安(ān)科瑞(ruì) 劉(liú)邁(mài)

　　摘 要：為(wéi)節約勞動(dòng)成本，改(gǎi)善煤礦(kuàng)井下(xià)的監(jiān)測(cè)狀(zhuàng)況(kuàng)，減(jiǎn)少(shǎo)人(rén)工監(jiān)測的(dí)誤差，提高監測係統(tǒng)的智能化和自動化水(shuǐ)平(píng),利用無綫(xiàn)測溫傳感器對井下高低(dī)壓開(kāi)關櫃內部的工作環境進(jìn)行(háng)監(jiān)測。設計的無綫測(cè)溫(wēn)係統(tǒng)可實時，準確(què)的進行監(jiān)測和(hé)預警,大(dà)幅(fú)提升(shēng)監測效(xiào)率，同(tóng)時具有分區(qū)定位(wèi)功(gōng)能，故障預(yù)警更(gēng)加明確(què)，防治更加(jiā)到(dào)位。該係(xì)統對(duì)井下變電(diàn)所(suǒ)開關(guān)櫃內部(bù)位(wèi)的溫度進行實時在綫(xiàn)監測，預警，為煤(méi)礦安(ān)全(quán)生產(chǎn)提高(gāo)了(liǎo)保障。

　　關(guān)鍵(jiàn)詞：井下(xià)高低壓(yā)開關；開關內部觸電溫(wēn)度(dù)；高溫(wēn)點(diǎn)位置預(yù)測預(yù)報；接(jiē)觸式溫度傳感器

　　0 引(yǐn) 言

　　變(biàn)電所是煤(méi)礦非(fēi)常(cháng)重要的供電(diàn)設備(bèi)，它(tā)們的好(hǎo)壞直接影響煤礦(kuàng)的正(zhèng)常(cháng)生(shēng)產及(jí)安(ān)全(quán)運營，因(yīn)此，很有必(bì)要對(duì)變電所進行(háng)實時(shí)的在(zài)綫監測(cè)，有利於(yú)發現變電(diàn)所的故(gù)障，並(bìng)及時檢修。

　　目前(qián)煤礦采取的(dí)措施是(shì)人工巡(xún)檢，依靠(kào)巡檢人員使(shǐ)用手(shǒu)持式紅(hóng)外測溫(wēn)儀對設備溫度進(jìn)行(háng)檢測，需(xū)要人工操作，不能(néng)實(shí)現在(zài)綫監測(cè)，因此(cǐ)采用的(dí)檢修(xiū)方(fāng)式(shì)為定期檢修(xiū)更(gēng)換(huàn)元(yuán)件。對(duì)於(yú)負(fù)荷(hé)不(bù)是(shì)特別大的供電設備可以采(cǎi)取這種檢修(xiū)方(fāng)式，但對於(yú)負荷(hé)特別大所造(zào)成(chéng)的異(yì)常(cháng)發熱(rè)引起的設(shè)備(bèi)故障(zhàng)，根(gēn)據國(guó)內外相關領(lǐng)域專家(jiā)的分析(xī)，預期(qī)型(xíng)檢(jiǎn)修(xiū)是(shì)比較適合該種設備的檢修方(fāng)式之(zhī)一(yī)。而無綫(xiàn)在(zài)綫監測係(xì)統可以(yǐ)對監測(cè)點(diǎn)的溫(wēn)度進(jìn)行(háng)實時在綫(xiàn)監測(cè)，實(shí)時(shí)顯示當前溫度(dù)，通過數據分析(xī)預測觸點的故障(zhàng)趨(qū)勢和溫度(dù)變化率，保(bǎo)存(cún)與(yǔ)分析(xī)歷史(shǐ)數據(jù)和異常(cháng)數據，當溫度超時能(néng)及時(shí)報警(jǐng)，並準確(què)提(tí)供(gōng)電纜(lǎn)，觸(chù)點(diǎn)等的故(gù)障部位，這是(shì)實現預(yù)期(qī)型檢(jiǎn)修方(fāng)式的重要途(tú)徑(jìng)。

　　1 井下高(gāo)低壓開(kāi)關無綫測溫係統方(fāng)案

　　1.1 係(xì)統(tǒng)組成

　　井(jǐng)下高(gāo)低壓(yā)開關無綫測溫(wēn)係統包括礦用隔(gé)爆型測(cè)溫主機，無綫溫度傳(chuán)感器以及井上係統監(jiān)控主機等。

　　考(kǎo)慮(lǜ)井下的工(gōng)作環境，測溫主機(jī)采(cǎi)用隔爆(bào)型，可實現多通(tōng)道(dào)下(xià)的光轉(zhuǎn)換，為直觀(guān)了解其運(yùn)行(háng)狀(zhuàng)況，設(shè)置(zhì)有(yǒu)多種預警(jǐng)指示燈(dēng)，係統(tǒng)精(jīng)度(dù)更高且(qiě)分(fēn)辨率更(gēng)強(qiáng)；提供網口(kǒu)，串口，USB等多種(zhǒng)接口(kǒu)方式，可以(yǐ)將(jiāng)監測(cè)數據通過礦上已(yǐ)有的通(tōng)訊(xùn)監控網(wǎng)絡(luò)傳輸到地麵(miàn)，從地(dì)麵(miàn)進行遠程監(jiān)控。

　　所用溫度(dù)傳(chuán)感器響應時間短(duǎn)，監測(cè)精度高(gāo)，結構(gòu)合(hé)理(lǐ)，可有效保(bǎo)障係統(tǒng)的穩定運行。係(xì)統的(dí)相關(guān)技術(shù)參(cān)數(shù)如表1所(suǒ)示。

1.2方案對象

　　針(zhēn)對陽煤(méi)集(jí)團一礦井(jǐng)下(xià)吳家掌(zhǎng)配(pèi)電(diàn)室，二(èr)中央(yāng)配(pèi)電室，丈(zhàng)八三(sān)區配電(diàn)室，紅簡溝配(pèi)電室，十(shí)四采區(qū)配(pèi)電室，十三(sān)采(cǎi)區配(pèi)電(diàn)室(shì)，三區(qū)輔助(zhù)軌道巷配(pèi)電(diàn)室(shì)，陽坡堰配電(diàn)室90台高(gāo)壓配電裝(zhuāng)置(540個點)的溫度(dù)情況，實(shí)現(xiàn)實(shí)時(shí)在綫監測(cè)預(yù)警(jǐng)及(jí)高(gāo)溫點位置預測預報。

　　1.3係(xì)統架(jià)構及(jí)特(tè)點

　　該係統抗(kàng)電磁幹(gān)擾(rǎo)能力強(qiáng)，可適(shì)應在惡劣(liè)的電(diàn)磁(cí)環境(jìng)下對設備的溫(wēn)度進(jìn)行(háng)監測(cè)，同(tóng)時(shí)數(shù)字(zì)傳感(gǎn)和通(tōng)訊(xùn)技術(shù)的應用(yòng)使(shǐ)係統更(gēng)加中心。各係(xì)統(tǒng)間(jiān)分(fēn)工(gōng)明確，密(mì)切(qiē)配合(hé)，共同(tóng)保障係統的穩(wěn)定(dìng)運行(háng)，其(qí)結(jié)構如(rú)圖(tú)1所示(shì)。

　　係(xì)統特(tè)點：①測(cè)溫傳感器安裝(zhuāng)在高(gāo)電壓(yā)，強(qiáng)電(diàn)磁(cí)幹(gān)擾(rǎo)及(jí)高密(mì)封的環境(jìng)中，測溫傳(chuán)感器具有高(gāo)絕緣，抗電磁幹擾等(děng)性(xìng)能。為了使用(yòng)維護方便，傳(chuán)感器還(huán)應(yīng)具(jù)有低功(gōng)耗，耐(nài)高(gāo)溫，安(ān)裝簡單，使(shǐ)用壽命長(cháng)等特點。②利(lì)用(yòng)數據分析(xī)技(jì)術，實(shí)現歷史(shǐ)數據的儲(chǔ)存(cún)和查詢，對(duì)比分析和趨(qū)勢(shì)分析，並(bìng)進行診斷。能(néng)對設(shè)備的(dí)異常事件自動報警(jǐng)和進行一(yī)定(dìng)的(dí)故障判(pàn)斷(duàn)。③本係統可與(yǔ)配電室內的監(jiān)控係(xì)統，遠方(fāng)監控中心，安(ān)防監控係(xì)統(tǒng)等(děng)子(zǐ)係(xì)統，實(shí)現聯動操(cāo)作，構(gòu)建(jiàn)了設備(bèi)與(yǔ)設(shè)備之(zhī)間(jiān)的信(xìn)息聯絡(luò)和共享(xiǎng)平台。④本(běn)係(xì)統采用目(mù)前無綫傳感技術實現(xiàn)煤(méi)礦(kuàng)變(biàn)電(diàn)所溫(wēn)度(dù)監測(cè)的安(ān)全檢測係統，將變電所(suǒ)的監測(cè)情況(kuàng)同時反(fǎn)映(yìng)到一個界麵來實(shí)現實時在綫(xiàn)監(jiān)測進行分析(xī)。係統通過MODBUS總(zǒng)綫(xiàn)網絡(luò)，以太(tài)網(wǎng)，無(wú)綫WiFi，GPS等多(duō)種方式傳(chuán)輸(shū)數據，方(fāng)便(biàn)與現有自(zì)動(dòng)化係統連接。

　　1.4項目方案實施

　　陽(yáng)煤(méi)一礦(kuàng)井(jǐng)下(xià)高(gāo)壓配(pèi)電櫃(guì)測(cè)溫項目(mù)涉及8個配(pèi)電(diàn)室(shì)共(gòng)計8套(tào)測(cè)溫主機。具(jù)體(tǐ)分布(bù)情況如表2所示。

1.5傳感器的安裝(zhuāng)方(fāng)法及位置(zhì)

　　係(xì)統(tǒng)所(suǒ)用無綫溫度傳(chuán)感(gǎn)器采用LTU32無源UHF RFID溫(wēn)度傳(chuán)感芯片，與傳(chuán)統溫度傳感器芯片(piàn)相比(bǐ)，更加(jiā)綠(lǜ)色環保，具(jù)有身份(fèn)識(shí)別，實(shí)時(shí)傳(chuán)遞(dì)位置信息(xī)和檢(jiǎn)測(cè)數(shù)據的(dí)功(gōng)能(néng)⑥,特(tè)殊的內(nèi)部電(diàn)路(lù)設(shè)計使傳感器在高溫環(huán)境(jìng)下(xià)的檢(jiǎn)測能(néng)力更加(jiā)穩(wěn)定(dìng)，可適應復(fù)雜(zá)的煤(méi)礦(kuàng)井(jǐng)下工作(zuò)環境，為(wéi)煤(méi)礦安(ān)全生產(chǎn)提(tí)供(gōng)保障。

　　根據(jù)現(xiàn)場的實際情(qíng)況，也(yě)為(wéi)了(liǎo)便(biàn)於配電(diàn)櫃的(dí)後(hòu)期維護，考(kǎo)慮將(jiāng)傳(chuán)感器(qì)的安裝(zhuāng)設計(jì)成可拆卸式(shì)的(dí)方(fāng)法(fǎ)，用環(huán)氧樹脂膠將(jiāng)傳感器緊(jǐn)密粘貼於(yú)動(dòng)觸(chù)頭表(biǎo)麵上。此方法(fǎ)既(jì)能(néng)準(zhǔn)確測出(chū)負載相(xiāng)的實(shí)時溫度，也利(lì)於後(hòu)期(qī)檢(jiǎn)修(xiū)設備時(shí)而(ér)不損壞傳(chuán)感(gǎn)器(qì)。

　　2應用(yòng)情況(kuàng)

　　根(gēn)據科研(yán)項目設(shè)定的各(gè)項目標，針對(duì)性進(jìn)行(háng)了(liǎo)大量的應用試(shì)驗，對(duì)各(gè)項預(yù)定(dìng)功(gōng)能逐(zhú)一(yī)進行(háng)驗證。

　　本係統(tǒng)對陽煤集團一礦井下(xià)配電(diàn)室(shì)高開進行監測監控(kòng)。對井下(xià)高(gāo)低壓(yā)開關進行溫度測(cè)量，主(zhǔ)要(yào)溫(wēn)度測量點位於(yú)開(kāi)關本(běn)體(tǐ)與開關殼體(tǐ)的(dí)接觸(chù)點(diǎn)(即(jí)動靜(jìng)觸頭(tóu)接合(hé)麵)，開關出(chū)綫電纜(lǎn)頭，開(kāi)關母綫接頭等位(wèi)置。監測範圍包括紅(hóng)簡(jiǎn)溝配(pèi)電室14台，吳家掌配電室(shì)14台，楊坡堰配電室(shì)12台(tái)，十(shí)四(sì)采區配電(diàn)室(shì)12台，十三采區(qū)配(pèi)電室(shì)12台，丈八(bā)三(sān)區配電室8台，三區輔助(zhù)軌(guǐ)道巷配(pèi)電室6台，二中央配電(diàn)室12台高(gāo)開進行(háng)監測(cè)；共(gòng)計(jì)540個(gè)測溫(wēn)點(diǎn)，90套傳感器(qì)，8套測(cè)溫主(zhǔ)機。且(qiě)分(fēn)別(bié)在每(měi)個(gè)配(pèi)電室放置1個(gè)測(cè)溫(wēn)主機，開(kāi)關櫃溫度實時數據由測溫主機(jī)通過井(jǐng)下(xià)環(huán)網(wǎng)傳輸(shū)至井上(shàng)服(fú)務端。由(yóu)服務端對(duì)井下(xià)各個配電(diàn)室(shì)開關櫃(guì)的溫(wēn)度(dù)進行(háng)實(shí)時(shí)監(jiān)測，記錄，分(fēn)析。

　　井(jǐng)下高(gāo)低(dī)壓(yā)開關無(wú)綫(xiàn)測溫係(xì)統(tǒng)可(kě)以24h不間(jiān)斷對各(gè)個測(cè)溫點(diǎn)進(jìn)行(háng)測(cè)量。在地麵主(zhǔ)控(kòng)室(shì)的(dí)工(gōng)作人(rén)員(yuán)可設定測溫係(xì)統的(dí)高溫(wēn)報警值(zhí)，當被檢(jiǎn)測設備超過設(shè)定溫(wēn)度值時，係統(tǒng)能夠(gòu)自(zì)動預(yù)警(jǐng)(當溫度超過設定(dìng)值(zhí)60℃時提(tí)醒調度(dù)工(gōng)作人員此(cǐ)開關(guān)所帶動力(lì)設(shè)備有超(chāo)負(fù)荷(hé)傾(qīng)向)，報警(jǐng)(當(dāng)開關溫度超(chāo)過(guò)設定(dìng)值(zhí)90℃時(shí)，產(chǎn)生報(bào)警信號通知調度和相(xiāng)關工作(zuò)人員(yuán)負(fù)荷超限，及(jí)時(shí)處(chǔ)理相(xiāng)關(guān)故(gù)障(zhàng)),並(bìng)將(jiāng)這(zhè)些信(xìn)息存儲到數據庫(kù)中(zhōng)，工(gōng)作人員便(biàn)可提(tí)前到故(gù)障(zhàng)地點(開(kāi)關(guān))實地(dì)查看(kàn)，並采(cǎi)取相應措施，預防事故的(dí)發生。

　　通(tōng)過試驗運行實現(xiàn)了高低壓開(kāi)關內關鍵位(wèi)置的溫度(dù)監(jiān)測(cè)，提(tí)前預(yù)防(fáng)開關過熱引起(qǐ)的(dí)開關斷電，燒毀等事(shì)故，提(tí)高(gāo)井下(xià)供電係統的可靠(kào)性。

　　測溫係(xì)統實現功(gōng)能(néng)如(rú)下：①報(bào)警(jǐng)功(gōng)能(néng)。超溫報警(jǐng)和同(tóng)一處(chǔ)A，B，C三相溫度不(bù)平(píng)衡報警(jǐng)。超溫報警具有預(yù)警(jǐng)和(hé)報警2級標準，報警(jǐng)限值由(yóu)用(yòng)戶(hù)設(shè)定(dìng)。②係(xì)統(tǒng)界(jiè)麵顯(xiǎn)示。為(wéi)一(yī)次(cì)係統圖上(shàng)顯示(shì)各點溫度，報警信(xìn)息。係統各個(gè)溫度接收器定(dìng)期(如1～30min)上傳溫度(dù)數(shù)據(jù)。③歷史數(shù)據(jù)查詢(xún)。可選擇(zé)查詢(xún)歷史(shǐ)數據的類(lèi)型，即歷(lì)史(shǐ)曲綫(xiàn)，歷(lì)史值，月*高溫度(dù)，同時可(kě)現場(cháng)查詢(xún)任(rèn)意一個(gè)測(cè)溫點的溫(wēn)度數據，以(yǐ)及(jí)查詢的年度，月份和(hé)天(tiān)數。數據(jù)庫至(zhì)少(shǎo)可保存1a歷史數據(jù)，並可(kě)查(chá)詢*近(jìn)1個(gè)月(yuè)每個溫(wēn)度點(diǎn)的歷(lì)史(shǐ)數據，同時方便(biàn)導出到EXCEL表(biǎo)格。④顯示(shì)溫度實時(shí)監(jiān)測。實(shí)時(shí)溫度曲(qū)綫繪製每(měi)個監測(cè)點溫(wēn)度(dù)的(dí)當(dāng)日實時曲(qū)綫(xiàn)，實(shí)現溫度(dù)數據(jù)曲綫圖和列表分析。⑤測溫數據(jù)信息可進行遠傳共享(xiǎng)。可融(róng)入綜(zōng)自(zì)係(xì)統(tǒng)，將溫(wēn)度數據與(yǔ)綜自(zì)係統(tǒng)集(jí)成(chéng)，集(jí)中顯示(shì)，報(bào)警。⑥故障報(bào)警(jǐng)及(jí)記(jì)錄(lù)查詢(xún)(可(kě)根(gēn)據(jù)故(gù)障類(lèi)型，時(shí)間，部位(wèi)等(děng)進行查(chá)詢)。

　　3應用場所(suǒ)

　　適合(hé)在泛(fàn)在電力物聯網，鋼(gāng)廠，化(huà)工，水(shuǐ)泥，數(shù)據中(zhōng)心，醫院，機場，電廠，煤礦(kuàng)等廠(chǎng)礦(kuàng)企業，變配電所等電力(lì)設備(bèi)的溫(wēn)度(dù)監測。

　　4係(xì)統結(jié)構

溫度在綫監測係統結(jié)構圖(tú)

　　5係(xì)統功(gōng)能

　　測(cè)溫係統(tǒng)主機(jī)Acrel-2000T安(ān)裝(zhuāng)於值班(bān)監控(kòng)室(shì)，可以遠程(chéng)監(jiān)視係統內(nèi)所有開(kāi)關(guān)設(shè)備(bèi)運行溫度狀(zhuàng)態。係統具(jù)有以下(xià)主要(yào)功(gōng)能：

　　溫度顯(xiǎn)示(shì)：顯(xiǎn)示(shì)配電係統(tǒng)內每個測溫(wēn)點(diǎn)的實時值，也可實(shí)現(xiàn)電(diàn)腦(nǎo)WEB/手機APP遠(yuǎn)程(chéng)查(chá)看數(shù)據。

　　溫(wēn)度(dù)曲綫(xiàn)：查看每個(gè)測溫點(diǎn)的(dí)溫度(dù)趨勢(shì)曲綫。

　　運行報表：查(chá)詢及(jí)打(dǎ)印各測(cè)溫(wēn)點時(shí)間的溫度(dù)數據。

　　實(shí)時告警(jǐng)：係(xì)統(tǒng)能夠(gòu)對各測溫點異常溫(wēn)度發出告警。係統具有(yǒu)實(shí)時(shí)語(yǔ)音報警功(gōng)能，能夠對所(suǒ)有事(shì)件發出語(yǔ)音(yīn)告(gào)警(jǐng)，告警(jǐng)方式有彈(dàn)窗(chuāng)，語(yǔ)音告警等，還(huán)可以短(duǎn)信(xìn)/APP推送告(gào)警消(xiāo)息，及時(shí)提醒(xǐng)值班(bān)人員(yuán)。

　　歷史(shǐ)事(shì)件查(chá)詢(xún)：能夠溫(wēn)度(dù)越限等事件記(jì)錄進(jìn)行(háng)存儲(chǔ)和管理(lǐ)，方便(biàn)用(yòng)戶(hù)對係(xì)統事件(jiàn)和報(bào)警進行歷(lì)史追溯，查詢(xún)統計，事(shì)故分析等(děng)。

　　6係統(tǒng)硬件配置

　　溫(wēn)度(dù)在綫(xiàn)監測係(xì)統(tǒng)主要由設(shè)備層的溫(wēn)度(dù)傳(chuán)感(gǎn)器(qì)和溫(wēn)度(dù)采集/顯(xiǎn)示(shì)單(dān)元，通(tōng)訊層(céng)的(dí)邊(biān)緣(yuán)計(jì)算網(wǎng)關以及站控(kòng)層的測(cè)溫係(xì)統主(zhǔ)機組(zǔ)成(chéng)，實(shí)現變配電(diàn)係(xì)統關(guān)鍵電氣部(bù)位的(dí)溫度(dù)在綫(xiàn)監測(cè)。

　　7結(jié) 語(yǔ)

　　傳統(tǒng)的(dí)電(diàn)力傳感(gǎn)監測係(xì)統主要是(shì)基於電(diàn)子(zǐ)式(shì)傳感器，存在可(kě)靠(kào)低(dī)，不(bù)能(néng)實時(shí)在(zài)綫(xiàn)顯示(shì)，同時(shí)容(róng)易受到環(huán)境溫度，濕(shī)度和電磁(cí)幹(gān)擾，易(yì)漂移，重復性和長(cháng)期穩定(dìng)性很(hěn)差(chà)。因此，采(cǎi)用(yòng)目前比較(jiào)無(wú)綫測溫傳(chuán)感技術(shù)，實現煤(méi)礦變電所溫(wēn)度(dù)實時(shí)在綫監測。與(yǔ)傳統(tǒng)的電(diàn)力傳感監(jiān)測係(xì)統相(xiāng)比，該係統(tǒng)具有(yǒu)以(yǐ)下(xià)優勢(shì)：①係統(tǒng)采(cǎi)用(yòng)無(wú)源傳感器感知溫度信息(xī)，本(běn)質安(ān)全(quán)，穩定(dìng)性高；②該係統(tǒng)的溫度信(xìn)息(xī)通過無(wú)綫(xiàn)信(xìn)號傳輸，不(bù)受電(diàn)磁幹擾，防(fáng)潮濕；③係統響(xiǎng)應時間更短，監(jiān)測(cè)範圍(wéi)更廣泛(fàn)，適應(yīng)惡(è)劣(liè)工作(zuò)環(huán)境的能力更(gēng)強，靈敏(mǐn)度更高，係統(tǒng)的穩定性和可靠性(xìng)更好；④該係(xì)統(tǒng)設(shè)計(jì)合(hé)理(lǐ)，占用(yòng)空間小(xiǎo)，現場(cháng)布(bù)置簡便，監測預警範圍(wéi)廣(guǎng)，抗(kàng)輻射和抗電磁幹擾(rǎo)性(xìng)能好；⑤該係(xì)統可實(shí)現(xiàn)單綫(xiàn)多點(diǎn)測(cè)量(liáng)，係(xì)統容(róng)量大(dà)，復用能(néng)力(lì)強(qiáng)。

　　參考文獻(xiàn)

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　　[3]刑晨，王然風(fēng)，孟巧榮(róng).井下(xià)高(gāo)壓(yā)隔爆(bào)開(kāi)關測溫在綫(xiàn)監測(cè)係統[J].煤炭技術，2017,36(7):241-243.

　　[4]企業(yè)微電網設(shè)計與(yǔ)應(yīng)用手冊.2020.6.