功能
1)實時監(jiān)測
在主頁點擊數(shù)據(jù)采集按鈕后,進(jìn)入系統(tǒng)圖界面:此界面顯示了每個箱子的電壓。
 
2)基本參數(shù)界面
顯示電壓、電流、功率、電能等電參數(shù)數(shù)據(jù),在設(shè)備地址旁邊的輸入框輸入本箱子對應(yīng)的儀表地址,即可實現(xiàn)對箱子中儀表數(shù)據(jù)的采集。
3)諧波數(shù)據(jù)
通過點擊“箭頭"來左右切換2-63次諧波數(shù)據(jù)。
4)大需量
顯示電壓、電流、功率的大需量的數(shù)值及發(fā)生時間。
5)電能查詢
電能情況可以查詢上12月份的每個月用電量、上一年總用電量、本年已用電量、根據(jù)選擇不同時間查詢電能值。
6 系統(tǒng)硬件配置
6 結(jié)束語
隨著電氣自動化技術(shù)迅速發(fā)展,電氣設(shè)備逐步傾向于現(xiàn)場應(yīng)用的便捷性、經(jīng)濟(jì)性。電氣系統(tǒng)有著它的特點,封閉式插接母線能承受較高的電力載流量及載荷能力,且散熱良好。機(jī)械壓鑄成型的外殼結(jié)構(gòu)支撐強(qiáng)度高,使用壽命較長,為設(shè)備維護(hù)人員帶來極大的便利。
本文設(shè)計的母線插接口及連接頭溫度在線監(jiān)測系統(tǒng),由無線網(wǎng)關(guān)經(jīng)通信基站傳輸信號至監(jiān)后臺控系統(tǒng),對母線故障的監(jiān)測和診斷具有重要意義。
參考文獻(xiàn)
[1]韋鐵權(quán).插接母線溫度在線監(jiān)測系統(tǒng)研究.
[2]孫國霞,關(guān)向雨,金向朝,等.基于多場耦合計算的氣體絕緣開關(guān)設(shè)備母線接頭過熱性故障分析[J].高電壓技術(shù),2014,40(11):3445-3451.
[3]A.K.GUPTA,黃程偉.確保大型電動機(jī)高質(zhì)量的絕緣系統(tǒng):設(shè)計和測試要求[J].國外大電機(jī),2017(1):22-24,29.
[4]AcrelEMS-IDC數(shù)據(jù)中心綜合能效管理解決方案-樣本.
[5]數(shù)據(jù)中心解決方案樣本2022.04版



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