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摘要：本文介紹了高中壓配電板無線溫度測量和局部放電測量系統，利用中海油秦皇島32-6油田海上平臺35kV配電板和10.5kV配電板，通過母線無線溫度測量和局部放電監測功能，實現配電板母線溫度和局部放電狀態實時監測，技術可取代人工帶電母線溫度和局部放電實時監測，大大降低人員頻繁檢測的勞動強度和電氣安全風險。
關鍵詞:海上油田、母排溫度、局部放電、無線監測
引言
海上油田電力系統是海上石油平臺的動力命脈和開發生產的基礎。在整個供配電系統中，配電盤是重要環節之一。由于配電盤一般為封閉系統，散熱條件差，電氣設備長期滿負荷甚至超負荷運行，導致熱量過大，熱積累加劇，造成設備絕緣部件短路、火災等重大安全生產事故。此外，高、中壓設備絕緣差、安裝缺陷、安全距離等原因會導致局部放電。隨著局部放電的發展，如果不及時發現，很可能會損壞盤柜。與陸地電力系統相比，由于空間限制，配電系統無法根據陸地電網配電架構配置足夠的備用設備，特別是35KV及以下中低壓系統，無法實現定期停電檢查和維護，因此實施在線實時監測和狀態分析尤為重要。同時，通過實時監控數據分析，可以為配電系統的計劃維護提供必要的數據指導，使停電維護更有針對性，減少不必要的停產對海上油田的穩定生產尤為重要。
一系統組成與原理簡介
配電盤安裝的無線溫度測量和局部放電監測裝置主要分為控制箱、無線溫度測量傳感器和局部放電監測傳感器三部分。以本次安裝的中海油海上平臺為例，在4面35kV、25面10.5kV配電盤母排和電纜進出線銅排上設置3個無源無線溫度測量傳感器，通過不銹鋼帶和螺紋膠固定，防止松動脫落造成短路風險；每面35kV和10.5kV配電盤配備有源無線局部放電傳感器，局部放電傳感器配備柜側壁板，由柜內AC220轉DC12V電源模塊供電。控制箱配有溫度無線接收模塊，接收每個柜內溫度傳感器傳輸的數據。控制箱配有PLC模塊。PLC通過尋找每個模塊的位置來讀取每個柜的母排溫度，并通過顯示器顯示。控制箱配備無線數傳電臺接收局部放電傳感器數據，然后通過SIS413將RS232協議轉換為RS485協議，控制箱PLC處理局部放電傳感器位置讀取數據，顯示顯示器上顯示局部放電相關數據、報警等數據。如下圖1所述：
圖1線溫度、局部放電測量系統示意圖
1無線測溫
無線溫度傳感器主要是指放置在每個溫度測量點的無線信號發送、接收裝置和無線溫度測量裝置。本應用的無線溫度測量技術選擇阿米特AT-Ⅱ-C5型無線溫度傳感器。每個無線傳感器都有一個ID號，將號碼存儲在計算機數據庫中，測量溫度范圍設置為-50℃~125℃。系統溫度傳感器地址按16進制編碼，無線溫度測量收發器通過讀取ID確定當前傳感器采集溫度值。傳感器結構和安裝方法如圖2所示。
圖2溫度傳感器
（1-溫度傳感器主體；2-合金底座與溫度探頭連接；3-鎖定用于固定合金片；4-取電合金片用于感應取電；5-配件用于支撐合金片；6-合金片安裝孔用于安裝合金片）
圖3測溫傳感器安裝位置(紅圈所示)
圖4溫度接收單元及接線端口
在實際使用過程中，溫度測量通信終端主要負責接收無線溫度傳感器傳輸的溫度數據，并將數據上傳到遠程管理計算機工作站。為了提高終端的響應速度，一個終端通常管理100多個溫度測量探頭。溫度在線監測工作站主要是指配備管理終端的計算機。計算機通過RS485串口或互聯網與溫度測量通信終端連接，實時監測和比較各監測點的運行溫度數據，分析監測點的溫度變化曲線。一旦發現溫度過熱和急劇上升，立即報警。
2局放監測
當絕緣材料發生局部放電時，放電效應會不斷侵蝕周圍材料，最終導致整個絕緣系統的故障，從而威脅到電網系統的安全運行。因此，了解局部放電的原理和類型，采用適當的檢測方法進行檢測，做好預防工作，避免發生嚴重事故。
局部放電監測主要通過臨時地電壓監測和超聲法監測進行綜合判斷。
（1）臨態電壓監測原理:
當局部放電活動出現在高壓配電盤中時，會在無線電頻率范圍內產生電磁波，可通過金屬外殼上的開口從配電盤泄漏到外表面。這些開口可以是外殼或密封墊圈或其他絕緣部件周圍的間隙。
當電磁波傳播到配電盤外時，它會在接地的金屬外殼上對地面產生臨時電壓。臨時電壓(TEV)在幾毫伏到幾伏的范圍內，存在的時間很短，只有幾納秒的上升時間。當配電盤工作時，可以將探頭放在配電盤表面，以這種非侵入性的方式檢測局部放電活動。
（2）超聲法監測原理：
當介質發生局部放電時，其瞬時釋放的能量會導致分子之間的劇烈碰撞，并在宏觀上形成壓力，產生超聲波脈沖。此時，局部放電源就像一個聲源，向外發出超聲波。由于放電持續時間短，發出的聲源頻譜非常寬，可達數百千赫茲。此外，由于超聲波波長短，方向性強，能量集中，可從配電盤間隙檢測到有效的超聲信號，診斷局部放電。利用上述兩個基本原理制成的監測傳感器可以有效地實現對局部放電的實時監測。
圖5無線數傳電臺
如圖5所示，無線數傳電臺的主要功能是接收無線局部放電傳感器的數據，通過SIS413協議轉換器將RS232轉換為RS485，然后將數據傳輸到PLC進行處理。以下是每個端口的說明：
1-SMA天線接口，外螺內孔
2-模式選擇撥碼開關開關
3-DC電源接口(5.5*2.1)，連接DC8~28V電源，(3和6同時只連接一個)
4-RS232接口(RS232和RS485只能同時使用一個)
5-RS485接口(RS232和RS485只能同時使用一個)
6-DC電源接口，連接DC8~28V電源(3和6同時只能連接一個)
7-電源指示燈
8-串口發送指示燈
9-串口接收指示燈
如圖6所示，控制箱的主要功能是數據處理、數據轉發、報警顯示、數據顯示等。控制箱配有PLC、無線溫度測量收發器、無線數字傳輸電臺等關鍵設備，PLC通過無線溫度收發器和無線數字傳輸電臺找到現場無線溫度和局部放電傳感器固定的16進制地址，然后PLC處理數據。顯示器主要顯示PLC處理的結果。
圖6母排無線測溫，配電盤局部放電監測控制箱
二系統優點
1數據準確、即時傳輸，能識別參數變化趨勢
無線溫度測量傳感器直接包裹在母排上，確保母排溫度采集數據更真實、更準確；局部放電監測通過臨時地電壓監測和超聲監測綜合判斷，局部放電探頭放置在柜內，比以前的局部放電儀外部測量更準確。
2安全高效的智能采集取代了人工測量和檢查
通過配電盤無線溫度測量和局部放電監測系統的應用，不僅實現了溫度和局部放電的實時監測，而且大大節省了人力，大大方便了現場工作。此外，通過無線局實時監控，避免了人員開蓋檢測造成的觸電風險。
3無線傳輸保證了高中壓配電盤的完整性和安全性
三安科瑞溫度在線監測系統解決方案
1概述
Acrel-2000T無線測溫監測系統通過RS485總線或以太網與間隔層的設備直接通信，系統設計遵循國際標準-RTU、Modbus-TCP等傳輸規則大大提高了安全性、可靠性和開放性。該系統具有遙信、遙控、遙控、遙控、遙控、事件報警、曲線、棒圖、報告和用戶管理功能，可監控無線溫度測量系統的設備運行狀態，實現快速報警響應，防止嚴重故障。
2系統結構
溫度在線監測系統結構圖
3系統功能
溫度測量系統主機Acrel-2000T安裝在值班監控室，可以遠程監控系統中所有開關設備的運行溫度狀態。該系統具有以下主要功能：
溫度顯示；溫度曲線；操作報告；實時報警；歷史事件查詢。
4系統硬件配置
溫度在線監測系統主要由設備層的溫度傳感器和溫度采集/顯示單元、通信層的邊緣計算網關和站控層的溫度測量系統主機組成，實現變配電系統關鍵電氣部件的溫度在線監測。
四結語
作為主動監測電氣設備局部放電和溫度檢測系統，母排無線溫度測量和配電盤局部放電監測系統具有較強的抗干擾能力，監測數據準確，可提供多種報警方式。母排無線溫度測量和配電盤局部放電監測系統的you點是可以實時監測配電盤的母排溫度和內部局部放電情況，真正反映設備的運行狀態。當出現異常情況時，現場人員可及時干預設備，大大降低經濟損失和事故概率，確保電氣設備的順利運行，具有較大的經濟和社會效益，幫助我國海上油田油氣的發展和生產。
參考文獻
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