CN116625514A - 电气设备中无线测温装置的故障趋势预判和告警使用方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供电气设备中无线测温装置的故障趋势预判和告警使用方法，包括：根据电气设备的参数确定在电气设备中设置无线测温装置的测温点；通过在线监测装置接收测温点上无线测温装置监测的温度数据、并将温度数据上传；通过变电站综合自动化系统将上传的温度数据传输至电力调度集控系统；电力调度集控系统基于温度数据对电气设备进行故障趋势预判和告警。本发明通过利用开关柜在带大功率设备运行的时候，经常会因为各类故障而造成发热的现象，通过温度传感器监测易发生故障区域，例如电路中连接点位置的温度，以及时发现温度异常并处理，从而解决不能对开关柜内的设备运行情况进行及时检查或监测，进而导致设备持续发热并引发严重故障的问题。

Description

电气设备中无线测温装置的故障趋势预判和告警使用方法

技术领域

本发明涉及电气设备测温技术领域，尤其涉及电气设备中无线测温装置的故障趋势预判和告警使用方法。

背景技术

石化行业中装置变电所用电负荷大，大功率电动机设备较多，特别是近年来石化装置趋于大型化，各类大型机组及配套电动机向着大容量，大功率的方向发展。且装置投产后设备保持长期运行，因此为保证装置的长周期运行，特别是重要的大功率电动机的正常稳定运行在装置生产中显得愈加重要。

在石化行业的大型电动机供配电方案中普遍选用10kV电压等级，在变电站内使用10kV开关柜通过电缆敷设至各大型机组的电动机处。因此10kV开关柜作为变电所内电力系统的重要设备之一，其正常运行是保障石化装置平稳运行的前提条件。如果发生故障将会对电力系统造成很大的影响，轻则造成装置停车，重则造成严重的生产事故。而开关柜在带大功率设备运行的时候，经常会因为各类故障而造成发热，但是运行人员并不能对开关柜内的设备运行情况及时的进行检查或监测，进而使设备持续发热并引发严重故障。因此对开关柜内的电气设备温度进行持续的监测可以及时发现设备隐患，是保证开关柜安全长期运行的重要监测手段。

发明内容

鉴于以上所述现有技术的缺点，故本发明提供电气设备中无线测温装置的故障趋势预判和告警使用方法，通过利用开关柜在带大功率设备运行的时候，经常会因为各类故障而造成发热的现象，通过温度传感器监测易发生故障区域，例如电路中连接点位置的温度，以及时发现温度异常并处理，从而解决不能对开关柜内的设备运行情况进行及时检查或监测，进而导致设备持续发热并引发严重故障的问题。

本发明提供电气设备中无线测温装置的故障趋势预判和告警使用方法，包括：

根据所述电气设备的参数确定在所述电气设备中设置所述无线测温装置的测温点；

通过在线监测装置接收所述测温点上所述无线测温装置监测的温度数据、并将所述温度数据上传；

通过变电站综合自动化系统将上传的所述温度数据传输至电力调度集控系统；

所述电力调度集控系统基于所述温度数据对所述电气设备进行故障趋势预判和告警。

于本发明的一实施例中，所述根据所述电气设备的参数确定在所述电气设备中设置所述无线测温装置的测温点的步骤包括：基于所述电气设备的电压等级或所述电气设备的功率等级确定是否设置所述无线测温装置；若所述电气设备的电压等级满足要求，则在所述电气设备的断路器静触头上设置所述无线测温装置的测温点；若所述电气设备的功率等级满足要求则在所述电气设备的断路器静触头和母排上设置所述无线测温装置的测温点。

于本发明的一实施例中，所述基于所述电气设备的电压等级或所述电气设备的功率等级确定是否设置所述无线测温装置的步骤，包括：在所述电压等级大于10kV或所述功率等级大于2000kW的所述电气设备上设置所述无线测温装置。

于本发明的一实施例中，所述无线测温装置的电源设置有无线充电模块、并与运行状态的所述电气设备之间形成电磁感应。

于本发明的一实施例中，所述通过在线监测装置接收所述测温点上所述无线测温装置监测的温度数据、并将所述温度数据上传的步骤，包括：所述在线监测装置通过无线传输方式连接通讯范围的多个所述无线测温装置；所述在线监测装置通过其按键进行参数修改；所述在线监测装置通过其显示屏展示所述温度数据；所述在线监测装置通过有线传输方式连接所述变电站综合自动化系统。

于本发明的一实施例中，在所述通过变电站综合自动化系统将上传的所述温度数据传输至电力调度集控系统的步骤之后，还包括：所述变电站综合自动化系统读取所述电气设备运行的电流数据；基于所述电流数据和所述温度数据的变化状态确定是否向所述电力调度集控系统进行告警。

于本发明的一实施例中，多个所述变电站综合自动化系统分别将所述电气设备的所述温度数据和所述电流数据传输至所述电力调度集控系统。

于本发明的一实施例中，所述通过变电站综合自动化系统将上传的所述温度数据传输至电力调度集控系统的步骤，包括：通过规约转换装置接收上传的所述温度数据、并进行数据转换以发送至远动装置；通过所述远动装置将所述温度数据实时传输至所述电力调度集控系统。

于本发明的一实施例中，所述通过规约转换装置接收上传的所述温度数据、并进行数据转换以发送至远动装置的步骤，包括：配置所述规约转换装置的输入端口匹配所述在线监测装置的通讯协议；配置所述规约转换装置的输出端口匹配所述远动装置的通讯协议。

于本发明的一实施例中，所述电力调度集控系统基于所述温度数据对所述电气设备进行故障趋势预判和告警的步骤，包括：实时显示所述温度数据；识别所述温度数据对应所述无线测温装置所在的所述电气设备的位置；当所述温度数据超出设定阈值后，对所述电气设备进行告警；当所述温度数据的变化率超出设定阈值后，对所述电气设备进行故障趋势预判；提示所述电气设备的运行人员进行查看处理。

于本发明的一实施例中，所述温度在线监测装置通过RS485通讯电缆连接所述规约转换装置，并按Modus RTU通讯协议上传所述温度数据，所述规约转换装置通过超五类网线以IEC-104通讯协议上传所述温度数据至所述远动装置，所述远动装置通过千兆光纤以IEC-104通讯协议上传所述温度数据至所述电力调度集控系统。

本发明的有益效果：通过针对石化行中用电负荷集中，大功率、长周期运行电气设备多工艺装置需连续生产，变配电所多为无人值守的特点，对装置变电所高压开关柜中的10kV进线及2000kW及以上大功率电动机回路设置有无线测温装置，实现对10kV开关动静触头及电缆接头处进行温度实时监测。并将无线测温数据通过485通讯电缆接入变电站综合自动化系统规约转换装置，进而实现数据接入全厂电力调度自动化系统，将各变电所无线测温数据在综自监控画面中进行实时显示，并对温度数据设置相关监测告警功能，有效减轻运行人员巡检负担以及无法及时发现温度异常的现象，及时发现设备隐患，保障设备安全运行。

应当理解的是，以上的一般描述和后文的细节描述仅是示例性和解释性的，并不能限制本发明。

附图说明

此处的附图被并入说明书中并构成本说明书的一部分，示出了符合本发明的实施例，并与说明书一起用于解释本发明的原理。显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术者来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。在附图中：

图1为本发明使用方法的流程示意图；

图2为本发明实施例中在电动机回路内配置9个测温点的示意图；

图3为本发明上传温度数据的流程示意图。

图中：1、断路器；11、上触头；12、下触头；2、电缆仓出线；3、无线测温装置。

具体实施方式

以下通过特定的具体实例说明本发明的实施方式，本领域技术人员可由本说明书所揭露的内容轻易地了解本发明的其它优点与功效。本发明还可以通过另外不同的具体实施方式加以实施或应用，本说明书中的各项细节也可以基于不同观点与应用，在没有背离本发明的精神下进行各种修饰或改变。需说明的是，在不冲突的情况下，以下实施例及实施例中的特征可以相互组合。还应当理解，本发明实施例中使用的术语是为了描述特定的具体实施方案，而不是为了限制本发明的保护范围。下列实施例中未注明具体条件的试验方法，通常按照常规条件，或者按照各制造商所建议的条件。

请参阅图1至图3。须知，本说明书所附图式所绘示的结构、比例、大小等，均仅用以配合说明书所揭示的内容，以供熟悉此技术的人士了解与阅读，并非用以限定本发明可实施的限定条件，故不具技术上的实质意义，任何结构的修饰、比例关系的改变或大小的调整，在不影响本发明所能产生的功效及所能达成的目的下，均应仍落在本发明所揭示的技术内容所能涵盖的范围内。同时，本说明书中所引用的如“上”、“下”、“左”、“右”、“中间”及“一”等的用语，亦仅为便于叙述的明了，而非用以限定本发明可实施的范围，其相对关系的改变或调整，在无实质变更技术内容下，当亦视为本发明可实施的范畴。

请参阅图1，本发明提供电气设备中无线测温装置的故障趋势预判和告警使用方法，包括：

根据电气设备的参数确定在电气设备中设置无线测温装置3的测温点；

通过在线监测装置接收测温点上无线测温装置3监测的温度数据、并将温度数据上传；

通过变电站综合自动化系统将上传的温度数据传输至电力调度集控系统；

电力调度集控系统基于温度数据对电气设备进行故障趋势预判和告警。

进一步的，电气设备的参数是基于电气设备的电压等级或电气设备的功率等级确定是否设置无线测温装置3；在电压等级大于10kV或功率等级大于2000kW的电气设备上设置无线测温装置3；

若电气设备的电压等级满足要求，则在电气设备的断路器1静触头上设置无线测温装置3的测温点；若电气设备的功率等级满足要求，则在电气设备的断路器1静触头和母排上设置无线测温装置3的测温点。

在本实施例中，根据电气设备例如开关柜所带的负荷大小、负荷重要性、故障严重性以及经济性等因素综合考虑，决定在10kV进线柜及2000kW及以上大功率电动机回路开关柜内的电气一次设备进行温度实时监测及预警，其中通过无线测温装置3例如无线测温传感器对电气一次设备进行温度监测。

选择在变电所10kV进线柜内配置6个测温点，分别布置于进线断路器1的动静触头连接处。在2000kW及以上大功率电动机回路开关柜内布置9个测温点，分别布置于断路器1动静触头以及出线电缆连接处。其中10kV进线柜内配置的6个测温点位于开关柜内断路器1A/B/C三相的2个静触头上。在2000kW及以上大功率电动机回路开关柜内布置9个测温点，包括6个位于电动机回路开关柜内断路器1A/B/C三相的2个静触头测温点，以及3个位于开关柜电缆仓出线2连接母排处的测温点。

需要说明的是，通过开关柜在带大功率设备运行的过程中，会因为各类故障而造成发热的现象，利用温度传感器监测易发生故障区域，例如电路中连接点位置的温度，以及时发现温度异常并处理。

于一实施例中，无线测温装置3的电源设置有无线充电模块、并与运行状态的电气设备之间形成电磁感应。所用的无线测温传感器采用红外测温原理，具有测温范围广、利用环境电磁场自充电、体积小、防护等级高、抗干扰能力强的特点；在运行过程中，无线测温传感器利用开关柜母线运行过程中高压电路中产生的电磁场，通过无线充电原理进行充电。

于一实施例中，通过在线监测装置接收测温点上无线测温装置3监测的温度数据、并将温度数据上传的步骤，包括：在线监测装置通过无线传输方式连接通讯范围的多个无线测温装置3；在线监测装置通过其按键进行参数修改；在线监测装置通过其显示屏展示温度数据；在线监测装置通过有线传输方式连接变电站综合自动化系统。

在配置有无线测温传感器的开关柜上安装温度在线监测装置，用于接收柜内无线测温传感器的监测数据。在线监测装置与无线测温传感器采用无线传输方式，最大接收距离7米，最多可支持24个传感器接入，进而可通过单个在线监测装置接收通讯距离内的多个无线测温传感器的信号，实现对多个电气设备温度数据的获取。在线监测装置本身自带液晶显示屏及按键，可以实现参数修改及温度数据现场显示，其温度数据显示精度为0.01。同时在线监测装置支持Modbus RTU通讯，可以将温度数据通过485通讯电缆上传至变电站综合自动化系统的上位机中。

于一实施例中，在通过变电站综合自动化系统将上传的温度数据传输至电力调度集控系统的步骤之后，还包括：变电站综合自动化系统读取电气设备运行的电流数据；基于电流数据和温度数据的变化状态确定是否向电力调度集控系统进行告警。

在10kV开关柜的开关柜动静触头连接处以及高压电缆仓电缆连接处设置无线测温装置3，并将温度数据接入变电站综合自动化，实现温度数据的实时远程查看及分析预警，减轻变电所运行人员巡检工作量，及时发现设备异常情况。

当电气设备的运行电流无明显变化的情况下，无线测温点的温度数据呈上升趋势，则可判断为该电气设备测温点存在因连接螺丝松动等原因引起的发热情况。因此变电站综合自动化系统向电力调度集控系统发出告警信息，进而提醒人员巡检。

需要说明的是，通过将无线测温装置3深度融入变电站综合自动化系统，无需额外配置无线测温分析系统，减少硬件投资，实现各类设备的系统高度集成，打通数据壁垒，可以实现电气设备运行电流及温度的辅助验证，及时发现设备异常情况。

进一步的，多个变电站综合自动化系统分别将电气设备的温度数据和电流数据传输至电力调度集控系统。无线测温数据接入变电站综合自动化系统，并通过远动装置实现数据上传全厂电力调度集控系统，实现多个变电所数据集中上传，可以通过集控系统对各变电所运行情况及温度数据实现横向对比，判断设备运行状态，及时发现设备异常情况。

于一实施例中，通过变电站综合自动化系统将上传的温度数据传输至电力调度集控系统的步骤，包括：通过规约转换装置接收上传的温度数据、并进行数据转换以发送至远动装置通过远动装置将温度数据实时传输至电力调度集控系统。

进一步的，通过规约转换装置接收上传的温度数据、并进行数据转换以发送至远动装置的步骤，包括：配置规约转换装置的输入端口匹配在线监测装置的通讯协议；配置规约转换装置的输出端口匹配远动装置的通讯协议。

变电站综合自动化系统配置有规约转换装置(国电南瑞NCS2200E[4网口])，通过对无线测温装置3的通讯协议进行解读，并在规约转换装置中进行正确配置，实现对温度数据的正确接收和解析，将温度在线监测装置通过485通讯电缆接入规约转换装置。在规约转换装置中对通讯配置进行设置后可以实现温度数据上传至规约转换装置，同时规转将采集到的温度数据实时转发至远动装置(国电南瑞NCS2200E[6网口])。

运动装置是作为变电站综合自动化系统的一部分，具有将全站综合自动化数据上传至电力调度集控系统的功能。通过远动装置可以实现开关柜温度数据远程实时传输至电力调度集控系统，并在集控系统中实现画面显示、数据分析及告警功能。

于一实施例中，电力调度集控系统基于温度数据对电气设备进行故障趋势预判和告警的步骤，包括：实时显示温度数据；识别温度数据对应无线测温装置3所在的电气设备的位置；当温度数据超出设定阈值后，对电气设备进行告警；当温度数据的变化率超出设定阈值后，对电气设备进行故障趋势预判；提示电气设备的运行人员进行查看处理。

全厂电力调度自动化系统中对各变电所的无线测温数据在综自监控画面中进行实时显示并对温度数据设置相关监测告警功能，包括温度越限告警功能和温度变化率告警功能：其中通过设定温度越限上限值，当变电所内某间隔无线测温数据超过上限值后综自系统会发出报警信息及声音，提示运行人员及时查看显示实际设备运行情况，并及时予以处理。通过设定温度变化率限制，当变电所内某间隔无线测温数据在限定时间内的温度变化率超过限值后综自系统会发出报警信息及声音，提示运行人员及时查看显示实际设备运行情况，并及时予以处理。上述变电所内的某间隔即是指某个安装了无线测温装置3的开关柜。

请参阅图2至图3，于一实施例中，某大型炼化一体化工厂的无人值守35kV变电所内一10kV电动机回路开关柜内配置9个测温点的无线测温装置3，测温点分别布置在断路器1的上触头11和下触头12的连接处以及高压电缆馈出即电缆仓出线2连接处。温度在线监测装置通过RS485通讯电缆连接规约转换装置，并按Modus RTU通讯协议上传温度数据，规约转换装置通过超五类网线以IEC-104通讯协议上传温度数据至远动装置，远动装置通过千兆光纤以IEC-104通讯协议上传温度数据至电力调度集控系统。以使无线测温数据上传至全厂电力调度集控系统，并设置相关告警分析功能，在设备运行过程中因出线侧电缆压接松动导致连接端子持续发热，系统及时发出告警信息，提醒集控中心运行值班人员，避免因主回路虚接、螺丝松动、绝缘老化等原因造成温度异常，进而造成开关柜损毁或引起变电所火灾等严重事故。

综上，本发明提供的电气设备中无线测温装置在电气综合自动化系统中实现故障趋势判断和告警的使用方法：通过在大功率电动机回路开关柜内的电气一次设备进行温度实时监测温度监测系统由无线测温传感器、温度在线监测装置、规约转换装置、远动装置、电力调度集控系统组成，实现温度数据与电力调度集控系统的全面融合，并对温度参数进行趋势分析及告警，实现电气设备运行状态的趋势判断，及时发现设备隐患，保障设备安全运行。

上述实施例仅例示性说明本发明的原理及其功效，而非用于限制本发明。任何熟悉此技术的人士皆可在不违背本发明的精神及范畴下，对上述实施例进行修饰或改变。因此，举凡所属技术领域中具有通常知识者在未脱离本发明所揭示的精神与技术思想下所完成的一切等效修饰或改变，仍应由本发明的权利要求所涵盖。

Claims (10)

1.电气设备中无线测温装置的故障趋势预判和告警使用方法，其特征在于，包括：

根据所述电气设备的参数确定在所述电气设备中设置所述无线测温装置的测温点；

通过在线监测装置接收所述测温点上所述无线测温装置监测的温度数据、并将所述温度数据上传；

通过变电站综合自动化系统对上传的所述温度数据进行数据转换、并传输至电力调度集控系统；

所述电力调度集控系统基于所述温度数据对所述电气设备进行故障趋势预判和告警。

2.根据权利要求1所述的使用方法，其特征在于，所述根据所述电气设备的参数确定在所述电气设备中设置所述无线测温装置的测温点的步骤包括：

基于所述电气设备的电压等级或所述电气设备的功率等级确定是否设置所述无线测温装置；

若所述电气设备的电压等级满足要求，则在所述电气设备的断路器静触头上设置所述无线测温装置的测温点；

若所述电气设备的功率等级满足要求，则在所述电气设备的断路器静触头和母排上设置所述无线测温装置的测温点。

3.根据权利要求2所述的使用方法，其特征在于，所述基于所述电气设备的电压等级或所述电气设备的功率等级确定是否设置所述无线测温装置的步骤，包括：

在所述电压等级大于10kV或所述功率等级大于2000kW的所述电气设备上设置所述无线测温装置。

4.根据权利要求3所述的使用方法，其特征在于，所述无线测温装置的电源设置有无线充电模块、并与运行状态的所述电气设备之间形成电磁感应。

5.根据权利要求1所述的使用方法，其特征在于，所述通过在线监测装置接收所述测温点上所述无线测温装置监测的温度数据、并将所述温度数据上传的步骤，包括：

所述在线监测装置通过无线传输方式连接通讯范围的多个所述无线测温装置；

所述在线监测装置通过其按键进行参数修改；

所述在线监测装置通过其显示屏展示所述温度数据；

所述在线监测装置通过有线传输方式连接所述变电站综合自动化系统。

6.根据权利要求1所述的使用方法，其特征在于，在所述通过变电站综合自动化系统对上传的所述温度数据进行数据转换、并传输至电力调度集控系统的步骤之后，还包括：

所述变电站综合自动化系统读取所述电气设备运行的电流数据；

基于所述电流数据和所述温度数据的变化状态确定是否向所述电力调度集控系统进行告警。

7.根据权利要求6所述的使用方法，其特征在于，多个所述变电站综合自动化系统分别将所述电气设备的所述温度数据和所述电流数据传输至所述电力调度集控系统。

8.根据权利要求1所述的使用方法，其特征在于，所述通过变电站综合自动化系统对上传的所述温度数据进行数据转换、并传输至电力调度集控系统的步骤，包括：

通过规约转换装置接收上传的所述温度数据、并进行数据转换以发送至远动装置；

通过所述远动装置将所述温度数据实时传输至所述电力调度集控系统。

9.根据权利要求8所述的使用方法，其特征在于，所述通过规约转换装置接收上传的所述温度数据、并进行数据转换以发送至远动装置的步骤，包括：

配置所述规约转换装置的输入端口匹配所述在线监测装置的通讯协议；

配置所述规约转换装置的输出端口匹配所述远动装置的通讯协议。

10.根据权利要求1所述的使用方法，其特征在于，所述电力调度集控系统基于所述温度数据对所述电气设备进行故障趋势预判和告警的步骤，包括：

实时显示所述温度数据；

识别所述温度数据对应所述无线测温装置所在的所述电气设备的位置；

当所述温度数据超出设定阈值后，对所述电气设备进行告警；

当所述温度数据的变化率超出设定阈值后，对所述电气设备进行故障趋势预判；

提示所述电气设备的运行人员进行查看处理。