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【函授论文】浅论基于SAW技术的高压电力设备运行温度在线监控及分析系统(论文选题)

星级: ★★★★ 期刊: 《中国高新技术企业·上旬刊》作者: 王伟浏览量:1999 论文级别:热门本章主题:温度和设备原创论文: 5156论文网更新时间:12-24审核稿件编辑:Basil本文版权归属:www.5156chinese.cn 分享次数:3933 评论次数: 3184

导读:现在请大家一起欣赏本篇文章温度和设备专业方面的毕业论文范文,为广大学生们写作毕业论文是提供参考帮助。

(浙江省电力物资供应公司,浙江 杭州 310003)

摘要:文章介绍了一种基于声表面波(SAW)的高压电力设备运行温度可视化在线监测及分析系统.系统综合利用SAW传感技术、可视化技术、数据仓库技术,以设备运行温度数据为基础,整合电网信息资源,对温度及相关信息进行展现和综合分析,从而实现温度监测数据更大的价值,对智能电网的建设具有重要的意义.

关键词:高压测温;SAW;可视化;智能电网

中图分类号:TM764 文献标识码:A 文章编号:1009-2374(2013)10-0107-02

1 概述

随着国民经济和社会的快速发展以及人民生活水平的不断提高,全社会对安全、经济、优质用电的要求越来越高,电力系统的安全和稳定运行关系到整个国民经济的发展和人民生活的稳定.

电力系统中数量众多的电力设备长期工作于高电压和大电流状态,高负荷及一些设备缺陷导致设备部件的温度异常升高.其运行温度如无法实时监测和及时控制很可能最终导致事故发生.据国家电力安全事故通报统计,我国每年仅发生在电站的电力事故,40%是由高压电气设备过热所致.因此,电力设备运行温度在线监测越来越受到认可和重视,实现温度在线监测是保证设备安全运行的重要手段.

设备运行温度是表征电力设备运行状态的重要参数,同时也是设备制造、环境污染、设备老化、触点氧化、内部故障、过电流等各种因素影响的综合反映.因此,通过建立统一的电力设备运行温度数据仓库,以设备运行温度数据为基础,整理电网的其他信息资源,可实现温度监测数据的综合利用,辅助实现设备状态评估及检修、电网负荷分析、运行决策等高级应用.从而更加有力地保障电力系统安全运行,提高电力电网的运营效率.

2 现有温度传感技术分析

电力设备温度异常在线监测的主要困难在于:发热点通常处在高电位的位置,普通的温度传感方法受到限制;电力设备有大量的发热点需要监测,其设备结构、运行环境各异,因此对传感器本身的结构、安装方式、安全性、稳定性和维护性都提出了极高的要求.

目前用于电力系统的测温解决方案有如下三种:

2。1 光纤测温

采用光导纤维传输温度信号,具有优异的绝缘性能,能够隔离开关柜内的高压,因此光纤温度传感器能够直接安装到开关柜内的高压触点上.然而,光纤具有易折、易断、不耐高温等特性.灰尘积累后易导致光纤沿面放电从而使绝缘性降低,且受开关柜结构影响,在柜内布线难度较大.

2。2 红外测温

非接触式测温,易受环境及周围的电磁场干扰.探头必须与被测物体保持一定的安全距离,并需要正对被测物体的表面,开关柜内的空间非常狭小,安装难度极大.同时,要求被测量点能够在视野内并无遮掩,也限制了它在一些特定环境中的使用.

2。3 无线测温

采用电池或小CT取能为温度传感器供电.电池供电方式由于电池容量的限制,温度采样周期较长,无法实现真正的实时监测.电池的周期性更换也带来较高的维护成本.电池在夏季抗高温能力较差且存在一定的安全隐患;而小CT取能则存在若接头电流较小,电能无法取出,传感头停止工作,若接头电流较大,则容易烧坏小CT直至烧坏传感头.同时传感器体积较大,安装难度较高.

3 基于SAW的无线无源温度传感技术

本系统SAW传感器的基本原理是利用晶体材料的谐振频率与基片的温度有关,而且谐振频率的改变随温度的改变在一定温度范围内呈非常线性的

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关系.

传感器的温度采集过程包括如下步骤:

(1)无线采集器通过天线发射无线射频信号作为传感器激励信号.

(2)传感器天线接收该无线射频信号,通过叉指换能器的逆压电效应在基片表面激活一个声表面

基于SAW技术的高压电力设备运行温度在线监控及分析系统
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波.声表面波沿基片传播,被左右两个周期性反射栅反射形成谐振.该谐振器的谐振频率与基片的温度有关.叉指换能器通过压电效应将声表面波转变成应答的无线射频信号输出.

(3)返回的无线射频信号被采集器天线接收,通过测量无线射频信号的频率变化即可得到温度值.

4 系统组成及技术特点

温度在线监测及分析系统由温度传感装置、IED单元及后台监控分析系统组成.

(1)温度传感器无线电源,体积小,可以很方便地安装于设备被测点上,准确地测量设备运行温度的变化.传感器天线与采集器天线之间无线数据传输,空气高压隔离,安全性能好.且由于射频信号具有一定的穿透绕射能力,可广泛用于测量可视范围内、存在障碍物及隔离空间内的各种物体温度.同时,温度传感信号的转换和传输过程都在传感器内部完成,传感器与采集器之间的无线射频信号仅完成转换后的温度数字信号的传输.因此,环境温度变化、光线变化、柜内局部温差引起的热流、空气中水分、被测物表面灰尘堆积、空气中灰尘环境因素不会对无源无线温度传感器的温度测量可靠性造成影响,测量可靠性极高.

(2)IED单元是无源无线温度在线监测系统的核心设备,负责统一进行对本区域内所有被测设备温度信息的采集、分析、存储管理、温度告警、数据转发、参数设置及协议转换.支持IEC 61850等标准协议,可以非常方便、直接地接入后台监控系统.

(3)温度在线监控及分析系统.

数据获取及数据管理:获取本系统无源无线温度测量装置测量的温度信息;集成网内所有温度在线监测系统的数据,纳入数据仓库的统一管理;通过数据接口获取其他相关数据,如:电网负荷、设备其他运行状态数据等;对各类离散的原始数据进行必要的清洗、转换、加载,使之成为后续分析的有效数据.

首先,可视化展现.

设备信息展现:对被测电力设备在电网中的位置、外形、内部结构、测温点安装位置提供可视化展现.

温度及其他实时数据展现:对电力设备的运行实时温度数据、历史温度数据、电网负荷、环境温度等相关数据提供可视化展现.如:提供温度热谱图,在线路图上根据热谱图可以很直观地获得电网各个位置上设备的运行温度状况,便于运行管理人员进行全局掌握,同时对运行温度较高的设备进行跟踪观察.

其次,可视化监测预警.

建立温度参数的预警及报警数据库,并自动对采集到的温度信息进行判断,按照系统预定的规则,分不同的级别和类型,以各种方式进行预警和报警,如推屏、声光、短信等.同时利用三维图表、曲线、虚拟仪表、动画等多种形式,实现预警和报警的多维可视化.一种典型的可视化预警展现方式.每台

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设备运行温度用三维棒图进行表示,总高表示设备温度的最大限值,下部高度表示当前设备运行的温度.一旦运行温度越过最大值一定时间,系统会以特殊颜色表示越限情况.

最后,数据分析及辅助决策.

采用商业智能技术对数据仓库中各类原始数据的关联性、发展变化规律进行分析,结合负荷数据及其他相关在线监测数据,实现设备温升与线路负荷的对比、开关柜内部温度场分析等功能,提供设备运行温度的预测、负荷分析,提供运行控制策略、状态检修策略等辅助决策支持.例如,将设备运行温度异常的处理方案分为继续运行、观察运行、件事运行、停止运行等.

5 结语

高压电力设备运

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行温度在线监控及分析系统不仅有效地解决了电力设备接触部位无法实时监测的问题,做到对电力设备的在线监测,防止由于多种原因在负荷变化时引起设备过热,造成设备损坏.同时,系统建立了电力设备运行温度数据仓库,实现综合分析和决策支持等高级应用,从而实现温度监测数据更大的价值.在电力系统变电站普遍实行无人值班的新体制下,高压电力设备运行温度在线监测及分析系统有效地提高了电网运行的可靠性、安全性.促进了电力系统在线监测及智能分析技术的完善和发展.

[ 参考文献 ]

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