浅谈煤矿井下高防开关无线测温系统
2021-09-06 14:03:47 来源：安科瑞王蒙蒙
摘要：本文利用触摸屏、表带式无线测温传感器、无线测温收发器，结合Zigbee射频技术、MODBUS通信技术、计算机网络技术设计了煤矿井下高防开关的无线测温系统。系统能够实时监测高防开关内各相动静触头的温度。
关键词：高防开关 无线测温 MODBUS
1引言
随着科技的发展，无线测温技术在电力系统中的应用迅猛发展，已成为各种高压设备安全运行的重要保障。然而，在煤矿领域，由于行业的特殊性，井下所有高压开关均为隔爆型，受安装空间、干扰、行业规范等方面的影响，传统的无线测温技术无法直接应用于煤矿高压开关柜测温。为此，本文设计了煤矿隔爆型高压开关无线测温系统，顺应了煤矿智能化发展的方向，解决了煤矿高压测温安全性的难题，实现了温度的实时在线监测。从而有效防止火灾事故的发生，保证高压设备的安全运行，并为运行人员和管理决策层提供直接可靠的数据依据。
2系统设计
2.1系统需求
无线测温系统应能连续监测高压设备的运行温度，可确定设备的过热程度，当发生超温时，系统能够发出报警指示。
对于高防开关测温，一般每个高防开关配一个无线测温收发器，一套监测装置可带3至12个无线测温传感器。
所有的无线测温收发器可通过标准RS485总线将数据传至矿用本安型显示控制器，实现就地监视与报警，并可通过本安显示控制器接入工业以太网实现数据到地面的上传。
2.2系统结构
系统整体结构如图1所示，无线测温传感器固定在高防开关三相动触头上，内置纽扣电池，无线测温收发器固定在高防开关前面板，两者之间采用Zigbee方式进行无线通信。多个高防开关内的无线测温收发器组成RS-485串行总线接入一台矿用本安型显示控制器，显示控制器的使用触摸屏。
3软件设计
3.1无线测温收发器通信协议
本文采用的是安科瑞ATC200无线测温收发器，支持标准MODBUS-RTU通信协议，读取温度数据的发送数据格式如
表1所示，返回响应数据格式如表2所示，通信地址表如表3 所示。
表1发送数据格式
表2响应数据格式
表3通信地址表
3.2触摸屏的MODBUS通信
打开MCGS嵌入版软件后，新建工程选择好对应触摸屏型号，在设备窗口进行设备组态，首先添加通用串口父设备，双击并进入图2所示的设置，其次添加*康ModbusRTU,如找不到可在设备管理中的通用设备—ModBusRTU中添加，双击并进入图3所示界面，增加设备通道，根据表3，要读取温度值，其起始地址为04H，根据MODBUS通信规约，在主站发送数据时要加1，因此读取地址从05开始，如图4所示。此外根据表3，温度的通信值为16位整数，为实际温度值的十倍，因此要显示正确温度的话，需要进行处理。本文是利用窗口属性里的循环脚本功能实现的。
图2通用串口父设备设置
图3 ModbusRTU设置
触摸屏界面如图4所示。
图4触摸屏界面
4安科瑞无线测温监控系统及在线测温产品介绍
4.1概述
开关柜温度在线监测系统是基于470MHz无线测温技术开发的针对开关柜进行测温的系统，可对开关柜分别为母线排、上下触头、电缆接头，柜体表面等部位温度进行实时监测，方便运维人员及远程监控中心掌握现场设备运行情况。
4.2应用场所
变电所，配电室，箱变等
配电室箱变数据中心机房
4.3系统架构
开关柜无线测温系统由无线温度传感器、测温通讯终端（温度显示仪）、温度监测预警工作站三部分组成，
4.4系统功能
4.4.1实时监测
Acrel-2000T无线测温监控软件人机界面友好，能够以配电一次图的形式直观显示各测温节点的温度数据及有关故障、告警等信息。
4.4.2温度查询
温度历史曲线（1分钟、5分钟、60分钟可选）：
4.4.3运行报表
查询各回路设备运行温度报表。
4.4.4实时报警
壁挂式无线测温监控设备具有实时报警功能，设备能够对温度越限等事件发出警告。设备提供以下几种告警方式：
1）弹出事件报警窗口。
2）实时语音报警功能，能够对所有事件发出语音告警。
3）短信警告。可以向指定手机号码发送告警信息短信（需选配短信猫）。
4.4.5历史告警查询
Acrel-2000T无线测温监控系统能够对所有告警事件记录进行存储和管理，方便用户对系统和告警等事件进行历史追溯，查询统计、事故分析。
4.4.6用户权限管理
Acrel-2000T无线测温监控系统为保障系统安全稳定运行，设置了用户权限管理功能。通过用户权限管理能够防止未经授权的操作（如数据库修改等）。可以定义不同级别用户的登录名、密码及操作权限，为系统运行、维护、管理提供可靠的安全保障。
4.4.7定值设置
用于修改高温定值、超温定值。
WEB，手机APP（可选）：
通过网址和手机APP展示页面显示变电站数量、变压器数量、监测点位数量等概况信息，设备温度、通信状态，用电分析和事件记录。
4.5.产品选型
4.5.1无线测温传感器选型
4.5.2收发器选型
4.6典型配置方案
4.6.1高低压柜内电气接点无线测温（单柜就地显示）
a）配置方案
说明：ARTM-Pn通过RS485接口连接ATC实现开关柜温度集中显示，可接收60只无线温度传感器ATE100/100M/200/400/100P/200P。
b）安装实例
4.6.2高压柜内电气接点无线测温带操显功能（单柜就地显示）
a）配置方案
说明：ASD320通过RS485接口连接ATC实现开关柜温度集中显示，可接收12只无线温度传感器ATE100/100M/200/400/100P/200P。
b）安装实例
ASD320ATE200触头测温ATE400母排测温ATE100M柜体测温
4.6.3高低压柜内电气接点无线测温（集中就地显示/就地无显示）
a）配置方案
说明：触摸屏通过RS485接口连接ATC实现开关柜温度集中显示，可接收240只无线温度传感器ATE100/100M/200/400/100P/200P。如果现场不需要就地显示，可以直接通过ATC的RS485接口，把数据传送到值班室的远程温度监控系统。
b）安装实例
ATP070ATCATE200接点测温ATE200电容器表面测温
4.6.4就地壁挂式集中显示方案（适用于改造，不方便在柜子上加装显示屏的现场）
方案一：Acrel-2000T/A就地集中显示：
说明：Acrel-2000/A通过RS485接口连接ATC实现开关柜温度集中显示，可接收240只无线温度传感器ATE100/100M/200/400/100P/200P。
方案二：Acrel-2000T/B就地集中显示：
说明：Acrel-2000T/B不仅可以通过RS485连接多种ATC收发器接收所有型号传感器实现集中显示，还可以通讯连接配电室内无线测温相关就地显示装置实现集中显示，同时还可以连接配电室内智能操控、微机保护、电力仪表等电力监控设备进行监测。
4.6.5低压电气接点有线测温、变压器绕组测温
a）配置方案
说明：ARTM-8温度巡检仪可配8路Pt100传感器，有线连接，Pt100传感器客户自配，测量低压电气接点时Pt100传感器需做好绝缘处理。
b）安装实例
5结束语
本文介绍了基于MODBUS和MCGS组态软件的煤矿井下高防开关无线测温系统。系统能够实时监测高防开关内动静触点的温度，同时具备故障报警功能。本系统具有结构简单、可靠性高、功能齐全等特点，其应用能够大大提高高防开关运行的安全可靠性，具有良好的推广性。
参考文献
[1]余洋，徐鹏鹏，庞志国.煤矿井下高防开关无线测温系统.
[2]安科瑞用户变电站综合自动化与运维解决方案.2021.02月版.
[3]安科瑞企业微电网设计与应用手册.2020.06月版.
作者简介：王蒙蒙，女，本科 安科瑞电气股份有限公司，主要研究方向为智能电网供配电
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