工业物联网无线传感产品在火电厂重点区域的应用

高蕴华

【摘 要】电缆隧道环境恶劣，长期运行存在安全隐患，常规监测手段无法实现有效监管。因此，文章开发了一套重点区域电缆实时在线无线测温预警系统，实现对重点区域的电缆温度及周围环境的氧量、湿度、水位等的实时预警监控，在隧道环境发生劣化或故障早期，系统会给出异动提示，为设备状态检修奠定技术基础。

【关键词】无线传感技术;电缆;传感器;电力系统

【中图分类号】TM75;TN929.5;TP212.9【文献标识码】A 【文章编号】1674-0688（2019）11-0088-02

0 引言

对高压带电设备各连接点、传输点温度在线监测是保证电网安全运行的重要内容。重点区域电缆温度在线监测和记录，是设备检修的重要依据。目前，国内主要应用主从式测温系统，这种方法精度较差，仅获得线路的局部温度。无线式温度在线检测装置用无线电波进行信号传输，传感器安装在高压设备上，从根本上解决了高压设备接点运行温度不易监测的难题。采用无线温度监测方式具有极高的可靠性和安全性。价格低廉，该系统可以安装到每台高压开关及母线接头上，可记录高压开关设备运行温度的数据，实现设备故障的预知维修。

1 无线测温传感系统设计

1.1 无线测温传感系统方案设计

无线测温在线监测系统，利用电缆上的无线温度传感器实现对电缆温度在线监测，并通过在电缆沟布设无线水位传感器，实现对电缆沟内浸水状况在线监测;利用电缆沟内、电缆夹层上的湿度传感器对环境湿度进行监测，同时利用无线氧气传感器对监测区域氧气浓度进行监测，为检修人员的人身安全提供保证。这些传感器定时启动测量和发送被监测点的状态数据，通过无线信道传输到基站，基站通过RS-485（以太网、3G/4G网络）总线将数据上传至通信管理机，再上传到管理中心。管理中心具备监测数据汇集、图形化展示、阈值比较、监测预警、标准化数据通信等功能，实现电缆沟状态在线监测。无线测温系统架构框图如图1所示。

1.2 无线测温传感系统特点

传感器和接收装置采用2.4 GHz频率进行无线传输通信;无线温度传感器采用近距离非接触式无线红外温度传感器;无线水位传感器液位探头采用316 L不锈钢材质，防护等级为IP68;无线接收基站能接收各类传感器，无线接收基站具有集中总线式电源供电及通信的功能。

2 无线温度在线监测系统的应用

2.1 无线在线监测预警系统总体设计

某火力发电厂在#1 6 kV电缆夹层安装温度、湿度、氧量无线监测系统，在#2、#3、#4磨煤机电缆桥架加装无线温度监测系统;在#3、#4空冷岛电缆隧道安装温度、湿度、氧量及水位无线监测系统;并开展事故预警、环境状态判断、劣化趋势分析研究。无线温度在线监测系统主要由无线温度传感器、数据传输基站和控制主机组成，系统图如图2所示。

2.2 传感系统部署

本项目无线测温系统由1台监控主机、2台通信管理机、17个数据传输基站、378个无线温度传感器、14个无线温湿度传感器、10只无线氧气传感器、8个无线水位传感器构成。

（1）电缆夹层无线监测系统组成。每两个测温点间隔5 m左右。红外传感器3个（每层15 m采用3只红外传感器）×2排×5=30个;氧气传感器2个;无线温湿度传感器2个;基站1个。

（2）磨煤机电缆桥架无线监测系统组成。每两个测温点间隔4 m左右。2#磨煤机电缆桥架：红外传感器10个（每层40 m采用10个红外单点传感器）×4排=40个;基站2个（两个基站架设在桥架中级，基站间隔5～10 m）。3#磨煤机电缆桥架：红外传感器10个（每层40 m采用10个红外单点传感器）×4排+10个（每层40 m采用10个红外单点传感器）×2排=60个;基站2个（两个基站架设在桥架中级，基站间隔5～10 m）。4#磨煤机电缆桥架：红外传感器10个（每层40 m采用10个红外单点传感器）×4排+10个（每层40 m采用10个红外单点传感器）×2排=60个;基站2个（两个基站架设在桥架中级，基站间隔5～10 m）。

（3）空冷岛電缆隧道无线监测系统组成，每两个测温点间隔4 m左右。3#电缆隧道：红外传感器6个（每层25 m采用6个红外传感器）×2排×6=72个;氧气传感器4个（每个角落布设一个）;温湿度传感器6个;水位传感器4个（每个角落布设一个）;基站4个（每纵向架设一个基站）。4#电缆隧道：红外传感器6个（每层25 m采用6个红外传感器）×2排×6=72个;氧气传感器4个（每个角落布设一个）;温湿度传感器6个;水位传感器4个（每个角落布设一个）;基站4个（每纵向架设一个基站）。

2.3 实施目标

本项目采用无线传感器完成了对电缆隧道、电缆桥架、电缆夹层的电缆温度，氧气含量及电缆隧道内积水情况的实时在线监测，并通过软件分析，实现监测区域的事故预警、环境状态判断、劣化趋势分析，同时给出异动提示，为设备实现状态检修奠定技术基础。

3 结论

采用无线传感技术，实时对电缆故障趋势进行智能分析，准确定位，能够为电力企业的安全运行提供有力的支撑。

无线传感监测系统的设计目前只停留在自动采集和智能分析阶段，与控制设备的联动仍然需要人工介入。电力系统电缆的监测系统方兴未艾，为了保证系统设计的规范性及后期设备的扩展性，仍需努力。

参 考 文 献

[1]刘军辉.工业无线控制技术在火电厂的应用[A].中国自动化学会发电自动化专业委员会，电力行业热工自动化技术委员会，浙江省电力学会，《中国电力》杂志社.2014年中国发电厂热工自动化技术论坛论文集（上册）[C].2014：6.

[2]陈飞凌.火电厂工业电视监控系统的应用与发展[J].中国安防，2015（12）：31-34.

[3]郭建华.物联网技术在火电厂基建物资仓储管理中的应用[J].信息与电脑（理论版），2014（11）：116-117.