高压开关柜触头及电缆中间接头温度在线监测技术方案书

一、综述

    高压开关柜在运行过程中，开关的动静触头、母线连接头等部位因长期负荷较大、老化等原因会导致接触电阻过大而发热，若不及时进行处理，最终可能会因过热造成火灾和大面积停电事故的发生。对其进行温度实时监测，能使运维人员及时发现问题并采取相应措施，避免经济损失和安全事故的发生。

电缆在各种基础设施建设中（例如：发电厂、开关室，电机等）充当着重要能源输送角色。电缆电流过荷或电缆接头接触不良异常发热到最后发生火灾，它是一个渐变过程。所以，为做到对用电环境全天候监测，我们必须从早期防范开始，那么，最有效的技术手段就是从供电电缆测温入手，直接切入事件的关键点，通过监测电缆工作温度是否异常来警示整个用电系统环境是否处于安全状态。

现场情况及需求分析

二、现场情况分析

    现场有一座110KV变电站，在其下面有两座35KV变电站，110KV变电站和35KV变电站之间有高压电缆连接，并有电缆中间接头需要测温，在35KV 配电室需要对开关柜触头进行温度在线监测。现场需求图如下：

 

三、技术方案

3.1 变电站内的测温系统结构图

  

    开关柜触头温度监测采用无线温度传感器，通过无线温度监测器收集温度后传到后台监控软件ZRMSCADA，实现数据实时查看和报警功能。

    无线温度传感器安装在小车断路器梅花触头后面的触臂上。

   

    电缆中间接头温度通过电缆温度传感器采集温度，电缆温度监测器将温度传到后台监控软件ZRMSCADA，实现数据实时查看和报警功能。

 3.2现场布置示意图

 

 

 3.3系统优点

两个变电站的后台监控数据可以通过网络共享，可以相互查询数据，通过安装监控客户端，在一个变电站可以同时监控两个变电站的监控画面。

电缆温度监测器的测温总线可以达到1000米，可挂接温度传感器数量达到128个。

开关柜无线温度监测采用自取电无线温度传感器，由小CT磁饱和技术由一次电流感应出电源，电流保持在5安-5000安之间，感应电源即可不间断提供给传感器稳定的工作电压，消除了电池供电需要停电更换的弊端，大大减少了维护工作量。

四、技术参数

4.1电缆温度传感器

本系统采用美国DALLAS 公司推出的一种可组网的数字式温度传感器（DTS-4），它体积小，电压适用范围宽（3～5V），只有一个数据输入/输出口，属于单总线专用芯片之一。被测温度值直接以“单总线”的数字方式传输，大大提高了系统的抗干扰能力。一条测温电缆最多能带128个温度传感器，最长距离为1000米。测温总线电缆采用防水阻燃两芯屏蔽双绞线，规格型号：RVVSP2*0.75mm2 。

 

温度传感器技术参数：

项目	值
温度测量范围	-55℃～+127℃
测温精度	±0.5℃
封装	不锈钢金属壳封装，防水，抗电磁干扰。
数据传输接口	单总线数字信号传输
外形尺寸	51mm*26mm*12mm
与温度监测器传输距离	最远1000米

4.2电缆温度监测器（型号：DCT－4）

 

具有极高的可靠性和安全性。监测器主机的LED数码显示屏循环显示出每个探测点的温度值，通过RS485方式上传到监控计算机，方便运行人员能够对电缆温度进行准确地巡检，对电缆运行状态能够及时地掌握。

一台监测器最多可带128个温度传感器。测温总线最长距离1000米。

   

电缆温度监测器的性能指标：
项目	值
工作电压	交流220VAC
工作温度	-40℃～+85℃
显示分辨率	0.1℃
通讯方式	RS-485串口
报警输出	1个（无源接点）250VAC、0.6A或24VDC、5安
外形尺寸

 

4.3无线温度传感器

   采用小CT磁饱和技术由一次电流感应出电源，电流保持在5安-5000A之间，感应电源即可不间断提供给传感器稳定的工作电压，消除了电池供电需要停电更换的弊端，大大减少了维护工作量。

 

无线温度传感器性能指标：
项目	值
测温元件	数字集成温度传感器
测温范围	-55℃～+125℃
测温误差	小于0.5 ℃
测温分辨率	±0.1℃
接口方式	无线数字通讯接口
发送频率	12S发送一次
供电方式	小CT取电

 

 

4.4无线温度监测器   

无线温度监测器性能指标：
项目	值
测点容量	128个
报警输出	1个（无源接点）250Vac,0.6A或24Vdc,5安
通讯接口	RS-485
通讯规约	Modbus-RTU规约
工作电压	交流220VAC,  220V DC(无需电源适配器)
挂装式尺寸	195×128×72（mm）
盘装式尺寸	90×90×100（mm）

4.5  ZRMSCADA温度监测系统软件

 

               ZRMSCADA主界面                            

 

ZRMSCADA温度监测系统软件具有下列功能：

数据通讯

实时温度巡检显示

实时曲线

温度超上限报警

历史曲线查询

网上数据发布

曲线画面打印

权限管理

五、产品保修及服务承诺 

    山东正瑞电子有限公司作为ISO9001：2000国际质量管理体系认证企业，保障产品的生产、服务等将严格按照体系规定执行。 

本公司还对客户提供上门技术支持服务。针对客户在系统运行中出现的故障，工程师认为通过电话热线无法解决问题，就会根据客户的要求提供现场技术支持。现场技术支持包括故障诊断、提交解决方案、系统参数恢复、重装系统等服务。

 

附：电缆沟电缆温度监测另一种方案

分布式光纤测温方案

一、系统简介

    可恢复式线型光纤差定温火灾探测器DCT-8000是一款连续分布式光纤温度传感系统（DTS），它利用光时域反射（OTDR）技术和拉曼（Raman）散射效应测量沿光纤分布的温度变化。该系统中光纤既是传输介质，又是传感器，激光脉冲沿光纤向前传输，激光与光纤介质相互作用，产生极为微弱的背向拉曼散射光（温度敏感的anti-stokes光和温度不敏感的stokes光），经波分复用器分离后由高灵敏光电探测器所探测，再经高速信号采集和微弱信号处理，得到背向散射信号光的光强比值和返回时间，从而实时获得温度分布信息。分布式光纤温度传感系统线型火灾探测器，具有测量距离长、无测量盲区、实时测量等优点，在电力、交通隧道、地铁、石化、大坝等领域均有应用。

    山东正瑞电子有限公司的DCT-8000集光、机、电、计算机和微弱信号检测等高新技术为一体，采用光电测量技术和光纤技术，产品具有测量精度高、测量时间短、测量距离长等特点，可满足客户的不同应用需求。DCT-8000具有定温、差温、温升等多种报警算法，可提供声、光、图像和继电器报警方式，同时提供丰富的标准接口方便与火灾报警控制器和其它消防设备相连，具备良好的兼容性和扩展性。

 

DCT-8000系统图

二、测量原理

    DCT-8000同时实现温度测量和空间定位功能，其中温度测量利用光纤自发拉曼（Raman）散射效应，空间定位基于散射信号的回波时间（OTDR技术）。DCT-8000的系统结构示意图如图1-2所示。高速驱动电路驱动激光器发出一窄脉宽激光脉冲，激光脉冲经波分复用器后沿传感光纤向前传输，激光脉冲与光纤分子相互作用，产生多种微弱的背向散射，包括瑞利（Rayleigh）散射、布里渊（Brillouin）散射和拉曼（Raman）散射等，其中拉曼散射是由于光纤分子的热振动，产生温度不敏感的斯托克斯（Stokes）光和温度敏感的反斯托克斯（Anti-Stokes）光，两者的波长不一样，经波分复用器分离后由高灵敏的探测器所探测。光纤中的Anti-Stokes光强受外界温度调制，Anti-Stokes与Stokes的光强比值准确反映了温度信息；不同位置的拉曼散射信号返回探测器的时间是不一样的，通过测量该回波时间即可确定散射信号所对应的光纤位置；结合高速信号采集与数据处理技术，可准确、快速地获得整根传感光纤的温度分布信息。

DTS系统结构示意图

DCT-8000利用分布式光纤测温技术可获得传感光纤上每一点的温度信息，并在用户软件界面上实时显示.

三、系统特点及功能

实时性：DTS分布测温系统对待测区域的温度进行7×24小时的实时监控，及时发现并定位过热点，做到早期预警。

分布式：DTS系统为分布式测温，连续监测，可根据现场情况任意设定报警值。实时显示待测范围内任意点的温度变化。

成熟性：DTS光缆分布式温度测量系统是电缆温度在线监测的最有效的手段，在国外已经取代传统的线性感温材料，在技术上已非常成熟完善；通过采用不同的外护套材料，探测光缆可以适应各种环境；区域长度设定、报警值设定及系统校定均可采用Windows 2000及以上版本软件来完成。

准确性：DTS系统温度分辨率可以达到0.1℃，温度精度可以达到1℃；终端机内的激光发射装置每秒钟会发射上万次的光脉冲，并将取样温度的平均值输出到显示系统，基本消除误差。

灵活性：DTS监测系统的监测是连续的，可设置多级定温报警，如30℃初报警，40℃预报警，50℃采取措施等，并且可以根据现场环境情况进行修正；为避免误报发生，在设定定温报警的同时，还可以设定温升速率报警，或定温和差温结合报警。报警控制区可编程，并可按照用户的要求进行分区，可针对环境变化最多可设置500个不同报警控制区域。

扩展性：DTS系统可以对多路光纤进行同时测量，根据实际需要，有1、2、4或8路可以选择。

兼容性：DTS系统可以通过以太网网口、RS232接口，向终端用户控制系统（如平板PC）提供分区、温度及报警信息。

安全性：DTS系统具备内部数据记录功能，可储存一年的历史数据，并可把存储的数据调（恢复）出来；远程控制和诊断，可通过网络接口进行远程控制和诊断；如果光纤受损，DTS系统可以即时定位受损点，并通过光纤熔接机对其进行熔接，这对于有效的实施在线监测是非常重要的；探测光缆本征安全，采用光信号,不会与动力电缆之间产生相互电磁干扰。

完整性：DTS分布式温度测量系统可以根据现场环境要求采用回路配置-即光缆的两端均连接到DTS主机上。回路设计采用“双端”数据处理（即如果出现断路，可从回路两端同时进行单端测量），因此光缆上单点受损并不影响DTS系统在回路两端采集数据的能力，也不会引起任何性能损失，如响应时间，区域定位及温度分辨率将保持不变。

2、系统组成

DCT-8000完整系统由机柜部分、光纤部分和上位机软件等组成，如图所示。

 

机柜部分示意图

 

光缆部分示意图

2.1机柜部分

机柜部分可配置测温主机（标配）、液晶显示器（选配）、19英寸标准机柜（选配）、继电器单元（选配）和消防电源（选配）、蓄电池（选配）等。（具体配置以及规格以订购合同为准）

测温主机

测温主机是系统的核心设备，实现了温度解析和火警判断的功能。

 

测温主机外观图

 

测温主机接口图

 

DCT-8000主机接口示意图

编号	接口及功能
1	USB接口（2个）
2	网络接口，用于连接10M/100M以太网
3	VGA接口，用于连接显示器
4	RS232串口，用于连接RS232设备
5	PS/2接口，用于连接键盘或鼠标
6	16路继电器干接点输出，2A/125V.
7	DC24V直流电源接口
8	AC220V交流电源接口（含保险丝）
9	光纤通道接口，FC/APC类型，用于连接传感光纤

 

消防电源（含蓄电池）

消防电源主要用于为测温主机、显示器等设备提供稳定连续的24V直流电源。

 

2.2 感温光缆

光缆外观图

 

感温光缆示意图

 

光缆连接头示意图

 

安装方式：每层电缆按S型分布感温光缆。

3、安装图

       

 

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