WTM-800温度在线监测系统说明书.pdf
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1、 WTM-800 温度在线监测系统 技术说明书 星联电力自动化技术有限公司 1第一章 概述 第一章 概述 变电场、变电站的高压开关柜、母线接头、室内外刀闸开关等重要设备在长期的运行过程中会出现表面氧化腐蚀,紧固螺丝松动、触点和母线排连接处老化等问题,导致接触电阻增大,而随着电力系统的发展,负荷也越来越大,这些都易引起温升过高,如得不到及时解决将使绝缘部件性能降低,甚至导致击穿,造成恶性事故,从而造成重大经济损失。近年来,在电厂和变电站已发生多起开关过热事件,造成火灾和大面积停电事故,解决开关过热是杜绝此类事故发生的关键,实现温度在线监测管理是保证高压设备安全运行的重要手段。长沙星联电力自动化技
2、术有限公司生产的WTM-800温度在线监测系统采用Zigbee技术,通过无线的方式将现场温度传送到 WTM-800 温度在线监测装置,然后采用 RS485或者网络和 PC 机(后台管理系统)交换数据,从而组成 WTM-800 温度在线监测系统。该系统可对电力系统的高压、超高压母线,高压开关触点(以及人员无法接近的其它危险、恶劣环境)的温度进行实时在线监测。经过与电力系统自动化连接,在中心监控室内就可以实时监视运行设备的温度状况,真正做到了温度信息的远距离遥测。无线测温发射器与被测试点直接接触,测得的温度及时准确,当被测点温度超过预先设定的阀值时,就发出报警信号及时提醒有关人员采取措施。该系统可
3、以应用于电力、化工、冶炼、石油等行业。与其它测温方式比较,本系统具有如下优势:a)普通测温:常规的热电偶、热电阻、半导体温度传感器等测温方式,需要金属导线传输信号,绝缘性能不能保证。而本系统采用无线传输,具有优异的绝缘性能,能够隔离开关柜的高压,因此能够直接安装到开关柜内的高压触点上,准确测量高压触点的运行温度。b)红外测温:目前传统的测温方式为人工手持红外测温设备定期巡检,这样的操作方式存在以下缺点:)测点多、劳动强度大;)某些地区或设备不适合人工检测;)不能及时发现温升情况;WTM-800 温度在线监测系统 技术说明书 星联电力自动化技术有限公司 2)开关柜内无法进行测量;)测温不准确,人
4、为、环境干扰因素大;)无法积累历史数据,分析温升变化(尤其是对设备老化问题的分析);)无法向综合自动化系统提供温度信息;)无法实现电站无人值班。而本系统完全能够解决以上问题。c)光纤测温:光纤式温度测温仪采用光纤传递信号,其温度传感器安装在带电物体的表面,测温仪与温度传感器间用光纤连接。光纤具有易折,易断、不耐高温。积累灰尘后易使绝缘性降低,且在柜内布线难度较大,造价高。而本系统没有复杂的引线,完全绝缘,造价低廉。WTM-800 温度在线监测系统 技术说明书 星联电力自动化技术有限公司 3第二章 WTM-800 温度在线监测系统组成及功能特点 第二章 WTM-800 温度在线监测系统组成及功能
5、特点 2.1 WTM-800 温度在线监测系统组成及系统特点 2.1 WTM-800 温度在线监测系统组成及系统特点 2.1.1 系统组成 WTM-800 温度在线监测系统由温度测量发送单元(Tag,以下同)、WTM-800 温度在线监测装置、后台系统三部分组成。2.1.1.1 温度测量发送单元:基于 zigbee 技术,完成测点的温度和电池电压的采集和发送,是本系统的基本数据采集单元。2.1.1.2 WTM-800 温度在线监测装置:在本系统中又被成为“控制器”,它接收来自测点的各类数据,并且向后台系统提供测点的数据信息。在没有后台系统的应用中,WTM-800 温度在线监测装置可以独立支撑整
6、个应用。包括实时数据采集和显示、历史数据查询、历史曲线、报警开出、测量控制单元及控制器自身的定值整定等。2.1.1.3 后台系统:基于计算机组态技术和 Web 查询的应用系统。多个控制器以串口或者网络口的方式将数据发送到计算机控制主机。主机以组态的方式显示各测点的实时数据,历史数据,报警信息等。2.1.2 系统特点 a)无线网络采用免费的 2.4G 频段;b)基于 ZigBee 技术,IEEE802.15.4 标准;c)灵活的组网方式;d)安装实施简便;e)更好的稳定性和较低的设备费用;f)后台具备灵活的组态功能;g)强大的数据分析能力和丰富的数据分析工具;h)具有多种标致借口,既可与其它系统
7、共享数据,也可以接入其它系统的数据。2.2 WTM-800 温度在线监测系统网络拓扑图 2.2 WTM-800 温度在线监测系统网络拓扑图 2.2.1 典型网络拓扑结构 典型网络拓扑结构见图 2-1。WTM-800 温度在线监测系统 技术说明书 图 2-1 典型网络拓扑结构图 其中温度测量发送单元(Tag)安装在需要测温的位置,它们与控制器通过无线方式传输数据。控制器接收到数据源后,经过相应处理,一方面可以通过控制器的人机接口、面板指示灯和出口板上的开出信号等直接显示,另一方面,可以通过 RS485 或者网络口将数据发送到后台测温系统,通过后台测温系统将各种信息量显示出来,同 星联电力自动化技
8、术有限公司 4 WTM-800 温度在线监测系统 技术说明书 时后台测温系统提供网络用户的 Web 浏览和查询。2.2.2 无线网络组网方式 2.2.2.1 在温度测量发送单元与接收控制器单元的空旷距离不超过 1km 或无明显的封闭空间的应用中,无线网络一般可以按照星型网络进行组网,如图 2-2。图 2-2 星型组网方式 此方案具有结构简单、维护方便的特点,适合于小规模的,中心辐射式应用,如小型变电站等。2.2.2.2 在空旷传输距离超过 1km 或者测点分布在不同的较封闭空间,此时无线网络需要采用树形网络方式。在网络中增加中继器,它只负责将无线测温发送单元发送的数据进行转发,起到无线接力的作
9、用,从而实现远距离数据传输。网络中的中继器结构和无线测温发送单元差不多,它没有测温部分,只要无线接收和发送部分,由于它负责转发数据,所以,不能休眠,它的供电方式只能使用外接电源,树形组网方式见图 2-3。星联电力自动化技术有限公司 5 WTM-800 温度在线监测系统 技术说明书 2-3 树形组网方式 这种组网方式具有网络覆盖大,适应性强的特点,适合于大型变电站、发电厂等场合的应用。2.2.2.3 在温度测量单元与被接收控制单元的空旷距离介于 1km,或者测点分布在不同的封闭空间,即在星型网络连接能满足要求,但是因为其距离处于临界值,有可能网络连接信号比较弱的情况下,本系统还提供了一种更加灵活
10、的连接方式Mesh 网络连接。Mesh 网络连接如图 2-4.星联电力自动化技术有限公司 6 WTM-800 温度在线监测系统 技术说明书 图 2-4 Mesh 网络连接方式 Mesh 网络连接方式既满足星型连接的要求,又满足树形连接的要求,是一种非常方便、灵活的连接方式,数据传输的路径有多条,这样使得数据传输更加可靠。它的不足是温度测量单元数据重复传送(温度测量单元本身直接和控制器传送数据,通过中继器传送数据),增加了控制器的负担,但是本系统在设计之初就做了许多的冗余设计,完全可以处理冗余的数据,使得系统更加可靠。总之,无线网络组网方式是星型、树型还是 Mesh 型,由温度测量单元、中继器安
11、装的位置和数量决定,自动完成,无需人工干预。2.2.3 控制器组网方式 控制器的组网方式按 RS485 总线方式或者网络方式进行组网。后台测温系统将逐个获取各个控制器的相关信息,然后进行分析控制。星联电力自动化技术有限公司 7 WTM-800 温度在线监测系统 技术说明书 2.3 系统典型应用 2.3 系统典型应用 2.3.1 WTM-800 温度在线监测系统可应用于开关柜内测量动静触头温度,见图 2-5。图 2-5 测量开关柜内动静触头温度 2.3.2 WTM-800 温度在线监测系统可应用于测量母线接头温度,见图 2-6。图 2-6 测量母线接头温度 2.3.2 WTM-800 温度在线监
12、测系统可应用于测量户外刀闸温度,见图 2-7。图 2-7 测量户外刀闸温度 星联电力自动化技术有限公司 8 WTM-800 温度在线监测系统 技术说明书 星联电力自动化技术有限公司 9第三章 温度测量单元 第三章 温度测量单元 温度测量单元包括温度采集、温度测量、电池电压测量、无线发送、供电电压等部件组成。其中温度测量和无线发送部件是本单元的核心部件。温度测量部件采用DS18b20 温度传感器进行测量;无线发送部件采用基于 Zigbee 技术的 Jennic 无线发送模块,工作在免费的 2.4G 频段。3.1 温度测量单元功能和特点 3.1 温度测量单元功能和特点 3.1.1 功能:a)温度测
13、量功能:能够测量测点的温度,温度的测量误差为0.5;b)路由功能:本单元去掉温度、电池电压的测量部件,就是中继器,完成路由功能,扩大传输距离;c)电池电压采集功能:能够采集本单元供电电池当前的电压,实现温度测量单元电池欠电压报警功能;d)休眠功能:温度测量单元可以进入休眠模式,并自动唤醒,休眠时间可以设置,休眠电流 4.7A;e)无线传输功能:实现将无线测温单元的各类数据发送给接收控制单元或者路由。3.1.2 特点:a)灵活的供电方式:可采集电池供电(测温功能用)或者外接电源(路由用);b)抗干扰性能:工作在 2.4G 频段,采用 AES 编码,保证数据传送安全;c)低功耗:发射电流 37mA
14、,休眠时 4.7A;d)安装方便:室内外都可以安装,防水防潮;e)低费用:相对于其它无线技术,它不需要建立基站,不需要申请频段,免费使用;f)高速率:高达 250kbps,甚至支持视频数据的无线传输;g)长距离:星型网络在空旷环境中支持 1km 的传输距离,并支持无线组网;h)短延时:从休眠到唤醒不超过 10ms。3.2 技术参数 3.2 技术参数 a)频率范围:工作在 24002483.5MHz 频段(免申请);WTM-800 温度在线监测系统 技术说明书 b)传输距离:50800m;c)数据速率:无线通讯速率250kbps;d)休眠电流:4.7A;e)工作电压:2.73.6V;f)发射功率
15、:+3dBm;g)测量温度:-30+120;h)测量精度:0.5;i)电池容量:3800mAh;j)电池寿命:3 年(发送间隔 80s),采用低功耗设计;k)壳体材料:阻燃 PC;l)外形尺寸(mm):736635;m)重量:200g。3.3 结构及安装方式 3.3 结构及安装方式 3.3.1 结构:温度测量单元结构见图 3-1。图 3-1 温度测量单元结构图 感温铜块直接和测量点接触,温度传感器附着在铜块上,从而完成对测点的温度测量。3.3.2 安装方式 温度测量单元提供 2 种安装方式 a)扎带安装:在室内平面测点上,用扎带通过矩形安装孔将温度测量单元紧固在测点上;b)抱箍安装:在室外,可
16、以用抱箍通过弧形安装孔将温度测量单元安装在测点上。星联电力自动化技术有限公司 10 WTM-800 温度在线监测系统 技术说明书 第四章 WTM-800 温度在线监测装置(控制器)第四章 WTM-800 温度在线监测装置(控制器)4.1 WTM-800 温度在线监测装置硬件结构 4.1 WTM-800 温度在线监测装置硬件结构 4.1.1 硬件概述 装置硬件主要包括人机接口、控制 CUP、无线接收 CPU 和电源等主要部件组成。人机接口以 32 位 DSP 控制器为核心,主要完成液晶部分的驱动、面板指示灯的显示等功能。控制 CPU 同样以 32 位 DSP 控制器为核心,以及丰富的外围接口芯片
17、共同组成,主要完成对整个系统的计算、控制,以及和后台软件通讯、打印等功能,软件存放在片内 FLASH 中,外部 FLASH 存放定值,E2PROM 存放运行数据、事件记录等。无线接收 CPU 由专用的含有无线模块的 CPU,以及一些外围组成,主要完成对温度测量单元的控制以及无线数据的接收,然后将数据发送给控制 CPU。电源采用高频开关电源,交、直流通用,且带有直流消失信号输出触点。4.1.2 外型及开孔尺寸 装置采用整体面板、前总线和后插件结构。外形尺寸及屏面开孔图如图 4-1 所示。177.4220259.3176.4221242101.6265 图 4-1 WTM-800 温度在线监测系统
18、外形尺寸及屏面开孔图 星联电力自动化技术有限公司 11 WTM-800 温度在线监测系统 技术说明书 4.1.3 正面布置图 正面布置图如图 4-2 所示。星联电力自动化技术有限公司 12 复归确认退出-+星 联 电 力WTM-800温度在线监测装置电池欠压装置异常通讯中断温度告警温度预警运 行 图 4-2 WTM-800 温度在线监测系统正面布置图 4.1.4 面板信号指示灯 面板信号指示灯说明见表 4-1 表 4-1 信号指示说明 名 称 名 称 说 明 说 明 运 行 装置正常运行,绿灯闪烁 温度预警 温升预警、温差预警投入后,当测点温度达到预警定值时,红灯亮 温度告警 温升报警投入后,
19、当测点温度达到温升报警定值时,红灯亮 通信中断 装置与至少一个投入的温度测量单元失去无线连接时,红灯亮 装置异常 当主从 CPU 通信中断时,红灯亮 电池欠压 至少一个测点电池电压低于设定值时,红灯亮 4.1.5 按键功能定义“+”“-”:修改数值键。“?”“?”:方向键,光标左右移动按键。“?”“?”:方向键,光标上下移动按键,当有多屏显示时兼作翻屏按键,即上键显示上一屏,下键显示下一屏。WTM-800 温度在线监测系统 技术说明书“确认”:操作确认按键。“退出”:取消当前操作按键,兼作返回上一级菜单用。“复归”:就地复归信号按键。4.1.6 背面布置图 装置背面板由电源插件、CPU 插件、
20、信号插件组成。背面布置图如图 4-3 所示。电源-KM+KM直流消失1直流消失212345678910开关24V5VEARTHCPU信号备用备用备用备用 图 4-3 WTM-800 温度在线监测系统背面板布置图 4.1.7 插件端子定义 插件端子定义见表 4-2、表 4-3 和表 4-4。表 4-2 电源插件 序号 序号 标 识 标 识 说 明 说 明 1 直流消失 1 2 直流消失 1 直流消失告警输出接点 1 3 直流消失 2 4 直流消失 2 直流消失告警输出接点 2 5 6+KM 装置正电源 星联电力自动化技术有限公司 13 WTM-800 温度在线监测系统 技术说明书 星联电力自动化
21、技术有限公司 14 7 8-KM 装置负电源 9 10 EARTH 屏蔽地 表 4-3 CPU 插件 序号 序号 标 识 标 识 说 明 说 明 1 A+串口 1 232 的发送端或 485 的 A 端 2 B-串口 1 232 的接收端或 485 的 B 端 36 备用 7 IRIG-B+B 码对时差分输入正端 8 IRIG-B-B 码对时差分输入负端 表 4-4 信号插件 序号 序号 标 识 标 识 说 明 说 明 天线输入 无线接收、发送天线输入 12 GZ 故障信号 34 GJ 告警信号 56 YGJ 预警信号 78 QDY 电池欠电压信号 910 Zig 无线中断信号 11 12 R
22、ST+复归+(DC220V)13 RST-复归-(DC220V)14 15 GPS+硬对时+(DC220V)16 GPS-硬对时-(DC220V)WTM-800 温度在线监测系统 技术说明书 4.2 WTM-800 温度在线监测装置人机界面 4.2 WTM-800 温度在线监测装置人机界面 装置人机界面由全汉化的液晶显示器、信号指示灯和键盘组成。液晶界面采用WINDOWS 图形界面,操作简单、直观,信息显示详细、明了。液晶显示器具有屏保功能,连续一分钟无按键操作,自动返回【实时显示】界面并关闭液晶背光,按任意键打开液晶背光。除进入【实时显示】界面外,进入其它界面的操作都相同,即先移动光标,指向
23、需要进入的界面,然后按“确认”键即可进入。当进入密码输入界面时,系统出厂设置密码是“1111”。当菜单选项或显示数据过多时,系统将采用逐屏显示的方法显示所有信息,显示屏的右上角显示当前屏数和总屏数。信号指示灯定义见 4.1.4;键盘定义见 4.1.5。4.2.1 菜单结构 菜单结构如图 4-4。图 4-4 菜单及显示界面结构 星联电力自动化技术有限公司 15 WTM-800 温度在线监测系统 技术说明书 4.2.2 部分菜单界面说明【实时显示】该界面用于显示各投运测点的运行状态、使用的定值组、采集的电池电压值及被监测设备的温度值,其界面显示效果如图 4-5。图 4-5 中测点项指“无线测点的标
24、识号”,定值组项指“无线测点的逻辑判别所采用的定值组别”,电池项指“无线测点的电池电压值”,温度项指“无线测点测量的实际温度值”,状态项指“无线测点测量的温度值与其对应组别的定值做比较所得出的运行状态”。图 4-5 实时显示界面 装置上电复位后正常运行时显示该界面,若在其它界面中一分钟内无按键操作,将自动返回该界面并关闭液晶背光。各种状态提示信息的类型及含义如表 4-5 所示。表 4-5 状态提示信息 序号 类型 含义 01 通信中断 投入测点中至少一个测点无线传送中断 02 电池欠压 投入测点中至少一个测点电池电压低于设定值 03 温度预警 投入测点中至少一个测点温度高于设定温度预警值 04
25、 温度报警 投入测点中至少一个测点温度高于设定温度报警值 05 温差预警 投入的同一组测点中任何两个测点温度之差高于设定温差预警值。同一组测点指的是测点号前三位数字相同,最后一位数字分别为 A,B,C 的三个测点,比如:100A,100B,100C 即是同一组测点,主要用来表示三相电路的温度测量。星联电力自动化技术有限公司 16 WTM-800 温度在线监测系统 技术说明书 星联电力自动化技术有限公司 17 续表 4-5 序号 类型 含义 初始化失败 0001 内部设置初始化失败 初始化失败 0002 GPS 时钟同步初始化失败 初始化失败 0004 系统密码初始化失败 初始化失败 0008
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