淺析煤礦井下高防開(kāi)關(guān)無(wú)線(xiàn)測溫系統解決方案 安科瑞 許敏

摘要：本文利用觸摸屏、表帶式無(wú)線(xiàn)測溫傳感器、無(wú)線(xiàn)測溫收發(fā)器，結合Zigbee射頻技術(shù)、MODBUS通信技術(shù)、計算機網(wǎng)絡(luò )技術(shù)設計了煤礦井下高防開(kāi)關(guān)的無(wú)線(xiàn)測溫系統。系統能夠實(shí)時(shí)監測高防開(kāi)關(guān)內各相動(dòng)靜觸頭的溫度。

關(guān)鍵詞：高防開(kāi)關(guān) 無(wú)線(xiàn)測溫 MODBUS

1引言

隨著(zhù)科技的發(fā)展，無(wú)線(xiàn)測溫技術(shù)在電力系統中的應用迅猛發(fā)展，已成為各種高壓設備安全運行的重要保障。然而，在煤礦領(lǐng)域，由于行業(yè)的特殊性，井下所有高壓開(kāi)關(guān)均為隔爆型，受安裝空間、干擾、行業(yè)規范等方面的影響，傳統的無(wú)線(xiàn)測溫技術(shù)無(wú)法直接應用于煤礦高壓開(kāi)關(guān)柜測溫。為此，本文設計了煤礦隔爆型高壓開(kāi)關(guān)無(wú)線(xiàn)測溫系統，順應了煤礦智能化發(fā)展的方向，解決了煤礦高壓測溫安全性的難題，實(shí)現了溫度的實(shí)時(shí)在線(xiàn)監測。從而有效防止火災事故的發(fā)生，保證高壓設備的安全運行，并為運行人員和管理決策層提供直接可靠的數據依據。

2系統設計

2.1系統需求

無(wú)線(xiàn)測溫系統應能連續監測高壓設備的運行溫度，可確定設備的過(guò)熱程度，當發(fā)生超溫時(shí)，系統能夠發(fā)出報警指示。

對于高防開(kāi)關(guān)測溫，一般每個(gè)高防開(kāi)關(guān)配一個(gè)無(wú)線(xiàn)測溫收發(fā)器，一套監測裝置可帶3至12個(gè)無(wú)線(xiàn)測溫傳感器。

所有的無(wú)線(xiàn)測溫收發(fā)器可通過(guò)標準RS485總線(xiàn)將數據傳至礦用本安型顯示控制器，實(shí)現就地監視與報警，并可通過(guò)本安顯示控制器接入工業(yè)以太網(wǎng)實(shí)現數據到地面的上傳。

2.2系統結構

系統整體結構如圖1所示，無(wú)線(xiàn)測溫傳感器固定在高防開(kāi)關(guān)三相動(dòng)觸頭上，內置紐扣電池，無(wú)線(xiàn)測溫收發(fā)器固定在高防開(kāi)關(guān)前面板，兩者之間采用Zigbee方式進(jìn)行無(wú)線(xiàn)通信。多個(gè)高防開(kāi)關(guān)內的無(wú)線(xiàn)測溫收發(fā)器組成RS-485串行總線(xiàn)接入一臺礦用本安型顯示控制器，顯示控制器的使用觸摸屏。

3軟件設計

3.1無(wú)線(xiàn)測溫收發(fā)器通信協(xié)議

本文采用的是安科瑞ATC200無(wú)線(xiàn)測溫收發(fā)器，支持標準MODBUS-RTU通信協(xié)議，讀取溫度數據的發(fā)送數據格式如

表1所示，返回響應數據格式如表2所示，通信地址表如表3 所示。

表1發(fā)送數據格式

表2響應數據格式

表3通信地址表

3.2觸摸屏的MODBUS通信

打開(kāi)MCGS嵌入版軟件后，新建工程選擇好對應觸摸屏型號，在設備窗口進(jìn)行設備組態(tài)，首先添加通用串口父設備，雙擊并進(jìn)入圖2所示的設置，其次添加莫迪康ModbusRTU,如找不到可在設備管理中的通用設備—ModBusRTU中添加，雙擊并進(jìn)入圖3所示界面，增加設備通道，根據表3，要讀取溫度值，其起始地址為04H，根據MODBUS通信規約，在主站發(fā)送數據時(shí)要加1，因此讀取地址從05開(kāi)始，如圖4所示。此外根據表3，溫度的通信值為16位整數，為實(shí)際溫度值的十倍，因此要顯示正確溫度的話(huà)，需要進(jìn)行處理。本文是利用窗口屬性里的循環(huán)腳本功能實(shí)現的。

圖2通用串口父設備設置

圖3 ModbusRTU設置

觸摸屏界面如圖4所示。

圖4觸摸屏界面

4安科瑞無(wú)線(xiàn)測溫監控系統及在線(xiàn)測溫產(chǎn)品介紹

4.1概述

開(kāi)關(guān)柜溫度在線(xiàn)監測系統是基于470MHz無(wú)線(xiàn)測溫技術(shù)開(kāi)發(fā)的針對開(kāi)關(guān)柜進(jìn)行測溫的系統，可對開(kāi)關(guān)柜分別為母線(xiàn)排、上下觸頭、電纜接頭，柜體表面等部位溫度進(jìn)行實(shí)時(shí)監測，方便運維人員及遠程監控中心掌握現場(chǎng)設備運行情況。

4.2應用場(chǎng)所

變電所，配電室，箱變等

配電室箱變數據中心機房

4.3系統架構

開(kāi)關(guān)柜無(wú)線(xiàn)測溫系統由無(wú)線(xiàn)溫度傳感器、測溫通訊終端（溫度顯示儀）、溫度監測預警工作站三部分組成，

4.4系統功能

4.4.1實(shí)時(shí)監測

Acrel-2000T無(wú)線(xiàn)測溫監控軟件人機界面友好，能夠以配電一次圖的形式直觀(guān)顯示各測溫節點(diǎn)的溫度數據及有關(guān)故障、告警等信息。

4.4.2溫度查詢(xún)

溫度歷史曲線(xiàn)（1分鐘、5分鐘、60分鐘可選）：

4.4.3運行報表

查詢(xún)各回路設備運行溫度報表。

4.4.4實(shí)時(shí)報警

壁掛式無(wú)線(xiàn)測溫監控設備具有實(shí)時(shí)報警功能，設備能夠對溫度越限等事件發(fā)出警告。設備提供以下幾種告警方式：

1）彈出事件報警窗口。

2）實(shí)時(shí)語(yǔ)音報警功能，能夠對所有事件發(fā)出語(yǔ)音告警。

3）****警告?？梢韵蛑付ㄊ謾C號碼發(fā)送告警信息****（需選配****貓）。

4.4.5歷史告警查詢(xún)

Acrel-2000T無(wú)線(xiàn)測溫監控系統能夠對所有告警事件記錄進(jìn)行存儲和管理，方便用戶(hù)對系統和告警等事件進(jìn)行歷史追溯，查詢(xún)統計、事故分析。

4.4.6用戶(hù)權限管理

Acrel-2000T無(wú)線(xiàn)測溫監控系統為保障系統安全穩定運行，設置了用戶(hù)權限管理功能。通過(guò)用戶(hù)權限管理能夠防止未經(jīng)授權的操作（如數據庫修改等）?？梢远x不同級別用戶(hù)的登錄名、密碼及操作權限，為系統運行、維護、管理提供可靠的安全保障。

4.4.7定值設置

用于修改高溫定值、超溫定值。

WEB，手機APP（可選）：

通過(guò)****和手機APP展示頁(yè)面顯示變電站數量、變壓器數量、監測點(diǎn)位數量等概況信息，設備溫度、通信狀態(tài)，用電分析和事件記錄。

4.5.產(chǎn)品選型

4.5.1無(wú)線(xiàn)測溫傳感器選型

4.5.2收發(fā)器選型

4.6典型配置方案

4.6.1高低壓柜內電氣接點(diǎn)無(wú)線(xiàn)測溫（單柜就地顯示）

a）配置方案

說(shuō)明：ARTM-Pn通過(guò)RS485接口連接ATC實(shí)現開(kāi)關(guān)柜溫度集中顯示，可接收60只無(wú)線(xiàn)溫度傳感器ATE100/100M/200/400/100P/200P。

b）安裝實(shí)例

4.6.2高壓柜內電氣接點(diǎn)無(wú)線(xiàn)測溫帶操顯功能（單柜就地顯示）

a）配置方案

說(shuō)明：ASD320通過(guò)RS485接口連接ATC實(shí)現開(kāi)關(guān)柜溫度集中顯示，可接收12只無(wú)線(xiàn)溫度傳感器ATE100/100M/200/400/100P/200P。

b）安裝實(shí)例

ASD320ATE200觸頭測溫ATE400母排測溫ATE100M柜體測溫

4.6.3高低壓柜內電氣接點(diǎn)無(wú)線(xiàn)測溫（集中就地顯示/就地無(wú)顯示）

a）配置方案

說(shuō)明：觸摸屏通過(guò)RS485接口連接ATC實(shí)現開(kāi)關(guān)柜溫度集中顯示，可接收240只無(wú)線(xiàn)溫度傳感器ATE100/100M/200/400/100P/200P。如果現場(chǎng)不需要就地顯示，可以直接通過(guò)ATC的RS485接口，把數據傳送到值班室的遠程溫度監控系統。

b）安裝實(shí)例

ATP070ATCATE200接點(diǎn)測溫ATE200電容器表面測溫

4.6.4就地壁掛式集中顯示方案（適用于改造，不方便在柜子上加裝顯示屏的現場(chǎng)）

方案一：Acrel-2000T/A就地集中顯示：

說(shuō)明：Acrel-2000/A通過(guò)RS485接口連接ATC實(shí)現開(kāi)關(guān)柜溫度集中顯示，可接收240只無(wú)線(xiàn)溫度傳感器ATE100/100M/200/400/100P/200P。

方案二：Acrel-2000T/B就地集中顯示：

說(shuō)明：Acrel-2000T/B不僅可以通過(guò)RS485連接多種ATC收發(fā)器接收所有型號傳感器實(shí)現集中顯示，還可以通訊連接配電室內無(wú)線(xiàn)測溫相關(guān)就地顯示裝置實(shí)現集中顯示，同時(shí)還可以連接配電室內智能操控、微機保護、電力儀表等電力監控設備進(jìn)行監測。

4.6.5低壓電氣接點(diǎn)有線(xiàn)測溫、變壓器繞組測溫

a）配置方案

說(shuō)明：ARTM-8溫度巡檢儀可配8路Pt100傳感器，有線(xiàn)連接，Pt100傳感器客戶(hù)自配，測量低壓電氣接點(diǎn)時(shí)Pt100傳感器需做好絕緣處理。

b）安裝實(shí)例

5結束語(yǔ)

本文介紹了基于MODBUS和MCGS組態(tài)軟件的煤礦井下高防開(kāi)關(guān)無(wú)線(xiàn)測溫系統。系統能夠實(shí)時(shí)監測高防開(kāi)關(guān)內動(dòng)靜觸點(diǎn)的溫度，同時(shí)具備故障報警功能。本系統具有結構簡(jiǎn)單、可靠性高、功能齊全等特點(diǎn)，其應用能夠大大提高高防開(kāi)關(guān)運行的安全可靠性，具有良好的推廣性。