Anwendung eines drahtlosen Temperaturmesssystems in elektrischen Hochspannungsgeräten von Kohlebergwerken

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Abstrakt: Mit der kontinuierlichen Entwicklung der Sozialwirtschaft bewegt sich das Energiesystem in Richtung Hochspannung und hoher Kapazität. Neue Technologien und Geräte des Energiesystems entstehen in einem endlosen Strom, und die Stromübertragungskapazität verbessert sich weiter. Allerdings führt die Hochspannungslast, die von elektrischen Hochspannungsgeräten getragen wird, auch zu einem eigenen Temperaturanstieg, der die Stabilität gefährdet des Stromnetzes. Die Gerätetemperatur ist zu einem wichtigen Parameter für den stabilen Betrieb von Stromübertragungsgeräten im aktuellen Stromnetz geworden. Basierend auf den Gründen für den Temperaturanstieg elektrischer Hochspannungsgeräte analysiert dieser Artikel die Struktur und Anwendung des drahtlosen Temperaturmesssystems. analysiert die Vor- und Nachteile seiner Anwendung und liefert Anwendungsbeispiele als Referenz für den stabilen Betrieb und die Entwicklung des Energiesystems unseres Landes.

Stichwort: Drahtloses Temperaturmesssystem; elektrische Hochspannungsgeräte; Vorteile und Nachteile

Die elektrischen Hochspannungsgeräte im Stromnetz unseres Landes verfügen über eine Vielzahl von Anschlusspunkten, wie z. B. isolierte Schaltverbindungen, Sammelschienenknoten usw. Aufgrund von Qualitätsproblemen im Herstellungs- oder Sicherheitsprozess weisen viele Geräte schlechte Kontaktprobleme auf und a Während des Gebrauchs entsteht ein großer Widerstand, der zu Problemen mit dem Temperaturanstieg führt.

1. Gründe für den Temperaturanstieg elektrischer Hochspannungsgeräte

Die Anwendung des Temperaturmesssystems ist untrennbar mit der Analyse der Ursache des Temperaturanstiegsproblems verbunden. Das erste sind die Qualitäts- und Installationsprobleme der elektrischen Hochspannungsgeräte selbst, insbesondere an den Verbindungen der Gerätebolzen. Ob die Verbindungspunkte aufeinandertreffen Die Standards und ob die Dichtheit den Standards entspricht, wirken sich alle auf die Stärke des Widerstands aus. Bei vielen Geräteverbindungen treten bei der Installation Probleme mit Unebenheiten und Unebenheiten auf. Unzureichendes Schleifen führt auch zu erhöhtem Widerstand und schlechtem Kontakt, was die Verwendung der Geräte beeinträchtigt und das Problem des Temperaturanstiegs offensichtlich macht. Zweitens führt unvorsichtiger Schutz beim Transport elektrischer Hochspannungsgeräte zu Stößen, was zu einer Verformung der Verbindungspunkte führt oder wichtige Teile, was zu einem schlechten Kontakt führt. Drittens ist die Metalloberfläche von elektrischen Hochspannungsgeräten selbst anfällig für Korrosion oder Oxidationsreaktionen, und Probleme auf der Oberfläche des Geräts wirken sich auch auf den Kontakt des Geräts aus. Die schlechte Arbeitsumgebung einiger elektrischer Geräte, wie hohe Temperaturen, Regen, Schnee und starker Wind, beschleunigt die Alterung des Geräts selbst und führt zu ernsthaften Problemen mit dem Temperaturanstieg. Viertens beeinflussen äußere Faktoren den schlechten Kontakt am Anschluss des Geräts . Viele Gerätebetriebsstandorte sind relativ kompliziert, und auch verschiedene Zusammenhänge wie Installation, Verwendung und Wartung der Geräte sind fehleranfällig, was zu einem schlechten Kontakt vieler Kabelanschlüsse und Trennschalter sowie zu ernsthaften Problemen mit dem Temperaturanstieg führt. Fünftens ist die Ausrüstung unter hoher Lastdruck über längere Zeit. Die elektrische Hochspannungsanlage selbst übernimmt die Übertragung und Anwendung von Hochspannungsstrom. Sobald der Strom zu groß ist und die Belastbarkeit des Geräts überschreitet, steigt in Verbindung mit der thermischen Wirkung des Stroms selbst die Temperatur des Geräts schnell an.

Im tatsächlichen Gerätebetrieb treten die oben genannten fünf Probleme an den Verbindungsstellen von Leistungsschaltern, Trennschaltern, Kabelverbindungen, Durchführungen und Sammelschienen usw. auf. Diese Bereiche weisen viele Fehler auf und sind anfällig für Temperaturanstiegsprobleme. Bei der täglichen Inspektion und Wartung sollte sich das Personal auf Inspektion und Wartung konzentrieren. Während der Inspektion der Ausrüstung kann die Temperaturmessung des Geräts nicht nur den Status des Geräts während des Gebrauchs erfassen, sondern auch die übermäßige Wärmeentwicklung durch schlechte Geräte rechtzeitig erkennen Kontakt oder übermäßige Belastung. Im geladenen Zustand ist es aufgrund des Einflusses von Strom und Wärme normal, dass die Innentemperatur höher ist als die Außentemperatur, aber die Wärmeänderung ist auf den Ausfall des Geräts selbst oder übermäßige Belastung zurückzuführen genau zu überwachen. Dieses Temperaturanstiegsproblem verschlimmert die Alterung der Ausrüstung, verringert dadurch die Lebensdauer der Ausrüstung und kann sogar zum Durchbrennen der Ausrüstung führen. Daher ist es unbedingt erforderlich, ein Temperaturmesssystem für elektrische Hochspannungsgeräte einzusetzen.

In China sind die am häufigsten verwendeten Temperaturmessmethoden für Hochspannungsanlagen die Temperaturanzeige-Wachschip-Methode, die Infrarot-Temperaturmessmethode, die Glasfaser-Temperaturmessmethode und das drahtlose Temperaturmesssystem. Sowohl die Temperaturanzeigemethode als auch das Infrarot-Thermometer werden manuell bedient , und die Daten können nicht in Echtzeit erfasst werden. Durch die Glasfasermessung können Echtzeit-Messergebnisse erzielt werden. Bei Hoch- und Niederspannung können Umweltfaktoren jedoch nicht vollständig isoliert werden und die Anforderungen der elektrischen Instrumentierungsspezifikationen für Hochspannungsinstrumente können nicht erfüllt werden. Darüber hinaus gibt es bei der Installation im Schrank auch große Hindernisse für die Installation, da beispielsweise die Glasfaser nicht hochtemperaturbeständig ist und die Verkabelung schwierig ist. Die vorhandene Technologie zur drahtlosen Temperaturmessung basiert hauptsächlich auf dem aktuellen drahtlosen Übertragungsmodus um die Verbindungs- und Befestigungsprobleme der Primär- und Sekundärschleifen zu überwinden und so die Sicherheit bei der Nutzung von Hochspannungsstrom zu verbessern.

2. Analyse der Struktur und Geräteanwendung drahtloser Temperaturmesssysteme

Der Aufbau des drahtlosen Temperaturmesssystems kann in den Temperatursensorteil und den Teil zur Anzeige und Analyse der Temperaturüberwachungsergebnisse sowie in die Hardware und Software des Systems unterteilt werden. Die Struktur des drahtlosen Temperaturmesssystems für Hochspannungsstrom Geräte, wie in Abbildung 1 dargestellt, werden normalerweise mit Temperatursensoren an der Verbindungsstelle von Schaltschränken, Kabelverbindungen, Sicherungen usw. installiert. Um die Genauigkeit der Messung sicherzustellen, befindet sich der Sensor normalerweise an der gleichen Spannungsposition wie das Prüfobjekt. Anschließend wird das gesammelte Signal mithilfe drahtloser Technologie übertragen und angezeigt. Um die Sicherheit der Temperaturmessung zu gewährleisten, sind die Hochspannungs- und Niederspannungs-Arbeitsteile isoliert, um Leckagen und andere Unfälle zu verhindern. Normalerweise sind mehrere Kanäle auf der Außenfläche vorgesehen der Arbeitsausrüstung zur Echtzeitüberwachung und Datenverarbeitung mehrerer Standorte. Anschließend werden die vom Empfänger empfangenen Daten über die serielle oder parallele Schnittstelle an den Computer übertragen und von dem vorprogrammierten Programm analysiert und verarbeitet.

Abbildung 1 Schematische Darstellung des Aufbaus des drahtlosen Temperaturmesssystems für Hochspannungsanlagen

2.1 Temperatursensor

Die Funktion des Temperatursensors besteht darin, das Temperatursignal in ein elektrisches Signal umzuwandeln. Normalerweise wird ein Pt100-Thermoelementmessgerät verwendet, dessen Messgenauigkeit 0,1 Grad Celsius erreichen kann. Es kann auch ein Nullfluss-Miniaturstromsensor verwendet werden, der ebenfalls einen hohen Anwendungswert hat. Technisch gesehen wählt der Magnetsensor verlustarmes Permalloy als Eisenkern und nutzt spezielle Unterdrucktechnologie und Schutzmittel, um eine automatische Kompensation zu realisieren Eisenkern, so dass sich der Eisenkern im idealen Betriebszustand eines magnetischen Nullflusses befindet. Zusätzlich zum Temperaturmessgerät umfasst der drahtlose Temperatursensor auch eine Stromversorgung, einen Messkreis, einen Logiksteuerkreis und einen Funkkommunikationskreis mit einer bestimmten Frequenz. Um sich an höhere Arbeitsbedingungen anzupassen, ist es im Allgemeinen in Hochtemperatur- und Hochdruck-Schrumpfschläuchen verpackt und verfügt über bestimmte wasser- und staubdichte Eigenschaften, um eine langfristige Nutzung zu gewährleisten. Seit dem Arbeitsbereich Da drahtlose Temperaturmessgeräte normalerweise klein sind, sollte ihre Größe so weit wie möglich reduziert werden, um den Arbeitsbedingungen während des Gebrauchs gerecht zu werden. Bei Verwendung eines Temperatursensors kann ein hitzebeständiger Klebedraht oder eine Klebetechnologie verwendet werden, um das wärmeempfindliche Element zu verbinden Es sollte jedoch darauf geachtet werden, dass die Kontaktpunkte nahe beieinander liegen, um Messfehler zu vermeiden. Der drahtlose Temperatursensor sollte über einen großen linearen Arbeitsbereich verfügen. Normalerweise wird ein Temperatursensorelement von -55 bis 130 Grad Celsius ausgewählt, und der Temperatursensor wird entsprechend den Anforderungen an Messgenauigkeit und Messfehler unter verschiedenen Arbeitsbedingungen ausgewählt.

2.2 Drahtloser Temperaturdetektor

Das drahtlose Temperaturdetektorsystem verfügt über mehrere Empfangskanäle, die mehrere verschiedene Messpunkte in Echtzeit verarbeiten und anzeigen können. Der drahtlose Temperaturdetektor verfügt über Beurteilungs- und Fehlerbehandlungsfunktionen. Das Personal legt vorab eine Sicherheitszone fest und die gesammelten Informationen werden vom drahtlosen Temperaturmelder mit dem eingestellten Schwellenwert verglichen. Wenn die Temperatur den Schwellenwert überschreitet, gelangt sie in das Fehlerverarbeitungsmodul, gibt den Warntext aus und gibt eine Reihe von hohen und niedrigen Pegeln aus, um das Alarmsignal und den Alarmton zu starten. Zusätzlich zu den grundlegenden Erkennungs- und Alarmfunktionen wird die drahtlose Temperatur angezeigt Der Detektor verfügt auch über die Fähigkeit, Informationen zu übertragen. Es kann über eine Datenleitung oder einen Kommunikationschip mit serieller/paralleler Schnittstelle an einen Computer angeschlossen werden, und Mitarbeiter können mehrere Schalter und Kontaktteile in Echtzeit überwachen und ihren Betriebsstatus kontrollieren, um bestehende Sicherheitsprobleme rechtzeitig zu erkennen.

2.3 Echtzeit-Temperaturüberwachungssystem

Im Vergleich zu den oben genannten Hardware-Einrichtungen wie Sensoren und Detektoren ähnelt das Echtzeit-Temperaturüberwachungssystem eher dem Softwaresystem im drahtlosen Temperaturmesssystem. Das Echtzeit-Temperaturüberwachungssystem ist die Integration der gesamten drahtlosen Temperatur Messhardwarebetrieb, Datenverarbeitung, Signalerfassung und andere Funktionen. Es kommuniziert mit dem Personal über die Client-Schnittstelle und lädt Anweisungen hoch und gibt sie aus. Um die Arbeitsintensität der Bediener zu verringern, haben technische Mitarbeiter ein Echtzeit-Temperaturüberwachungssystem entwickelt, das der obigen Beschreibung entspricht, um die Temperatur zu analysieren und zu verarbeiten Messergebnisse des Hardwareteils. Das Echtzeit-Temperaturüberwachungssystem verfügt über die Funktionen Temperaturanzeige, Datenspeicherung, Analyse und Vergleich historischer Daten, Fehlerwarnung, Fehleranalyse, Analyse des Gerätebetriebsstatus usw. und kann integriert und ergänzt werden die Funktionen des Hardwareteils. Beim Entwurf des Echtzeit-Temperaturüberwachungssystems können einige modulare Entwurfsmethoden für die redundante Datenverarbeitungsarbeit verwendet werden, und jede Moduleinheit wird entsprechend der Funktion zerlegt und die Daten werden gespeichert und nach Kategorien verarbeitet. Diese modulare Designmethode kann die Anwendbarkeit und Sicherheit des Echtzeit-Temperaturüberwachungssystems erhöhen. Das Echtzeit-Temperaturüberwachungssystem kann technische Mitarbeiter dabei unterstützen, große Datenmengen zu sammeln, zu extrahieren, zu vergleichen und zu analysieren, und kann verschiedene anormale Zustände in Echtzeit entsprechend den unterschiedlichen Temperaturen verschiedener Geräte melden, um den normalen Betrieb verschiedener Geräte sicherzustellen. Gleichzeitig verfügt das Echtzeit-Temperaturüberwachungssystem auch über eine gute mathematische Betriebs- und Visualisierungsleistung, die die Daten eines bestimmten Zeitraums als Diagramm anzeigen und die Daten markieren kann, um die spätere Wartung zu erleichtern.

3. Vor- und Nachteile eines drahtlosen Temperaturmesssystems für elektrische Hochspannungsgeräte

3.1 Technische Vorteile eines drahtlosen Temperaturmesssystems für elektrische Geräte

Mit der Weiterentwicklung von Wissenschaft und Technologie wurde das drahtlose Temperaturmesssystem zahlreichen Upgrades und Aktualisierungen unterzogen, seine Leistung wurde immer stärker und die Temperaturüberwachung wurde immer genauer. Der aktuelle Energieaufbau erfordert dies vom drahtlosen Temperaturmesssystem Dies gilt insbesondere für elektrische Hochspannungsgeräte. Das drahtlose Temperaturmesssystem wird auch ständig an den Einsatz elektrischer Hochspannungsgeräte angepasst. In Bezug auf den Signalempfang erweitert das drahtlose Temperaturmesssystem eine höhere Signalfrequenz basierend auf den Eigenschaften elektrischer Hochspannungsgeräte, die eine gute Stabilität aufweisen und wird nicht leicht durch äußere Faktoren gestört. Bei der Signalübertragung wird drahtlose Kommunikationstechnologie verwendet, die relativ einfach ist, einen geringen Energieverbrauch und geringe Kosten aufweist und entsprechend den empfangenen Daten analysiert und verarbeitet werden kann, und der Arbeitsstatus des Instruments kann sein Überwachung in Echtzeit, ohne durch wetterbedingte Einschränkungen beeinträchtigt zu werden. Die Temperatur des Instruments kann in Echtzeit überwacht werden, um eine verpasste Erkennung zu vermeiden. Gleichzeitig kann der Übertemperaturalarm des Geräts entsprechend den Bedürfnissen des Benutzers eingestellt werden und der Bediener kann durch Ton und Signal an den spezifischen Gerätestandort erinnert werden.

3.2 Unzureichende Anwendung des drahtlosen Temperaturmesssystems in elektrischen Geräten

Die Temperaturmessung von elektrischen Hochspannungsgeräten mithilfe des drahtlosen Temperaturmesssystems verringert die Inspektionsarbeitsintensität von Umspannwerksbetreibern und verbessert gleichzeitig die Sicherheitsleistung der Geräte. Allerdings weist das drahtlose Temperaturmesssystem auch gewisse Mängel auf Tatsächliche Verwendung. Erstens handelt es sich bei dem drahtlosen Temperaturmesssystem um eine aktive Technologie, die eine eingebaute Batterie zur Stromversorgung benötigt. Wenn die Batterie erschöpft ist, schaltet sich das drahtlose Temperaturmesssystem automatisch ab, und das Personal kann die Temperatur des Geräts nicht sehen und kann die Verbindung nur wiederherstellen, indem es die Leitung zum Ersetzen der Batterie trennt, wodurch die Anzahl der Schaltvorgänge sinkt Betriebe und ungeplante Stromausfälle im Umspannwerk nehmen stark zu. Um dieses Problem zu lösen, können wir die Technologie verbessern, die eingebaute Batterie durch eine passive Stromversorgung ersetzen und die vom Festpunktstrom erzeugte elektromagnetische Welle als Stromquelle nutzen Leistung, so dass die Zuverlässigkeit des gesamten Systems verbessert wurde. Zweitens fallen einige Temperaturkontrollanzeigen des Stromversorgungsgeräts in praktischen Anwendungen häufig aus. Es wird vorläufig davon ausgegangen, dass die Batterie des drahtlosen Temperaturmesssensors nicht ausreicht. Nach dem Stromausfall und dem Austausch des drahtlosen Temperaturmesssensors besteht dieses Phänomen weiterhin. In diesem Fall ist es erforderlich, den Standort zu erkennen, die Installation des Empfangsendes zu debuggen und den Abstand zwischen dem Temperaturmesspunkt und der drahtlosen Temperatur zu verkürzen Messsystem und vermeiden Sie diese Situation. Darüber hinaus kann der drahtlose Temperatursensor mit seiner eigenen aktiven Technologie die Batterie nicht ersetzen. Wenn festgestellt wird, dass die Batterie nicht ausreicht, muss der Funksensor ausgetauscht werden. Dies erhöht nicht nur die Wartungskosten des Instruments, sondern führt auch zu einem Ressourcenverbrauch der Ausrüstung.

4. Anwendungsbeispiele für drahtlose Temperaturmesssysteme

Im Vergleich zur ausländischen drahtlosen Temperaturmesssystemtechnologie hinkt die Entwicklung der inländischen Temperaturmesstechnologie relativ hinterher, aber aufgrund der kontinuierlichen Aufmerksamkeit der inländischen Industrie in den letzten Jahren wurden die Investitionen, Arbeitskräfte und materiellen Ressourcen in diesem Bereich verbessert. In der Energiewirtschaft gibt es viele Hilfsgeräte, insbesondere Überwachungsgeräte für den Strombetrieb. Das heißt, wenn die Leitung eine bestimmte Last oder eine hohe Temperatur erreicht, stoppt das Gerät automatisch die Stromversorgung, um Unfälle zu vermeiden. Diese praktischen neuen Produkte sind Wird hauptsächlich in elektrischen Hochspannungsgeräten verwendet und ihre Schnittstellen sind vorinstalliert und können nicht ausgetauscht werden. Obwohl dadurch die Widerstandserzeugung bis zu einem gewissen Grad verringert wird, kann es aufgrund langfristiger Arbeiten leicht zu Ausfällen kommen, die zunehmen Der Widerstand des Geräts selbst wird beeinträchtigt und die Hitze während des Betriebs erhöht. Daher kann es über einen längeren Zeitraum leicht zu Sicherheitsunfällen kommen, die die Gesundheit von Personen und Eigentum gefährden. Als Reaktion auf diese Situation haben einige inländische Unternehmen drahtlose Temperaturmesstechnik bei der Stromerzeugung eingesetzt. Aufgrund der Beliebtheit dieser Technologie wird sie mittlerweile nicht nur in der Energiewirtschaft, sondern auch in anderen Branchen mit Temperaturanstiegsproblemen weit verbreitet eingesetzt.

5. Anwendungsszenarien

Das elektrische Kontakt-Online-Temperaturmessgerät eignet sich zur Temperaturüberwachung von Kabelverbindungen in Hoch- und Niederspannungsschaltschränken, Leistungsschalterkontakten, Messerschaltern, Hochspannungskabel-Zwischenköpfen, Trockentransformatoren, Niederspannungs- und Hochstromgeräten . Es kann potenzielle Sicherheitsrisiken verhindern, die durch übermäßigen Kontaktwiderstand und Erwärmung aufgrund von Oxidation, Lockerung, Staub und anderen Faktoren während des Betriebs verursacht werden. Dadurch wird die Gerätesicherheit verbessert, der Betriebsstatus der Geräte rechtzeitig, kontinuierlich und genau wiedergegeben und die Unfallrate der Geräte verringert.

6. Systemhardwarekonfiguration

7. Fazit

Aufgrund der kontinuierlichen Weiterentwicklung von Sensoren, drahtloser Datenkommunikation, Data Mining und anderen Technologien wird das Echtzeitüberwachungssystem der elektrischen Hochspannungstemperatur immer wissenschaftlicher. Mit der Anwendung und Verbreitung des drahtlosen Temperaturmesssystems ist auch die Energiewirtschaft unseres Landes stabiler und sicherer geworden, und ihr technologischer Fortschritt hat zur Entwicklung unseres Landes beigetragen.

Verweise:

[1] Acrel Enterprise Microgrid Design- und Anwendungshandbuch. Version 2022.05

Das Temperatur-Online-Überwachungssystem besteht hauptsächlich aus einem Temperatursensor und einer Temperaturerfassungs-/Anzeigeeinheit auf der Geräteebene, einem Edge-Computing-Gateway auf der Kommunikationsebene und einem Temperaturmesssystem-Host auf der Stationssteuerungsebene, um eine Online-Temperaturüberwachung zu realisieren wichtige elektrische Teile des Energieumwandlungs- und -verteilungssystems.