机电设备监测十篇

发布时间:2024-04-25 17:08:10

机电设备监测篇1

关键字:机电设备;运行状态;健康监测;应用研究

引言

随着我国现代化建设步伐的推进与科学的发展,机电设备运行健康监测已经逐渐发展到了全新的高度,机电设备健康监测与电子技术有机结合,通过计算机信息技术对设备的运行进行全程监测,及时预测设备在运行中存在的问题。机电设备的多性能、大型化、多层次等特点能够满足企业生产的基本要求,与此同时,对设备的运行管理、健康监测、故障分析与解决等提出了更高的挑战。

1机电设备相关故障机理

1.1随机性

机电设备的工作性能会随着工作时间、工作强度等因素而发生改变,其故障的产生具有一定的随机性与不定时性,给设备的保障工作带来一定的难度。

1.2层次性

许多机电设备的整体结构比较复杂,具体的功能会分解为多个层次的子系统,机电设备在发生故障时会与子系统相对应,所以机电设备的结构设计要以模块化为主,在某一子系统出现故障时,确保其他系统正常运行。

1.3相关性

在不经过模块化设计的机电设备中,某一部分发生故障,有可能会引起其他相关层次也发生故障,引发多种故障并存,不同系统之间的故障相互关联,为保障工作增加了难度。

2机电设备运行状态健康监测系统主要功能

机电设备健康监测系统的设计要具备:信息管理功能,主要负责故障阈值的管理以及监测结果的查询。健康监测功能,通过对几点设备振动、温度、电参数信号的收集,根据所获得的相关信息,对保障对象进行评价并且分析,制定相关对策。故障诊断功能,根据系统所监测到的结果对系统的故障部位做出准确判断。通过故障数据的统计,给出分析结果与诊断报告。远程网络浏览功能,通过网络手段来对书籍进行远程传输,有效的实现数据共享。

3机电设备运行状态健康指标

机械设备的健康状况直接由机械设备的运行状态来反映,一旦设备的零部件出现故障,相应的技术性能就会偏离正常值范围。在实际运用中,机械设备的结构比较复杂,所以要根据现场的实际情况来确定机械设备的健康状况。

3.1安全性能

安全性是指设备的零部件在规定的挑拣之内完成规定功能的能力。体现出设备安全性能的因素包括:可靠度、平均无故障时间、故障率等。安全性是评价机械健康运行的重要指标之一,能够很好的统计设备的长期运行状况,对于长期工作的机械设备,可以通过安全性来判断机械的健康程度。

3.2维修性

维修性是指机电设备在规定时间内回复使用功能的能力,即维修的难易程度。在大型机电设备的维护与管理过程中,一定考充分考虑设备的维修性,有效的降低故障发生率。在机电设备健康监测系统运用中,把维修性作为健康指标,按照系统性原则,充分体现机械设备的综合性能。

3.3技术性能

技术性能包含设备零部件的结构、运行参数、工艺规范、精准度等。技术性能主要体现在:设备精准度的保持程度,可以保证产品质量的稳定性。

3.4经济性

经济性是指对设备不同维修策略所消耗费用的对比,对生产损失、安全事故进行综合评定。把设备的修理、改装、更新等费用进行综合研究,寻找最佳利润途径,有效的降低监测与维修成本,提高企业经济效益。

3.5监测性能

机电设备的健康状况由监测系统直接决定。机械设备运行状态参数与设备的健康状况之间存在必然的联系,监测性能越好,越能有效的反应设备的健康参数,如果系统检测效果不明显,则无法反映机电设备的健康特征。

4健康监测系统运用的优越性

为了实现机电设备运行健康监测系统的主要功能,在系统设计时要包含:状态监测模块、故障诊断模块、信息管理模块、辅助决策模块以及输入输出模块。机电设备运行状态健康监测系统的研发与运用,主要根据多种类型设备的安全监测进行综合保护。使安全监测系统产品化与产业化。

5机电设备健康监测系统的实例运用

在大型石化企业中,采用机电设备运行状态健康监测系统对8000余台设备通过远程网络监测中心进行监测,实现了数据趋势分析比较,有效的提升了设备的安全运行与动态管理。通过健康监测系统的监测,有效的诊断预报机组催化剂粘结早期故障,通过机组的检修显示,在二级静叶根部催化剂聚集严重,经过严谨的维修之后,排除了故障隐患,一旦发生此故障,会导致严重的经济损失,其预测与实际状态一致,有效的预防了故障的发生,避免恶化。通过震动强度来成功的预报零部件松动状况早期故障,提示停机检修,在实际检修中发现励磁机母线的螺栓出现松动,经过紧固之后,确保了设备的正常运行,有效的避免事故的发生。

6结束语

机电设备在运行状态中的实时监测、故障诊断、及时预报等技术是机电设备在健康状态下安全可靠运行的关键技术之一,可以有效的降低设备严重故障的发生。随着科学技术的不断发展,机电设备保障的基础性理论和应用技术的研究还会得到进一步发展。

参考文献

[1]徐小力,乔文生,马汉元,叶晓明.机电设备运行状态健康监测系统研发及其工程应用[J].设备管理与维修,2014/S1.

[2]冯炜飞.机电关键设备运行状态巡检系统的开发与应用[J].中国交通信息化,2016/06.

[3]徐小力.机电系统状态监测及故障预警的信息化技术综述[J].电子测量与仪器学报,2016/03.

机电设备监测篇2

1监测机房设备故障诊断方法

在平时使用过程中,由于缺乏专业技术的维护管理,再加上违规操作或操作失误情况出现,很容易损坏监测设备。为了保障电视的正常播出,需要及时诊断处理出现的故障。一般情况下,诊断方法分为常规诊断法和智能诊断法两种,前者是充分利用传感器技术和动态测试技术,诊断时将信号处理技术作为主要手段,这种传统的方法正被先进的诊断法所淘汰;后者是将人工智能作为诊断技术的核心,把计算机技术应用其中,进一步提升常规诊断法的效率和准确性,能够在最短时间内将故障点找出。在当前设备维护管理中,人工神经网、远程控制和专家系统等多种智能诊断技术早已成为主流。人工神经网诊断技术主要围绕生物学理念,将人类的大脑神经结构模拟出来,通过线性方式对故障进行有效处理,它的自动辨识功能强大,具有较高的效率。它具有以下工作原理:通过系统的诊断技术对故障信号进行捕捉,自动识别分析结果以后,进行选择适宜的处理方式。该技术在使用时需要提前训练特定公式模型和网络,使故障分析的准确度有效提高。

2机房设备的技术维护管理

2.1机房设备

机房设备包括有监测系统、接收天线、监测相关机柜等,其中常用监测系统有3种:一种是DaS广播监测系统,另一种是DaS-2007模拟电视监测系统,再一种是DaVS数字电视监测系统;其中接收天线分为卫星天线和八木电线;相关的监测机柜有以下多种:一是配电柜;二是UpS电源;三是光纤配电柜;四是多画面设备;五是网络交换设备;六是互联网防火墙;七是核心交换机;八是磁盘列阵;九是互联网监管服务器;十是监测服务器等,部分总局安装的有线监测设备。

2.2天线的维护

一是对天线之间的牢固性和可靠性进行巡检,对卫星天线表面涂层的脱离和氧化腐蚀进行仔细勘察,假如有异常情况出现,需要在除锈、加固以后进行及时喷漆。二是对天线竖杆的倾斜度进行定期检查,对天线本身、固定拉线的正常与否进行查看,及时处理卫星天线出现的接卸变形或位移现象。三是对天线的接地情况进行检查,对接地电阻的状态进行定期检测,使电阻数据在不大于4Ω的范围内长期保持稳定,防止雷电击打到天线设备而出现意外损害;将油涂抹在紧固件、调节件和传动轴等卫星天线经常活动的部位,确保这些部件的灵活性,方便工作人员调整。同时,要定期检查上油,将防水罩配置在高频头上,避免设备内进入雨水等液体而出现损坏,要在电缆与高频头之间将防水工作做好,避免出现渗水氧化,从而使信号接受质量得到保障,要做好防护措施避免异物进入馈源口等接口。

2.3UpS的维护

应尽可能的在阴凉、清洁、干燥及通风的地方安装UpS,从而使有害灰尘对UpS内部线路的腐蚀有效减少,同时还需要防止阳光或其他辐射热源对其造成的损害,另外必须立正,不允许出现倾斜现象。一是因为环境温度对YpS电源电池有着比较明显的影响,电池会因过高的环境温度出现过充产生气体,较低的环境温度又会造成电池充电不足,缩短电池的寿命,因此通常情况下25℃左右是比较合适的温度,另外,机房内这样的温度也比较适宜放置电脑主机和显示器等。二是在对UpS电源电池进行充放电时,其电流与电池容量有着密切的联系,过大或者过小的充电电流都会对电池寿命造成严重影响,在使用放电电流时需要根据相关要求进行,避免电池短路情况出现。在工作过程中,UpS电源电池一般作为备用进行使用,在正常电流情况下电池为充电状态,当出现停电状况,UpS会出现放电情况,但是如果出现过高的充电电压,就会造成电池过充,如果出现较低的充电电压,电池充电就会不足。三是不同的放电深度也会影响到电源电池的寿命,越强的放电深度会对电池造成越大的损伤,从而减少使用次数,因此施工使用中要避免出现深度放电情况。尽管UpS具备低电位保护功能,不过通常一节电池完成10V左右的放电就会自动关闭UpS电源。但是深度放电也会因为轻负载放电或空负载放电出现。

2.4监测设备日常维护

一是交换机、磁盘列阵等电子设备对环境有一定的要求。主要原因是大量的半导体moS、CmoS等原器件应用于交换机内部的电路中,而这类器件对静电有着较低的敏感范围,一般是25V至1000V,而静电的电压通常会达到几千伏甚至上万伏,各种半导体器件都能够轻易被高电压击穿,而且会导致其他部位出现问题,严重情况下会让整个系统处于瘫痪状态。所以,可靠的接地是每个机柜必须要设置的,同时还要将抗静电的活动地板铺设在机房内部,地板的支架部门也必须处于接地状态。针对环境问题,最好能够保持25℃左右的机房室温,另外较高的温度或者太潮都会直接改变元器件的参数,降低稳定性,太潮的室内环境会导致一些金属部件出现生锈的情况,进而对设备造成腐蚀,严重情况下还会降低线路的绝缘性,从而导致电路短路情况的出现。但是过于干燥也会有一些静电的产生,因此40%至60%的湿度是最适宜的环境状态,将温湿度计放置在机房内,通过空调的多种功能及时调节除湿加湿情况。二是及时维护服务器等设备,切实实现软件、硬件“两手抓”。在软件的技术维护上,由于长时间的运行,服务器的数据库出现一些变化,想要使其保持最优化状态,需要定期进行性能的调整。另外,为了防止数据丢失,需要及时进行备份。而服务器运行的操作系统也发挥着极其重要的作用,所以需要定期将时间查看器打开,及时查看是否有异常记录出现在系统日志、应用程序日志和安全日志中,对于漏洞补丁及时进行安装。在硬件的技术维护上,除尘已成为首要任务,对服务器来说,尘土是最大的威胁,需要定期进行清理,使其保持干净整洁。

2.5对人才加大培养力度

设备的安全管理依靠工作人员去维护,所以需要特别重视技术人员的培养,使他们能够有良好的突发事故处理能力和较强的现场应变能力,能够及时排除工作中遇到的故障,而且还要对专业知识加强培训,拓宽工作人员的知识面。

3结论

总之,在当前一个时期,最重要的媒介之一就是广播电视台,诸多的设备组成了播出机房。不断提升的技术要求和逐步完善的管理制度给设备的正常运行提供有力的技术保障,同时使设备的使用寿命得到有效延长,另外,工作人员不断提高的技术水平也推动了技术维护管理工作的进步,及时解决了各种故障。所以,定期对设备进行维护管理很有必要,从而使电视台节目播出的质量得到提高,使人们的生活需求得到满足。

作者:程敏单位:上蔡县文化广电新闻出版局

机电设备监测篇3

关键词:物联网、高速公路机电、状态维护

中图分类号:U412.36+6文献标识码:a文章编号:

一、引言

高速公路机电设备分布在整条高速公路上,量大面广种类多。经长期运行,外场机柜机箱会逐渐达不到原定的ip标准,又使用于盐雾较重、夏季炎热高温和常年多雾的地区,经日晒雨淋和风沙打磨,外壳极易腐蚀生锈,防护等级下降;涉及电子元器件较多的机电设备受温度影响,过高或过低的温度会使设备运行不稳定,加速老化,降低了使用寿命。环境温度、湿度、盐雾水汽过大,导致机电设备绝缘性能下降,会导致设备工作不正常。

及时了解机电设备内部的温度、湿度,电压等变化,对机电设备的预防性养护、“状态维护”具有十分重大的意义。但是,高速公路机电设备的维护人员数量有限,面对“状态检测”巨大的工作量是无能为力的,特别是不可能对外场设备、电子设备、大型机电设备经常化作定期现场开箱检测。因此,物联网技术在高速公路机电设备远程“状态检测”的应用具有重要意义。

二、国内外同类技术发展现状

在国外,许多知名学府和公司针对各种不同的设备进行了远程监测与诊断系统的研究,如采用Java技术建立了基于B/S模式的核电站远程诊断演示系统;麻省理工学院利用pLC模块与以太网络,实现了远程检测控制系统。

在国内,远程状态检测的研究和应用也有了很大的进步和发展。华中理工大学机械学院在internet上建立了设备故障远程诊断中心,向国内介绍远程诊断技术,并以技术示范的方式向用户提供远程诊断服务。国内其他高校如天津大学、浙江大学、华南理工大学和南京航空航天大学也都在进行远程故障诊断的研究和开发工作。

三、系统组成和功能简介

1、系统组成

系统以物联网技术为基础,采用Zigbee无线组网技术,实现多节点温度、湿度、电压等参数的监控检测。

系统可分为传感器节点、感应基站、远程通讯模块和检测管理中心。

(1)传感器节点:其内存可以存储对象的身份等信息,其身份在系统内唯一识别,最大可以识别6万多个身份。传感器节点采用了最新的超低功耗技术,一个电池就可连续工作数年之久。传感器节点平时在不停地主动向外信息,信息由感应基站所感应,感应信息通过基站“波浪式”向外扩散,无线接力传送到HUB感应基站,再通过远程通信模块将信息传送到检测管理中心。

(2)感应基站:感应基站完成感应区域对传感器节点的扫描检测和数据传递,可安装在需要检测的位置和部位(如外场电源机箱内、工控机机箱内)。感应基站不停的连续快速扫描,感应是否有传感器节点的信息,一旦感应到就接收信息,并把接收的信息以“波浪式”扩散方式转发给临近的感应基站,临近的感应基站都将会把自己接收到的信息再次扩散转发给临近的节点,最终把信息扩散到网络上的所有基站,扩散转发到HUB式感应基站,HUB式感应基站同时完成和远程通信模块的通信管理工作。感应基站的数据,可以通过临近基站无线上传,安装时要考虑基站和基站之间的距离,一般在50米―80米,相邻基站可设置在视线范围内。感应基站对传感器节点的感应范围在5―10米左右。

(3)远程通讯模块:可利用手提电脑实现移动检测,也可建远程管理中心,远程管理中心可通过GpS/GpRS与控制中心进行信息交互,也可通过网络实现远程管理。

(4)检测管理中心:检测管理中心处理感应基站转发的信息,确认数据的有效性后,将数据输入维护预警系统数序模型,进行分析处理,提供设备维护预警信息。检测管理中心可在检测区附近就近建设,可只建1个检测中心,也可建多个检测分中心。管理中心信息显示可根据用户的需求定制。

2、功能实现原理

(1)传感器节点功能实现原理

传感器节点主要由Zigbee无线引擎、温湿度传感器和微处理器组成。Zigbee无线引擎完成无线数据接收发送、无线搜索、自动组网等功能,接收到数据时,通知微处理器有数据要求处理,发送数据时,发送数据由微处理器提供,Zigbee无线引擎接收数据后通过无线发送出去。传感器节点为了及时提供检测信息,主动地用广播形式以一定的时间间隔向外发射一次检测信息。由于无线引擎内嵌有优化的数据防碰撞技术,同一个感应基站同时可处理50个以上传感器节点。

(2)感应基站功能实现原理

一个感应基站主要由Zigbee无线引擎、高速微处理器组成。Zigbee无线引擎通常工作在快速扫描工作状态,用于监控感应区内的传感器节点,快速扫描可保证多个传感器信息同时快速感应。高速微处理器一方面完成扫描数据的处理缓存,扫描数据包括本感应基站区域内的传感器节点数据和临近基站转发来的感应数据;另一方面可完成转发数据的处理,转发数据包括本身感应基站感应的数据,临近基站转发过来的感应数据。当感应到传感器节点信息或其他临近感应基站信息时,首先对数据进行辨认,如果是传感节点的信息,处理后转发给临近基站;如果数据是临近基站转发过来的数据,就对数据进行确认,确认是否已经转发过或者是自己转发的,如果是就不再转发,如果不是就转发。多个感应基站组合,即可完成数据的“波浪式”扩散传递。

感应基站的电源管理,在有交流电供电时,优先使用交流电,并对蓄电池充电。一旦出现突发事件交流供电中断时,电源管理可实现交流电到内置电池直流电的无缝切换。当由直流电供电后,可维持累计50小时以上,以提供恢复市电供电所需的时间。

(3)检测管理中心功能实现原理

检测管理中心的远程通信模块接收来自检测点的数据,并传送给工作电脑。系统管理软件首先对数据有效性进行确认,根据检测点传来的数据、检测点所处的位置等信息,将数据归类存档,系统分析功能模块,利用故障诊断模型,对收集的大量数据进行分析,根据分析结果,向管理中心提供相关的维护预警信息。

四、系统的应用与试点

该系统于2013年3月于龙丽丽龙高速公路遂昌中心所及下辖站点进行了试点,系统通过3个月的试运行,基本到达项目预期的效果,有效提高了高速公路机电设备维护的质量。该系统界面友好,操作方便,运行稳定、可靠,按照系统既定的规范化流程进行管理,系统各功能模块完全满足业务需求。实施具体效果如图1、图2所示:

图1实时数据显示图2收费车道设备监控

五、结论

本研究成果从高速公路机电设备的源头上跟踪设备的运行状况,为机电设备管理部门加强检验创造良好条件,提高了基层管理部门的办公效率及办公自动化水平,满足了机电管理工作的需要。系统具有安装、操作简便的特点,有很好的兼容性,为系统的进一步升级预留了接口,便于与其他系统兼容。

参考文献

[1]李锦涛郭俊波《射频识别(ZiGBee)技术及应用》.信息技术快报2004年11期

[2]陈仲生,杨拥民.机器状态监测与故障诊断综述[J].机电工程,2000.17(5).

机电设备监测篇4

关键词:变电站设备;在线监测;应用研究

随着我国近年来电力行业的快速发展,电力系统运行的安全性监测能够为电力系统的安全运行提供可靠保证。由于现阶段我国电网系统跨度较大且基础设施较为薄弱,因而对变电站设备进行有效系统的在线监测就显得十分重要。特别是在电子信息时代的背景下,以先进的科学技术手段为基础,在线监测变电站设备,这不仅仅是电力系统安全运行的前提,也是我国电网改造建设的主要方向。所以,在电力系统的实际建设和发展过程中,应实现在线监测平台的建立和完善,利用在线监测手段来对变电站设备电气检修工作中存在的问题进行有效弥补,从而有助于电力系统运行稳定性和安全性的提高。

1变电站设备在线监测的基本模式

随着我国电力供应网络的逐渐发展完善,以现代化的计算机网络技术为基础的变电站设备在线监测的重要性逐渐得到了人们的认可和重视,利用信息网络平台对变电站设备进行在线监测,有助于在线监测工作效率和质量的提高。通过计算机系统进行变电站设备的在线监测,有助于有效预警机制的实现,特别是计算机智能预警机制的应用,能够在一定程度上促进我国电网预警机制建设速度的提高。另一方面,在建立预警机制时,应对预警机制的设计级别进行准确控制,以实际的在线监测结果作为预警机制级别设计的依据,并实施反馈预警。利用有效的电子、计算机技术方法对运行数据进行监测,能够实现计算机预警机制数据的有效分析,从而获得合理的预警报告。只有这样,变电站设备监测人员才能够及时发现和定位设备存在的问题,并组织相关检修人员将故障问题进行及时有效地处理。同时,部分预警机制也能够为变电站设备管理提供方便。

2变电站设备在线监测实例分析--以变压器故障在线监测为例

2.1变压器在线监测装置分类

变压器故障主要是绝缘损坏,在故障发生之前还往往伴有局部放电现象,还会产生电波、电流脉冲、电磁波、超高频电磁波光信号和乙烷、乙炔、甲烷、一氧化碳等气体。通常采用对测量各种信号的测量的方法确定变压器内部局部放电的严重程度。常用于变压器在线检测的项目及其监测装置监测内容包括:油中溶解气装置,监测油中气体组分含量;套管监测装置,监测套管介损、电容量;局部放电监测装置,监测局部放电情况;有载分接开关监测装置,监测分接开关档位、机械特性;温度监测装置,监测油温、冷却器温度;铁芯电流监测装置,监测铁芯接地电流;电压监测装置,监测电压与电流的有效值。

2.2变压器在线监测配置分析

2.3具体实例

目前,我院设计的某500kV变电站已安装了一套Cie-2000型在线监测装置。高压设备绝缘状态监测系统选择了变压器套管、铁芯、电容式电压互感器、电流互感器、氧化锌避雷器为主要被测设备,其中避雷器测量泄漏全电流及其容性和阻性分量;变压器套管、电容式电压互感器、电流互感器测量其泄漏电流和介质损耗相对变化量,铁心检测泄漏电流,同时监测和记录现场温度、湿度及瓷裙表面污秽电流等环境参数。文章以此为例介绍其运行情况及存在的问题。

2.3.1系统介绍

第一,Cie-2000型绝缘在线监测系统分三大部分。第一部分是就地信号采集单元,第二部分是前台处理系统,第三部分为远程数据分析和传输系统。前台处理系统通过工业总线控制就地信号采集单元,用多种形式显示,直观对比当前与历史数据曲线,并由内部局域网或向远程数据分析和传输系统传送。诊断软件通过weB远程下载变电站当前、历史数据,并可接入山东电力超高压公司miS系统,协助有关专业人员作出评估及管理。

第二,传感器分为绝缘信号传感器和电压信号传感器,采用全环氧浇注且带铁壳屏蔽型,它在系统中起着获取、变换信号的关键作用。为了保障检测系统品质,末屏接地线采用大截面多股线,段子接线箱100号扁铁接地,保证其接地可靠,信号电缆采用铠装屏蔽电缆,电缆头加装高强度绝缘护套,既防鼠、防机械损伤,又抗干扰、整齐美观。

第三,目前的绝缘在线监测产品基本都是用快速傅立叶变换(FFt)的方法来求介损。取运行设备pt的标准电压信号与设备泄露电流信号直接经高速a/D采样转换后送入计算机,通过软件的方法对信号进行频普分析,仅抽取50HZ的基本信号进行计算求出介损。这种方法能很好地消除各种高次谐波的干扰,测试数据稳定,能很好地反映出设备的绝缘变化。对于设备物理量的在线监测则是通过置放传感器探头的方法采集信号,并转换成数字信号送入计算机分析处理。

第四,Cie-2000型绝缘在线监测系统的测试精度一次泄漏电流:1%,设备等值电容:1.5%;系统电压:1%,频率:0.05HZ;介损测试精度:0.1%,避雷器有功电流:10%;避雷器全电流:5%。

2.3.2Cie-2000型绝缘在线监测系统特点

第一,信号采集单元设计原理采集单元就地采集所监测设备的电压、末屏电流等信号并进行数据处理,求得其幅度、相位等参数,进而可计算介质损耗角等电气参数。

第二,采集单元设计特点采用DSp技术作为硬件平台;传感器采用高导磁率铁心,可准确测量小信号的幅度及角度,屏蔽措施完备,干扰影响减少;前向放大部分采用低温漂、高精度型运算放大器以及高精度电阻使模拟放大通道稳定。

第三,监测系统的选型要求系统采用与高压设备没有直接电气连接的一匝穿芯式传感器;选用分层分布式系统,就地采集电气参数,应避免微安、毫安级小电流模拟信号的远距离传输;施工安装简便,可维护性好;状态数据就地测量要求准确、稳定。不影响变电站设备的运行方式,特别是设备部件接地的要求。

3结束语

综上所述,随着我国电力系统的快速发展,电力运行安全性问题也逐渐引起了人们的关注,特别是将现代化的电子信息技术应用于变电站设备在线监测过程以后,能够为变电站设备的安全运行奠定良好的基础。目前变电站设备在线监测已经越来越向着数字化、智能化、自动化的方向发展。

参考文献

[1]宋洋,王慧敏.500kV变电站高压设备在线监测系统的应用研究[J].启明星辰,2012,10(9):99-100.

机电设备监测篇5

随着社会经济的不断发展,人们的日常工作与生活环境不断优化,对电力系统稳定性的要求越来越高。在电力系统中,为了使设备的运行状态监测目标的可靠性与有效性得以有效提高,为设备的安全运行提供强有力的保障,就必须针对输变电设备在线监测技术展开深入的研究,并不断强化其应用,以此支持智能电网设备状态的发展。基于此,本文对输变电设备在线监测技术的研究进行探讨与研究,对输变电设备在线监测进行简单的介绍,并阐述几种常见的输变电在线监测技术的应用,希望能为输变电在线监测系统的建设与发展提供一点理论支持。

1、输变电设备在线监测概述

在不停电的情况下,通过对电设备状况进行具有连续性与周期性的自动监视监测即指的是输变电设备在线监测。在线监测系统具有较强的综合性与技术性,其组成部分主要有监测装置、综合监测单元与站端检测单元,其主要功能有对状态数据采集、传输以及后台处理的在线监测,以及存储与转发。

状态监测是指对机器设备运行状态进行检测的技术,其是对被监测设备故障信号或者变化趋势的获取来实现维护需求的提前获取,或者是对机器设备“健康”状况的评估。状态监测是基于机器设备的寿命特征的利用得以开发的设备,其主要工作为采集与分析数据,并实现对设备发展趋势的预测。状态监测主要分为基于状态维护服务的技术(CBm)与预知性维护服务的技术(pm)。此前,相关研究人员采用的使基于时间的维护策略,尽管这种方法通过对时间表或者运行时间的充分利用实现的检修,能够使很多事故得以有效避免,然而对于检修期间的意外故障的避免仍然难以实现,这是由于当前机器设备的任何状态信息的缺失,导致维护的盲目性较大,造成了大量的资源浪费。而CBm的不同之处在于,其能够实现对设备当前状态信息的有效获取,并以此向人们进行设备维护时间与维护方式的告知,进而使盲目性得以避免,同时产生的消耗也得以较小,使效益得到了很大的提升。相信对状态在线监测系统的数据信息的利用,CBm必然有着巨大的发展空间,并在未来有着极为广泛的应用。

2、输变电设备在线监测现状分析

随着日益严峻的能源短缺问题,人们对供电的可靠性与持续性提出了越来越高的要求,电网运营的压力越来越大,国际电网也必将朝着智能化的方向发展。一些西方发达国家也针对智能电网展开了相关研究,欧美国家对智能电网的建设也予以了高度重视。并且传感器、通信以及计算机技术的不断进步为电网状态监测与故障诊断技术提供了强力的技术支持,一些欧美国家也在这方面取得了巨大的成果。

对于智能电网的研究,尽管我国的起步较晚,然而却有着较快的发展速度,在某型领域也去了的一定的突破,并处于世界领先地位。国网公司的智能电网变电环节中,高压设备的智能化的提高也基本实现,对于信息化接入而言,也有着完整的解决方案,高压设备智能化研究也在不断发展,一些设备状态监测与诊断评估、电介质材料老化检测与故障机理方面取得了巨大的突破,具体成果包括红外线测温、多组分油色谱在线监测、GiS超高频局部放电在线监测等等,并且在一些领域中的应用也越来越广泛,监测技术与手段得到了极大的完善与发展。

状态监测技术是基于状态检修而进行的电网机器设备状态信息的获取、分析与判断得以发展的,这些设备的应用对象或平台也具有针对性,具体在发电机、变压器以及输电线路等具体设备中得以应用与表现。由于平台统一性的缺失,各类监测装置运行的独立性较强,难以实现资源共享。并且在线监测数据也能以结合到其他重要状态信息,其辅助诊断的作用无法得到充分发挥。

随着智能电网对全网信息状态能力的扩展,利用具有安全性与可靠性的信息通道,可以使电力系统中全网实时信息的获取、分析、整合与分享得以实现。如此就能够使电网运行人员基于对全网实时、动态的状态监测与诊断,提高运行状态的全面性与准确性,同时也对控制方案、备用方案与辅助决策方案得到优化,为电网运行的高效性、安全性以及可靠性的提高提供了强有力的保障。随着智能电网的进步,完善的设备监视体系的建设也具有十分重要的意义,国家电网公司也针对此进行相关技术规范与技术导则的制定,以此支持状态监测技术的发展与应用,随着设备在线监测与带点监测技术的不断发展,综合状态监测也得到了巨大的技术保障。

3、输变电在线监测技术

在线监测指的是通过对相关设备与仪器的应用,并在被检测设备中安装这些设备,使设备的实时监测得以实现。现阶段,容性设备介损与泄漏电流的在线监测、充油设备油中溶解气体的在线监测、GiS局部放电的在线监测等在线监测技术有着一定的应用与发展,并且这些技术的实用性也得到了极大的提升。具有十分重要的应用价值,下文就针对几种输变电在线监测技术进行简单的介绍。

第一,变压器油在线监测技术。其应用主要体现在变压器油色谱在线监测、变压器局部放电在线监测以及变压器绕组变形在线监测、变压器铁心接地电流在线监测等。

第二,GiS组合电子在线监测技术,该项技术主要是采用以SF6为绝缘的全封闭组合电器,其组成设备主要有断路器、电流互感器、电压互感器、隔离开关、接地开关等等,根据变电站的电器主接线的要求,对这些设备进行成套装置的组合,并完成相关电能传递与切换的工作。GiS的主要故障模式分为很多种,大体上包括局部放电、气体质量降低、机械故障以及载流导体局部过热等等。关于GiS组合电器在线监测技术的应用,具体包括局部放电监测、SF6微水密度监测、避雷器在线监测等等。

第三,电缆在线监测技术。该项技术的应用主要包括电缆局部放电监测、电缆光纤测温等等。

3、结语

机电设备监测篇6

摘要:对电气设备实施状态检修是开展同业对标、创建一流供电企业的具体要求,随着微电子技术、计算机技术、通信技术等的发展使电气设备状态检修成为可能。该文就变电站二次设备实施状态检修的内容、方法和步骤以及应注意的问题进行了论述。

关键词:变电站二次设备状态检修

随着社会经济的发展和电网建设的不断推进,人们对于电力系统的稳定、可靠以及安全运行的要求也越来越高。电力系统中变电站设备的运行状态对于变电站系统的运行以及电力系统的稳定运行都有着重要的影响作用,对电力系统变电站设备实施状态检修,以保障电力供应和电力系统的稳定运行,不仅具有重要的意义,也有很大的必要性。电力系统的运行设备如果出现运行状态的问题,不仅会导致电力系统的设备出现问题,也会对电力系统的正常运行和电力供应的稳定造成很大的影响,严重情况下甚至会威胁到人们的正常生活。因此,变电站二次设备同样需要状态监测,实行状态检修模式,和一次设备保持同步,适应电力系统发展需要。

一、变电站二次设备状态检修

所谓状态检修,就是在设备状态监测的基础上,根据监测和分析诊断的结果,科学安排检修时间和项目,也可以说是在第一时间对设备需要检修的项目进行检修。对设备当前的工作状况进行状态监测的结果,综合设备状态,利用微电子技术、通信技术等手段来判断目前设备的状态。状态检修的内容不仅包括在线监测与诊断,还包括设备运行维护、带电检测、预防性试验、故障记录、设备管理、设备的检修及验收等许多方面。

长期以来,电力系统实行的预防性计划检修为主的检修体制。这种体制暴露出的问题是:设备缺陷较多,检修不足,设备状况较好的又检修过剩。随着社会经济的发展和科学技术水平的提高,由预防性计划检修向预知性的状态检修过渡已经成为可能。

变电站设备根据功能不同,可分为一次设备和二次设备。二次设备主要包括继电保护自动装置、监控和远传装置。它们正常可靠的运行是保障电网稳定和电力设备安全的基础。在实际运行中,因变电站二次设备造成的故障时有发生,保护不正确动作的原因涉及到保护人员、运行人员,设计部门,产品质量等许多方面。随着微机在继电保护及自动装置的广泛应用,断电保护的可靠性、定值整定的灵活性大大提高,根据《继电保护及电网安全自动装置检验条例》来维护变电站二次设备越来越不合时宜。并且一次设备状态检修的进一步推广、线路不停电检修技术的应用,因检修设备而导致的停电时间越来越短。这对变电站二次设备检修提出了新的要求。因此,变电站二次设备在体制、检修方法及检修项目、定检修周期等方面需要改变,实行变电站二次设备状态检修,来保证二次设备的可靠运行,以适应电力发展的需要。

1.变电站二次设备状态监测内容

状态检修的依据是设备状态检测。要监测二次设备工作的正确性和可靠性,进行寿命估计。变电站二次设备监测对象主要有:交流测量系统;直流操作、信号系统;逻辑判断系统;通信系统;屏蔽接地系统等。交流测量系统包括pt、Ct二次回路绝缘良好、回路完整,测量元件的完好;直流系统包括直流动力、操作及信号回路绝缘良好、回路完整;逻辑判断系统包括硬件逻辑判断回路和软件功能。与变电所一次设备不同的是变电站二次设备的状态监测对象不是单一的元件。而是一个单元或一个系统。监测的是各元件的动态性能,有些元件的性能仍然需要离线检测,如电流互感器的特性曲线等。因此,变电站二次设备的离线检测数据也是状态监测与诊断的依据。

2.变电站二次设备的状态监测方法

与变电站一次设备相比,变电站二次设备的状态监测不过依靠传感器。因此,变电站二次设备的状态监测无论是在技术上还是经济方面都更容易做到。常规保护状态监测相比比较难实现,在不增加新的投入的情况下,充分利用现有的测量手段。如电压互感器、电流互感器的断线监测;直流回路绝缘监测、二次保险熔断报警等。微机保护和微机自身装置的自诊断技术的发展,为变电站故障诊断系统的完善为变电站二次设备的状态监测奠定了技术基础。保护装置内各模块具有自诊断功能,对装置的电源、CpU、i/Q接口、a/D转换、存储器等插件进行巡查诊断。可以采用比较法、校验法、监视定时器法等故障测试的方法。对保护装置可通过加载诊断程序,自动地测试每一台设备和部件。

二、变电站二次设备状态检修的问题

1.变电站二次回路监测问题

变电站二次设备从结构可分为的二次回路和保护(或自动)装置。目前,保护装置微机化,容易实现状态监测。但二次回路是由若干继电器和连接各个设备的电缆所组成,点多、又分散。要通过在线监测。但二次回路是由若干继电器和连接各个设备的电缆所组成,点多、又分散。要通过在线监测继电器触点的状况、回路接线的正确性等则很难,也不经济。对变电站二次回路应重点从设备管理的方面着手,如设备的验收管理,离线检测资料管理,结合在线监测来诊断其状态。

2.变电站二次设备的电磁抗干扰监测问题

由于大量微电子元件、高集成电路在变电站二次设备中的广泛应用,变电站二次设备对电磁干扰越来越敏感,极易受到电磁干扰。电磁波对二次设备干扰造成采样信号失真、自动装置异常、保护误动或拒动,甚至元件损坏。

目前,对现场电磁环境的监测管理没有纳入检修范围。也没有合适的监测干扰。对二次设备进行电磁兼容性考核试验是二次设备状态检修的一项很重要的工作。对干扰源、敏感器件要进行监测管理。如对二次设备屏蔽接地状况检查;微机保护装置附近使用移动通讯设备的管理。

3.二次设备状态检修与一次设备状态检修的关系

一次设备的检修与二次设备检修不是完全独立的。许多情况下,二次设备检修要在一次设备停电检修时才能进行。在做出二次设备状态检修时要考虑一次设备的情况,做好状态检修技术经济分析。既要减少停电检修时间,减少停电造成的经济损失,减少检修次数,降低检修成本,又要保证二次设备可靠正确的工作状态。

三、结论

变电站二次设备实行状态检修是电力系统发展的需要。微机保护和微机自动装置的自诊断技术的广泛使用,变电站二次设备的状态监测无论是在技术上还是在经济方面都比较容易做到。随着集成型自动化系统的发展,可大大减少二次设备和电缆的数量,克服目前常规保护状态监测存在的困难。变电站二次设备的状态监测将有助于变电站综合自动化的发展。

参考文献:

机电设备监测篇7

关键词:直流叠加;绝缘;在线监测技术;GJK

中图分类号:tm77文献标识码:a文章编号:1009-8631(2013)03-0014-02

引言

电力系统及电气设备的故障大部分是由于绝缘的损坏而引起的。传统的定期检测方法,是在设备停运后,按照相关的规程进行定期的电气设备预防性试验,由此来判断设备绝缘是否良好并决定是否可以投入运行。但设备却往往是在运行过程中,因磨损、老化、受潮、机械损伤等原因造成绝缘下降损坏而发生故障,而这些在运行过程中发生的绝缘下降,定期检验是无法发现的。

世界各地公认衡量电气设备绝缘的好与坏,至今为止唯一的只有用直流摇表(兆欧表)来判定,其他方法如测量其泄露电流等方法,都只能作为判断电气设备绝缘状况的参考。

国外许多电力公司从上个世纪70年代就开始研究并推广应用变电设备在线监测技术,主要目的就是减少停电预防性试验的时间和次数,提高供电可靠性。但当时的设备简陋,测试手段简单,水平较低。随着计算机技术的飞速发展,在线监测设备产品不断更新完善,在线监测技术水平不断提高。

如何能实现运行中能够测量系统的绝缘电阻值,目前国际上采用局放和泄漏电流的方法。局放是根据绝缘局部放电产生的高频脉冲分量来进行分析判断绝缘损坏的程度,而且只能作为参考;泄漏电流值是由设备本身的绝缘电阻产生的阻性泄漏电流和分布电容产生的容性泄漏电流构成的合成矢量的泄漏电流值,而分布电容随着空气中湿度的变化而变化,所以合成的泄漏电流值反映的绝缘值不能代表电气设备及电缆线的真正绝缘情况。

直流叠加式高压电力系统绝缘水平在线监控是指采用直流叠加法,将高压直流叠加在带电的交流高电压上,从而测量电力系统绝缘层的微弱的直流电流可换算成绝缘电阻。这样就可以使电力系统的绝缘水平一直处于监控中,只要监视运行中设备及电缆的绝缘变化,就能有效的控制安全运行。当发现系统绝缘下降趋势,但未形成事故前,根据线监控设备的显示变化进行有计划有步骤的处理,就可以避免事故的发生。因此直流叠加式绝缘在线监控技术的使用可以杜绝系统发生大的绝缘损坏事故,具有重大的经济和社会效益。

采用国际公认的直流叠加法研制出可以在不带电或带高压电(≤35KV交流)的电气设备连续测量的高压电子直流兆欧表简称为GJK,本文对其特点、原理、应用进行阐述和分析。

1原理

直流叠加式高压电力系统绝缘水平在线监测装置,采用国际公认的直流叠加法为35kV及以下电压等级的高压电气设备提供在线绝缘监测。直流叠加法是指在交流高压母线和中性点之间叠加上一个直流1500V~2500V的电压,并通过测量交流高压母线和中性点之间的直流电流来计算绝缘电阻,实现绝缘电阻的在线监测。根据直流叠加法研制出的高压电子直流兆欧表简称为GJK,下文中用GJK代替此装置全称。具体过程如下。

GJK首先产生1500~2500V高压直流通过高压电阻叠加到高压母线或高压电气设备上。由于是采用按照国家标准设计的具有安全结构的高压电阻,所以不会形成短路。

而且高精度的绝缘电阻测量,精度可以达到0.01mΩ。

再通过绝缘告警定值的设定,实现绝缘告警功能。当被测绝缘电阻小于设定定值时,装置面板告警灯将点亮,同时输出一对告警接点。

将测量值以数字的形式在装置的显示面板上显示。提供一路模拟量输出输出,以便DCS等系统采集。提供标准的RS232或RS485接口,直接与监控系统通讯。

GJK型高压电力系统绝缘水平在线监测装置有两个类型,GJK-i型对高压母线及母线上所有的电气设备进行连续绝缘在线监测。GJK-ii型对高压母线上的支路及单台电气设备进行连续绝缘在线监测。原理接线图分别如图1和图2所示。

2特点

采用直流叠加法研制出的GJK设备实现高压电力系统绝缘状态在线监测后,可以随时了解设备绝缘状态,实现预防预控目的,避免监测信息误报漏报现象,减少经济损失,大大提高供电可靠性。高压电气设备可以实现真正意义上的在线绝缘监测,实时了解设备绝缘状态,能够及早发现设备绝缘缺陷,防止设备损坏。该技术应用在系统中不影响正常的发供电,且在线带电测出的绝缘阻值与停机状态绝缘测量值完全一致;可以提供准确的绝缘状态数据。对运行中的电气设备绝缘进行实时监测,监视运行设备的绝缘变化,发现在运行过程中,因磨损、老化、受潮、机械损伤等原因造成绝缘下降。

对备用的电气设备进行实时监测,发现绝缘问题及时处理,使备用设备始终保持一个良好的绝缘状态。

GJK型高压电力系统绝缘水平在线监测装置能在第一时间发现电气设备绝缘电阻降低并发出告警,在未发展成接地短路故障时给予及时处理,从而有效的防止事故的发生,提高供电可靠性。

GJK型高压电力系统绝缘水平在线监测装置能实时采集和记录电气设备的绝缘数据,为状态检修提供数据依据,将目前的电气设备定期检修转变为状态检修。

高压电气设备绝缘监测技术的实现,为设备的定期检修变成状态检修创造了必要条件。减少员工在绝缘检测时的工作量,同时提高工作效率,防止因测量绝缘不当导致误操作形成的经济损失。通过监控仪不间断在线监测设备的绝缘,随时可以观测到设备的绝缘状况以及变化过程。在预知的情况下实现预控,从而有效防止事故的发生和扩大,减少经济损失,大大提高安全生产水平。该技术反映了绝缘检测的发展方向,是实现智能电网的一个重要环节。该技术推广应用后,可以产生显著的安全效益,带来巨大的经济及社会效益。

3应用实例

济三电力有限公司2005年建成投产,配电设施较先进,系统采用DCS监控,为绝缘自动化监测提供硬件平台,便于数据和分析,具备绝缘监测装置安装条件。

济三电厂安装在线绝缘监控仪情况为2号机高压变频室配电室室内安装。GJK-Ⅱ监控仪分别安装2号机a一次风机高压变频器切换柜(1)和2号机B一次风机高压变频器切换柜(1)柜的面板上;磁环安装在电机三相电缆的入口段;三个采样电阻接到变频器总输出口闸刀上。

GJK-Ⅱ监控仪的具体安装过程为:

1.开孔:高压变频器高压隔离柜上部左门开150㎜×73㎜的长方孔,安装GJK仪表。

2.放置仪表:将仪表放入柜门已开孔内,并用仪表安装固定在柜门上,检查是否影响开、关柜门及仪表是否碰到柜内其他东西。

3.安装磁环:拆下柜内电机三相电缆头,套入φ130mm的磁环,将其固定,并将三相电缆头按原方位恢复固定,同时引出两根5m导线(1.5mm2二芯线一根)与电阻高压线(1cm2直流高压耐压20000V)绑好,套上护套,穿过柜内,引到柜门GJK监控仪的接线位置。

4.安装电阻支架:在QS2隔离开关下口处选择适当位置,安装电阻支架。

5.安装电阻:根据要求将三个45mΩ高压交流耐压10000V的电阻(已成组件)分别固定在三个电阻支架上。

6.安装220V电源开关排:在柜内合适位置,安装固定,再将220V单相电源开关推入固定条内,两边固定。

7.安装单极开关:安装一单极空气开关,串接入装置1500V直流回路,控制绝缘电阻的测量。

8.连线:根据产品说明书和仪表上接线标示,连接220V交流电源、磁环引出线、高压电阻引线、DCS线(4-20ma)、开关量、真空断路器辅助触点(连接线都为1.5mm2多芯导线)。

按照以上步骤安装完成后,用自制电阻板测试电阻显示,GJK—Ⅱ型产品电阻值15mΩ显示为“0”;切换到不同阻值对照仪表的显示,与DCS对照误差。

GJK—Ⅱ安装线路如图3所示。

图3中e表示接地,R表示接高压电阻45mΩ/10w(20w),aLaRm表示无源开关量常开触点输出,C、D接铁心次级两端。端子“1”“8”接真空断路器常闭辅助触点,端子“6”“7”表示漏电流模拟量输出4至20ma,端子“11”“12”表示绝缘电阻模拟量4至20ma,端子“13”“14”接电源aC220V。

该GJK设备投运至今,实际运行良好,具有较好的稳定性和准确度。在线测量数据与以往预防性试验记录数据相近,达到了实际运行要求,确保了机组设备的安全稳定运行,有效地保障了供电安全。

总结

直流叠加式高压电力系统绝缘水平在线监控技术能够及时发现和检测出设备内部绝缘状态的变化,对设备绝缘故障及时处理,保证电网的安全运行。高压电气设备可以实现真正意义上的在线绝缘监测,实时了解设备绝缘状态,能够及早发现设备绝缘缺陷,防止设备损坏。该技术应用在系统中不影响正常的发供电,且在线带电测出的绝缘阻值与停机状态绝缘测量值完全一致;可以提供准确的绝缘状态数据。

直流叠加式绝缘在线监控技术的使用可以杜绝系统发生大的绝缘损坏事故,具有重大的经济和社会效益。应当大力推广使用绝缘在线监测技术,积累运行经验,积极提倡推行电气设备状态检修,保证电力系统的安全稳定运行。

参考文献:

[1]年鸿昌.GJK—Ⅱ型高压在线绝缘监控仪在发电厂的应用[J].电气时代,2012(7):76~77.

[2]巩固,殷晓杰等.浅谈高压电气设备绝缘在线监测技术[J].煤矿现代化,2012(4):70~72.

[3]李卫国,屠志健.电气设备绝缘试验与检测[m].中国电力出版社,2006.

[4]严璋.电气绝缘在线监测技术[m].北京:中国电力出版社,2002.

[5]周燕莉.浅析电气绝缘在线监测技术[J].甘肃电力技术,2007,7:19-21.

[6]恒,严璋.高电压绝缘[m].北京:清华大学出版社,1992.

[7]成永红.电力设备绝缘检测与诊断[m].北京:中国电力出版社,2001.

[8]罗光伟,向守并,陈晓.高压电气设备绝缘在线监测系统的研究[J].黑龙江电力,2004,26(1):27-31.

[9]刘民,慕世友.浅谈电气设备的在线检测问题[J].山东电力技术,2003,(6):21-23.

[10]罗光伟.电气设备绝缘在线监测系统[J].电工技术杂志,2005(3):7~9.

[11]白维,曾成碧,王涛.高压电气设备绝缘在线监测的研究[J].中国测试技术,2006,32(1):64-66.

机电设备监测篇8

广播电视监测工作是保证广播电视安全优质播出的重要手段,同时,是广播电视系统工程中一个重要组成部分。广播电视是一项系统工程。节目从采编到录制,从制作到播出,从传输、发射到接收,由许多环节构成。在这诸多的环节中,每处都可能出现影响视听质量的因素。由于各种因素的影响,可能出现播出差错,造成停、劣播事故。广播电视监测部门为了能够及时、准确地反映广播电视从播出到接收过程中出现的安全故障,反映服务区内的收听收视情况,为领导和主管部门技术决策、科学管理提供可靠依据和准确数据,因此,射阳发射台机房监测网系统,实现主要包括CVBS、Fm发射系统、机房环境三大组成部分监测于一体的技术先进、功能齐全、反应快捷、数字化、网络化、自动化的广播电视监管系统,具有迫切的现实意义。

二、系统论述

建立具有针对性、切实有效的多功能综合监测系统,主要包括CVBS信源、Fm发射系统、机房环境三大组成部分。该监测系统需要对CVBS信号的各个节点、Fm信号的各节点、机房环境的全方位进行高精度的监测,该监测系统要求能将全部功能统一整合到一个软件界面便于操作,部分关键子菜单界面能够独立弹窗上浮与主菜单界面并存。

1.适用性和可靠性

系统能够长时间稳定运行,设备监测指标准确,信息上报处理迅速。

(1)确保用户的正常使用和用户之间信息交换共享的顺利进行。

(2)设备充分考虑到各个监测前端的实际情况,能够满足长期无人值守、自动诊断、自动重启、电源监测等远程维护的要求。

(3)监测设备采用全嵌入式解决方案,无pC机来确保系统长期稳定运行。

2.安全性

(1)遵照国家有关法律法规和标准,符合国家和行业技术标准。

(2)符合国家有关安全和保密的要求。

(3)为保证系统的安全,综合监管系统必须建立完善、可靠的系统访问权限机制。

(4)安全可靠是电视播出的最重要的原则,要求设计方案合理考虑到多种可能发生的情况,准备好应急措施。设备要求尽可能采用冗余式备份设计,控制操作要求简单明了。系统有效地杜绝、限制黑客非法进入系统,保证系统安全;在监测设备结构上我们采用先进的德国标准emC机箱,该设备结构为独立插盒,双电源并行运行互为备份,输入输出接口保护所有接口均设有高压保护,低功耗高密度,支持热启动在线带电插拔。确保系统长期稳定运行,满足长期无人值守、远程重启、远程诊断、远程升级的要求。

3.先进性

(1)选择成熟先进的技术路线,选用公认的主流产品,组建满足应用需求的有线数字电视综合监管系统,并保证系统在一定时期内的良好使用和先进性。

(2)为保证系统有较长的生命力,设计方案要选择较高的起点,不仅满足现在的需要,而且要充分考虑到未来技术发展的需要,使系统能够在尽可能长的时期内保证应用的需要。

(3)设备和系统软件应能根据技术进步和业务需求提供版本升级服务。

(4)所有信号接收处理监测转码均为FpGa和DSp大规模数字芯片完成,集成度高,可靠稳定精度高,功耗小。

(5)图像层和音频层监测,采用本司专利算法,视频监测精度达到最高标准,符合广电总局科技司和电专委的要求。

(6)采用emC机箱结构可靠性高,简单可靠,支持热插电源和在线信号接口插板,双电源并行工作软启动。

(7)每个独立的插盒均带Snmp功能,支持网络远程设备监视、维护设置。

4.开放性

采用开放式操作系统、开放式网络结构及其协议和开放式的软件体系架构,实现充分的资源共享,使系统具有良好的互操作性和可移植性。网络系统能支持多种接口和多种协议。系统的所有接口都应符合相关的DVB和行业开放性标准(国家标准、广电总局行业标准、国际标准),可以和符合标准的不同厂家设备的互联互通,各个软件模块能独立更换,不形成软硬件捆绑,造成混乱,导致运营商被动。

5.扩展性与兼容性

(1)系统建设能满足当前数字电视安全监测工作需要,随着新技术、新业务的发展,应具有硬件和软件功能、规模、指标等一定的扩充性。

(2)保证系统的先进性,硬件结构、软件架构应具备足够的整体升级扩展能力,以适应系统本身的发展和业务需求的发展要求。

(3)4U德国标准,emC刀片式结构,支持8-10个插盒,任何功能的刀片插盒可以任意组合,不仅支持当前功能的扩展,今后新的功能模块加入不受任何限制。全ip网络结构,使扩展兼容性不受限制,各种功能模块输出和Snmp均为ip结构。

6.网络管理的统一性

通过系统搭建的网络管理平台,实现对本系统各监测设备统一管理,显示系统运行状态和监测参数等功能,同时具备一定的控制功能。

(1)全面化

专业的指标测量方法,详细准确的反映信号的质量,满足系统对多种干扰和故障情况方式进行监测和分析的需求。

(2)自动化

对监测设备进行网络控制和管理,设备本身应具有自诊能力和远程诊断能力,满足系统对多点信号进行监测的灵活性。

(3)数字化

所有监测数据以数据形式采集、处理、存储、,提高系统运行效率,方便后期对数据的统计查询;

(4)简洁化

系统访问方式采用B/S机制,各个终端无需安装任何软件,不用进行任何配置,可以直接通过浏览器登录系统,便于用户的使用;

(5)高可用性

系统进行模块化的设计,采用网络多层体系结构,便于系统的扩展;

(6)高稳定性

硬件设备的选择,以稳定性为前提;硬件采用高可靠、可热插拔,方便实时带电更换。

软件系统开发遵守软件工程设计流程,确保了软件系统的安全稳定运行。

三、信号监测系统(见图1)

1.监测系统介绍

该系统中有5路CVBS信号和4路Fm信号,根据广电总局关于安全播出的精神我们对CVBS和Fm的信源、切换节点、发射前端及回传进行全方位高精度监测.

该系统的模式为监测设备监测包括回传信号在内的所有信号节点的信号质量,然后将监测采集的数据信息通过局域网传递给总控分析查询并上大屏显示,另外我们的多画面监测分割显示系统也会对各路上墙显示信号进行监测并报警从而达到双重监测功能。

我们在该系统中配备的监测设备为高精度信号质量监测设备,监测精度为金帆级。多画面监测能在显示大屏上直接显示各节点的信号状况,如果信号质量出现任何问题时它都能及时的报警提醒机房工作人员查看。

2.调频系统介绍

在Fm监测子系统中,通过音频监测模块对广播信号进行实时监测。当节目信号出现异常时,监测设备会及时报警、记录并存储相关异常信息。所有信号源都进入音频总控矩阵,通过矩阵遥控盒可以进行监听信号选择,同一时刻对任意一路信号进行监听,全天对所有信号进行轮询监听。

(1)回传监测

调频广播通过接收天线将RF信号送入监测设备,每个回传监测盒对应一路广播节目。监测盒完成广播节目分析、质量监测、循环扫描射频监测(也可以固定对某个频点一对一监测)。

(2)监看显示

通过多画面分割显示设备,可以将所有节目分割显示在大屏幕上,每个分格代表一路广播节目,将音频中断、音频电平过高、音频电平过低参数以音量柱的方式直观的显示在画面之上,并且一旦节目出现信号中断与声音过大/过小的故障,设备会及时报警并记录下来。

3.模拟电视监测系统

在模拟电视监测子系统中,通过金帆监测模块对数字电视信号进行实时监测。当节目信号出现异常时,监测设备会及时报警,记录并存储相关异常信息。所有信号源都进入视频总控矩阵,通过矩阵遥控盒可以进行监看信号选择,同一时刻对任意一路信号进行监看,全天对所有信号进行轮询监看。

(1)回传监测

模拟电视通过接收天线将RF信号送入监测设备,每个回传监测盒对应一路电视节目。监测盒完成电视节目分析、质量监测、循环扫描射频监测(也可以固定对某个频点一对一监测)。

(2)节目显示

通过多画面分割显示设备,可以将所有节目分割显示在大屏幕上,每个分格代表一路电视节目,电视画面与音量柱同时显示在LeD上,一旦节目出现相关异常监测设备将及时报警并记录下来。

(3)总控终端

总控制端可设置各监测主机的参数设置,及其查阅相关数据;查询系统可对服务器中各监测主机的当前数据和历史数据进行查阅;监控中心系统服务器专门负责各种数据的处理与存储。总控终端控制软件设有管理员权限,最大限度的保障发射台信息安全。

四、机房环境监测系统

1.环境监测显示系统叙述

为了实现对机房的全面监控,我们在设备机房和监控机房设置了6个监测点可以全天24小时的对机房的温度、湿度及烟感等进行实时监测与报警,从而可以确保我们的设备机房和监控机房在出现任何问题时能及时的发现并解决。同时我们还对机房的强电、UpS以及发射机的工作状态进行有效的实时监测,可以实时的监控各个部位不同节点的设备及环境状况(见图2)。

2.设计说明

该系统通信信道全部采用ip网络,每个监控区域的机房和机柜监测点都通过以太网(ip网络)连接构成一个中央管理系统。

1)中心机房

它是整个系统的监控中心,负责监控所有区域的机房和机柜监测;在数据中心机房可以对每个区域的机房的环境、动力)和机柜电源集中监控(的监测值进行统一监测和管理。对每个监测可以进行报警阀值设置。

2)子机房

所有分散区域的机房和机柜的监控子系统(环境动力、机柜电源)的实时监控数据(温湿度、UpS工作状态、机柜电源状态等)都直接往数据中心机房发送。

3)预留

系统还预留对变配电(电流、电压和开关状态)、精密空调、消防、防雷和门禁等系统进行实时监测的接口,方便以后系统扩展。

3.总控终端

为了方便管理要求,尽可能的将监控信息整合在一个平台之上,为此我们在电视台(发射台亦可)安装一台高性能的pC机,该pC机要求配备一个500G以上的大容量硬盘用以存储节目的异常信息。所有监测设备的控制软件均安装在pC机,这样就可在本地远程监控所有设备。

(1)报警功能

系统提供了丰富的报警功能。除了常规的标题栏报警、日志报警、数据库报警、语音报警外,还提供了网络报警、Snmp报警的功能。

(2)数据管理

数据库记录提供了历史记录、故障记录、操作记录的查找、删除、打印功能,方便用户的故障分析定位和报表生成。

(3)用户管理

实现两种级别用户管理:超级用户和普通用户。超级用户具有修改和删除操作权限,普通用户仅具有查询权限。

4.系统结构特点

(1)采用FpGa+DSp数字集成电路加减算法构成监测核心模块,高精度高准确度。

(2)全ip结构网上运行,简单高效,扩展方便,监测精度高。

(3)全嵌入式结构,无pC机,无死机、病毒之忧。

(4)采用分布式监测报警方式各路相互独立,一旦发生故障,不会影响其他通道,可有效降低过度集中带来的风险扩散性。

(5)监测前端设备硬件转码,确保稳定、高效。

(6)系统监测设备结构采用基于德国标准的emC机箱结构,支持热插拔,支持信号线在线插拔。

分布式的监测系统将各个设备从一体式中独立出来,防病毒,系统的兼容性更好。用户可以构建非pC类型,彻底摆脱pC机的软硬件相对脆弱的问题,使系统的运行更加稳定。

1)维护更加方便

故障率较高的一体式设备相对独立后对单个设备故障的判断和维护变得简单,而且对其维护不会影响其他设备的运行。甚至用户可以预备份设备,当其发生故障时立即替换。

2)升级更加方便

在分布式监控系统中,可以对每一个监测设备进行升级,不仅非常方便,同时也极大的保证了系统的投资利益,降低系统的运行成本。

3)故障风险分散

分布式系统的故障风险分散,某个设备发生故障不会引起全部系统瘫痪,而且用户可以根据各个设备的稳定性和设备服务对象的重要程度有选择的进行设备的备份,由于嵌入式研发的技术难度比普通的复杂得多,涉及到嵌入式硬件的设计和嵌入式操作系统以及嵌入式应用软件开发平台的研发,因此它对开发者提出新的挑战,但是这样的结果是换取了整个系统的运行稳定可靠、维护方便,综合运行成本大大低于普通集中式的监控系统。

机电设备监测篇9

关键词:变电站=次设备;状态检修

前言

随着社会经济的发展,在很多重点要害部门,对供电质量的要求越来越高,电气设备的状态检修势在必行,科学技术的进一步发展也使电气设备的状态检修成为可能。

传统的继电保护,依据《继电保护与电网安全自动装置检验条例》的要求,对继电保护、安全自动装置元件完好、功能正常,确保回路接线及定值正确。若保护装置在两次校验之间出现故障,只有等保护装置功能失效或等下一次校验才能发现。如果这期间电力系统发生故障,保护将不能正确动作。保护装置异常是电力系统非常严重的问题。因此,变电站二次设备同样需要状态监测,实行状态检修模式,和一次设备保持同步,适应电力系统发展需要。

一、变电站二次设备状态检修

所谓状态检修,就是在设备状态监测的基础上,根据监测和分析诊断的结果,科学安排检修时间和项目,也可以说是在第一时间对设备需要检修的项目进行检修。对设备当前的工作状况进行状态监测的结果,综合设备状态,利用微电子技术、通信技术等手段来判断目前设备的状态。状态检修的内容不仅包括在线监测与诊断,还包括设备运行维护、带电检测、预防性试验、故障记录、设备管理、设备的检修及验收等许多方面。

长期以来,电力系统实行的预防性计划检修为主的检修体制。这种体制暴露出的问题是:设备缺陷较多,检修不足,设备状况较好的又检修过剩。随着社会经济的发展和科学技术水平的提高,由预防性计划检修向预知性的状态检修过渡已经成为可能。

变电站设备根据功能不同,可分为一次设备和二次设备。二次设备主要包括继电保护自动装置、监控和远传装置。它们正常可靠的运行是保障电网稳定和电力设备安全的基础。在实际运行中,因变电站二次设备造成的故障时有发生,保护不正确动作的原因涉及到保护人员、运行人员,设计部门,产品质量等许多方面。随着微机在继电保护及自动装置的广泛应用,断电保护的可靠性、定值整定的灵活性大大提高,根据《继电保护及电网安全自动装置检验条例》来维护变电站二次设备越来越不合时宜。并且一次设备状态检修的进一步推广、线路不停电检修技术的应用,因检修设备而导致的停电时间越来越短。这对变电站二次设备检修提出了新的要求。因此,变电站二次设备在体制、检修方法及检修项目、定检修周期等方面需要改变,实行变电站二次设备状态检修,来保证二次设备的可靠运行,以适应电力发展的需要。

变电站二次设备状态监测内容。状态检修的依据是设备状态检测。要监测二次设备工作的正确性和可靠性,进行寿命估计。变电站二次设备监测对象主要有:交流测量系统;直流操作、信号系统;逻辑判断系统;通信系统;屏蔽接地系统等。交流测量系统包括pt、Ct二次回路绝缘良好、回路完整,测量元件的完好;直流系统包括直流动力、操作及信号回路绝缘良好、回路完整;逻辑判断系统包括硬件逻辑判断回路和软件功能。与变电所一次设备不同的是变电站二次设备的状态监测对象不是单一的元件。而是一个单元或一个系统。监测的是各元件的动态性能,有些元件的性能仍然需要离线检测,如ct的特性曲线等。因此,变电站二次设备的离线检测数据也是状态监测与诊断的依据。

变电站二次设备的状态监测方法。与变电站一次设备相比,变电站二次设备的状态监测不过依靠传感器。因此,变电站二次设备的状态监测无论是在技术上还是经济方面都更容易做到。常规保护状态监测相比比较难实现,在不增加新的投入的情况下,充分利用现有的测量手段。如pt、Ct的断线监测;直流回路绝缘监测、二次保险熔断报警等。微机保护和微机自身装置的自诊断技术的发展、为电站故障诊断系统的完善为变电站二次设备的状态监测奠定了技术基础。保护装置内各模块具有自诊断功能,对装置的电源、CpU、i/Q接口、a/D转换、存储器等插件进行巡查诊断。可以采用比较法、校验法、监视定时器法等故障测试的方法。对保护装置可通过加载诊断程序,自动地测试每一台设备和部件。

二、变电站二次设备状态检修的问题

(一)变电站二次回路监测问题

变电站二次设备从结构可分为的二次回路和保护(或自动)装置。目前,保护装置微机化,容易实现状态监测。但二次回路是由若干继电器和连接各个设备的电缆所组成,点多、又分散。要通过在线监测。但二次回路是由若干继电器和连接各个设备的电缆所组成,点多、又分散。要通过在线监测继电器触点的状况、回路接线的正确性等则很难,也不经济。对变电站二次回路应重点从设备管理的方面着手,如设备的验收管理,离线检测资料管理,结合在线监测来诊断其状态。

(二)变电站二次设备的电磁抗干扰监测问题

由于大量微电子元件、高集成电路在变电站二次设备中的广泛应用,变电站二次设备对电磁干扰越来越敏感,极易受到电磁干扰。电磁波对二次设备干扰造成采样信号失真、自动装置异常、保护误动或拒动,甚至元件损坏。

目前,对现场电磁环境的监测管理没有纳入检修范围。也没有合适的监测干扰。对二次设备进行电磁兼容性考核试验是二次设备状态检修的一项很重要的工作。对干扰源、敏感器件要进行监测管理。如对二次设备屏蔽接地状况检查;微机保护装置附近使用移动通讯设备的管理。

(三)二次设备状态检修与一次设备状态检修的关系

一次设备的检修与二次设备检修不是完全独立的。许多情况下,二次设备检修要在一次设备停电检修时才能进行。在作出二次设备状态检修时要考虑一次设备的情况,做好状态检修技术经济分析。既要减少停电检修时间,减少停电造成的经济损失,减少检修次数,降低检修成本,又要保证二次设备可靠正确的工作状态。

机电设备监测篇10

关键词:无线通信;变电站设备;温度监测;抗干扰

中图分类号:tp79文献标识码:a文章编号:2095-1302(2017)07-00-04

0引言

无线传感器网络技术属于无线通信技术的重要内容,同时也是无线通信技术不断发展的主要趋势。在实际运行过程中,无线传感器网络技术可以对数据信息进行获取、传输及处理,其完善的控制系统提升了自动化技术水平,真正实现了系统控制的一体化智能管理[1]。

变电站设备在使用过程中存在的触头老化,物理振动等原因,可能会造成接触处温度升高,引起接点处氧化,导致电阻增大,温度进一步上升,致使变电站设备故障,影变电站设备的正常运行。因此,基于无线通信的变电站设备温度监测系统通过对变电站设备的温度进行实时监控,了解变电站设备的实际使用情况和使用寿命,并对变电站设备进行智能控制,进而防止变电站设备发生故障,为变电站设备的正常运行提供重要保障[2]。

1基于无线通信的变电站设备温度监测系统总体设计

1.1系统功能

1.1.1温度监测上位机软件系统的目的

主要利用计算机技术对变电站中的高压母排进行实时监控,出现变电站设备故障时,其开关接头处会产生热量,系统会在温度变化异常前发生警报,并将发热信息通过温度监测系统传送给用户,以有效保证变电站设备的安全运行。

1.1.2温度监测主要功能

在温度监测方面,计算机可以对被监测点进行实时监控,掌握被监控点的温度变化,并直接显示出被监测点的准确地址、信号接收状态、告警温度设置、温度报警显示、历史数据查询、报表生成,及在一段时间内的温度曲线显示。

1.1.3实现方法

每一个变电站配电柜中都要设置几个监测点,通过无线通信技术传送到中转机,再由中转机传输到接收设备中,连接电脑,通过上位机软件进行传输数据的还原,实现后台计算机的实时监测。其中,下位机的主要作用是对变电站设备温度信息进行获取和传输,并根据预设事件进行温度数据的传输,进而实现变电站设备的温度实时监测[3]。

1.1.4数据采集层功能

采集温度数据,定时发送。

1.2系统设计框架

根据变电站设备温度监测系统的使用需求,本文将无线通信监测系统分为数据采集层、管理分析层及系统通信层,其整体框架如图1所示。

数据采集层是由分布在高压开关柜、母线接头、电缆接头等设备上的温度传感器节点构建,贯穿于整个变电站环境中,对变电站各设备的温度信息进行采集,实现对变电站设备温度的实时监控。系统通信层主要负责中心节点和上位机的实时通信。主控室监测计算机利用RS-485总线和多个中心节点进行通信,并采用主从应答的方式完成基本通信功能。管理分析层主要完成数据的分析处理工作。主控室监测计算机在管理分析层上对采集的数据进行分析处理,实现数据储存、图表显示、打印及智能控制,并具有超限报警功能[4]。

1.3系统硬件设计

1.3.1传感器节点硬件设计

传感器节点部署在变电站内各温度监测点上,环境比较恶劣,电磁干扰严重,因此,传感器节点要尽可能考虑低功耗设计和抗干扰设计。此节点应该在体积上足够小,以保证对监测对象本身特性造成的影响可忽略不计。传感器节点的硬件构成框架由微处理器单元、无线通信单元、数据采集单元和电源单元构成[5],如图2所示。温度传感器应根据对监测对象的监测需求选取,测温范围为0~500℃,测温精度±0.5℃能满足变电站各种设备对测温范围和精度的要求。

图2传感器节点硬件结构图

(1)微处理器单元。微处理器单元的主芯片采用mSp430F149芯片,其电路部分包括与温度数据采集单元的接口、与无线通信单元的接口和与拨码开关的接口等。该芯片具有功耗低、空间占有小、处理能力强、性能稳定及安全高效的开发环境等特点,并且其运行温度范围能够适应变电站的工作环境,适合于开发低功耗、小型化的远程智能监控终端设备[6]。

(2)数据采集单元。本设计主要采用了包含K型热电偶的maX6675温度传感器来读取温度数据。maX6675的测温范围为0~1024℃,工作温度范围为-20~85℃,自带冷端补偿电路,能将K型热电偶的输出热电势转换为12位温度值,分辨率为0.25℃。图3所示为maX6675与mSp430F149的接口电路。

图3maX6675与mSp430F149的接口电路

(3)无线通信单元。该单元采用单片射频收发器芯片nRF905,其电路部分主要包括mSp430F149接口电路、晶振电路天线部分电路[7]。

(4)电源单元。电源单元采用tpS60100芯片,通过锂电池供电,提供3.3V电压。

1.3.2中心节点硬件设计

中心节点硬件设计要通过无线通信单元汇聚传感器节点采集温度信号;将采集到的温度信号进行分析处理,并嵌入到RS485总线上,等待主控计算机采集;将节点地址、节点参数以及温度采集节点上报的温度数据进行存储,以防丢失。

根据中心节点电路要实现的功能,将中心节点的硬件组成框架按图4设计,由微处理单元、无线通信单元、串行通信单元、存储单元等组成。

图4中心节点硬件结构图

(1)串行通信单元。该单元设计了标准的RS-485总线接口,一方面将中心节点处理好的温度数据传输给主控计算机;另一方面根据主控计算机的控制命令对模块进行控制。

(2)存储单元。为防止中心节点掉电导致数据丢失,设计时加入了存储单元,主要存储温度数据、节点地址和节点的基本配置信息。而这些信息都是中心节点与监测计算机通信的凭证。

(3)电源单元。微处理单元和无线通信单元的供电电压为3.3V,串行通信单元和存储单元的供电电压为5V。因此,本模块使用了2个电源芯片Lm2575和Lm1117-3.3,分别提供5V和3.3V电压。

1.4系统软件设计

射频发射端与射频接收端的软件设计采用编程开发工具iaRformSp430。上位机软件采用LabView软件编写,该软件所提供的各种模块化、图形化的函数能安全高效地实现所需功能。

上位机接收端流程和发射端流程分别如图5和图6所示。系统开始工作时,首先执行初始化程序,包括系统时钟初始化、中断初始化、芯片Gpio管脚初始化、串口初始化、Spi口初始化、射频模块初始化、定时器初始化。与pC机相连的射频接收端转化为发送模式,发出查询命令,循环访问4个测温终端,4个测温终端此时处于接收等待状态,只有当测温终端接收到通信地址与本测温终端的硬件地址一致,且CRC校验正确时,测温终端才开始测温,并发送数据包,然后进入掉电模式。若无线收发模块开启了自动应答功能,发送方发送数据或命令后,收到接收方的确认信号(aCK信号)后才表示发送成功,否则将再次发送信号。与pC机相连的射频接收端成功发出命令后,转为接收模式,接收4个测温终端的数据包,最后将温度数据通过RS232串口上传给pC机,判断温度是否超限,并实时显示在屏幕上并储存。

上位机软件设计运用LabView的函数模块直接调用各函数模块搭建所需的功能程序,所用语言俗称“G语言”,即图像语言。该软件设计包括串口初始化、串口写命令、串口中断、数据帧头判断子Vi、温度变Q和显示子Vi、数据保存。图7所示为上位机监控程序。

图5上位机接收端程序流程图

图6发送端程序流程图

2基于无线通信的变电站设备温度监测系统设计的关键技术

2.1电源管理

在变电站设备温度监测系统设计中,如果断电,系统会立即停止工作,导致系统无法正常使用。因此,对各温度数据采集节点进行安全高效的电源管理是变电站设备温度监测系统设计的关键技术之一。

(1)电池选择。电池是各数据采集节点的主要电能提供者,所以要尽量选择能量高、寿命相对较长的电池。

(2)硬件低功耗设计。除了选择高效的电池外,还要进行硬件的低功耗设计。选择具有低电压、低功耗的处理器芯片,如mSp430F149芯片。该芯片主要适用于无线微型产品,能够实现硬件设施对低功耗的要求。

(3)软件低功耗设计。软件低功耗设计主要通过mSp430F149的活动模式与低耗模式对系统资源进行有效的开发与利用,进而实现软件系统的低功耗。在进行软件低功耗设计的过程中,要严格控制节点模块的供电,即只在工作期间供电,其余时间关闭模块节点,需要时再重新启动[8]。

图7上位机监控程序

2.2抗干扰技术

传感器节点与中心节点进行数据采集的过程中经常会受到干扰,根据性质分为内部干扰与外部干扰。内部干扰主要是系统内部包含的电子电路形成的互相干扰;外部干扰则为外界干扰元素进入系统内部而形成的干扰,其中影响最为频繁的就是电磁干扰。因此,为保证温度信息数据的准确性和可靠性,要及时排除系统内外部干扰,提高变电站设备温度监测系统的运行效率和质量。在设计数据节点的过程中,为减小和抑制干扰,把干扰问题纳入系统设计规划中,从系统硬件设计和软件设计入手,提高变电站设备温度监测系统的抗干扰能力。

2.3通信协议

变电站设备温度监测系统的通信协议主要包括CSma与tDma。CSma通信属于争用型介质访问控制协议,主要依托于aLoHa网络协议,更倾向于介质利用率的开发。在实际应用中,发送数据之前会对大气中同频率载波进行检测,若存在这种载波,CSma不会发送数据,只有不存在同频率载波的情况下才会进行数据传输。其发送原理相对比较简单,技术上有较大优势,适合在变电站设备温度监测系统中应用[9]。对于tDma来说,主要是一种时间分割信道协议,在传送数据的过程中,在每个时帧内的节点上设置时隙,每个时隙在特定时域中不会发生重叠现象,各节点在各自的时隙中不会使信号混乱。因此,tDma通信协议更加重视通信质量,系统容量也相对较大,在实际运行中可有效降低电池能耗。

3基于无线通信的变电站设备温度监测系统的抗干扰措施

3.1硬件抗干扰措施

可采取如下硬件抗干扰措施:

(1)提高印刷板工艺。在采用印刷工艺进行硬件抗干扰过程中,通过合理布线,加粗电源线,使电源线和地线方向与数据传输方向保持统一,及接地方式等抑制内外界信号干扰。印刷电路板上的各器件满足干扰小、散热快等要求,同时印刷电路板的各个线路互相远离,可防止互相干扰的现象发生。

(2)利用金属屏蔽。空心密封金属屏蔽体纵使在电场环境中,屏蔽体内的电场也可以不受外部电场的影响,始终保持电场强度为0。因此,可利用这一抗干扰原理,在变电站设备温度监测系统各数据节点的外部放置金属屏蔽体,金属屏蔽体表面接地,达到抗干扰的目的。

3.2软件抗干扰措施

内部干扰的频谱一般较宽,除要采用硬件抗干扰措施外,还要在软件方面建立抗干扰系统,保证变电站设备的正常运行。在程序中,榧跎僦卸显矗一般是在对应的中断服务地址入口处设置软件陷阱,使其跳转到程序入口,同时使用看门狗软件抑制系统内部干扰。将重要的数据存放在系统内部存储模块中,避免内部干扰导致信息数据丢失。同时在通信过程中设置了CRC检验,以保证通信信息的准确性和可靠性[10]。

4实验结果分析

本文进行了两方面的实验测试工作。一是系统传感器测温精度测试;二是系统功能测试。

4.1传感器测温精度测试

将maX6675热电偶温度传感器置于可控的恒温箱内,其中标准温度采用水银温度计,在上位机上读取传感器的测量温度。实验结果数据见表1所列。由实验数据可知,误差在±0.5℃以内则符合设计目标。标准值和测量值的分布图如图8所示。

系统产生迟滞的原因主要是由感温探头的导热能力和物理硬件现场安装时不可避免产生的误差引起的。如果探头的导热性能良好,其响应温度变化的速度就会加快,迟滞程度就会减小,同时信号调理电路性能的好坏也会影响测量精度。

4.2系统功能测试

4.2.1传感器设置测试

在传感器安装前,按系统配置表在监测主机中设置传感器iD。然后分别使用电吹风对传感器逐个吹热风测试,检查监测主机显示的温度变化。实验结果见表2所列。

4.2.2报警输出功能测试

设定温度报警值为65℃,达到设定值时,装置即发出报警信号,温度下降后,报警复归[11]。检查测温主机、监控电脑声光信号及报文是否正常。实验结果见表3所列。

5结语

本文针对变电站设备温度监测中的实际问题,提出一种基于无线通信的变电设备温度监测系统,通过实验验证了该设计可以对变电设备发热部位的温度进行实时有效的监测。从监测结果来看,该系统可靠性高,抗干扰性强,功耗小,移动性强,成本低,可广泛应用在工业中的多点无线温度监测系统中。

参考文献

[1]江和,张培铭,翁桂华.基于无线通信的高压设备温度监测系统的设计[J].仪器仪表学报,2009,30(9):1969-1975.

[2]喻金,肖金凤,宋玲玲,等.ZigBee技术在智能箱式变电站提高本测温系统中的应用[J].物联网技术,2012,2(11):32-35.

[3]朱文,袁成,张d,等.变电站无线温度监测系统设计与实现[J].水电能源科学,2013(2):207-210.

[4]殷悦.面向健康监测的无线传感节点的研制[D].南京:南京航空航天大学,2006.

[5]张巧芬,刘彦呈,张勤进,等.基于无线传感器网络的变电站设备温度监测系统设计[J].电器与能效管理技术,2011(19):39-43.

[6]胡大可.mSp430F149系列FLaSH型系列低功耗16位单片机[D].北京:北京航空航天大学,2002.

[7]肖志勇,杨小玲,李光泉.基于nRF905芯片的无线传输设计与实现[J].计算机与现代化,2005(9):121-123.

[8]刘琦,程春,吴健,等.智能变电站温度监测主站系统的设计与实现[J].电力系统保护与控制,2013(4):130-135.

[9]许高俊,马宏忠,李超群,等.基于无线传感器网络的高压开关柜多点温度监测[J].中国电力,2014,47(12):121-126.