Penerapan sistem pengukuran suhu nirkabel pada peralatan listrik tegangan tinggi tambang batu bara

Telp: +86 18702111813 Surel: shelly@acrel.cn

Acrel Co,.Ltd.

Abstrak:Dengan terus berkembangnya ekonomi sosial, sistem tenaga listrik bergerak ke arah tegangan tinggi dan kapasitas tinggi. Teknologi dan peralatan baru sistem tenaga listrik muncul dalam aliran yang tak berujung, dan kapasitas transmisi daya terus meningkat. Namun, beban daya tegangan tinggi yang dibawa oleh peralatan listrik tegangan tinggi juga menjadikan kenaikan suhunya sendiri sebagai biang keladi yang mengancam stabilitas jaringan listrik. Suhu peralatan telah menjadi parameter penting untuk pengoperasian peralatan transmisi daya yang stabil di jaringan listrik saat ini. Berdasarkan alasan kenaikan suhu peralatan listrik tegangan tinggi, artikel ini menganalisis struktur dan aplikasi sistem pengukuran suhu nirkabel, menganalisis kelebihan dan kekurangan aplikasinya, dan memberikan contoh aplikasi untuk memberikan referensi bagi pengoperasian dan pengembangan sistem tenaga listrik negara kita yang stabil.

Kata kunci:Sistem pengukuran suhu nirkabel; peralatan listrik tegangan tinggi; kelebihan dan kekurangan

Peralatan listrik tegangan tinggi pada sistem kelistrikan di negara kita memiliki berbagai titik sambungan, seperti sambungan sakelar terisolasi, simpul busbar, dan lain sebagainya. Karena masalah kualitas pada proses pembuatan atau keamanan, banyak perangkat akan memiliki masalah kontak yang buruk dan akan menghasilkan resistansi yang besar selama penggunaan, sehingga mengakibatkan masalah kenaikan suhu.

1.Alasan kenaikan suhu peralatan listrik tegangan tinggi

Penerapan sistem pengukuran suhu tidak dapat dipisahkan dari analisis penyebab masalah kenaikan suhu. Yang pertama adalah masalah kualitas dan pemasangan peralatan listrik tegangan tinggi itu sendiri, terutama pada sambungan baut peralatan. Apakah titik sambungan memenuhi standar, dan apakah kekencangan memenuhi standar semuanya memengaruhi kekuatan resistansi. Banyak sambungan peralatan akan memiliki masalah yang tidak rata dan kasar selama pemasangan. Penggilingan yang tidak memadai juga akan menyebabkan peningkatan resistansi dan kontak yang buruk, yang akan memengaruhi penggunaan peralatan dan membuat masalah kenaikan suhu menjadi jelas. Kedua, perlindungan yang ceroboh selama pengangkutan peralatan listrik tegangan tinggi akan menyebabkan benturan, mengakibatkan deformasi titik sambungan atau bagian utama, sehingga mengakibatkan kontak yang buruk. Ketiga, permukaan logam peralatan listrik tegangan tinggi itu sendiri rentan terhadap reaksi korosi atau oksidasi, dan masalah pada permukaan peralatan juga akan memengaruhi kontak peralatan. Lingkungan kerja yang buruk dari beberapa peralatan listrik, seperti suhu tinggi, hujan, salju, dan angin kencang, akan mempercepat penuaan peralatan itu sendiri, yang menyebabkan masalah kenaikan suhu yang serius. Keempat, faktor eksternal memengaruhi kontak yang buruk pada sambungan peralatan. Banyak lokasi pengoperasian peralatan yang relatif rumit, dan berbagai tautan seperti pemasangan, penggunaan, dan pemeliharaan peralatan juga rentan terhadap kesalahan, yang mengakibatkan kontak yang buruk dari banyak konektor kabel dan sakelar isolasi, dan masalah kenaikan suhu yang serius. Kelima, peralatan berada di bawah tekanan beban tinggi untuk waktu yang lama. Peralatan listrik tegangan tinggi itu sendiri membawa transmisi dan penerapan listrik tegangan tinggi. Setelah arus terlalu besar dan melebihi daya dukung peralatan, ditambah dengan efek termal dari arus itu sendiri, suhu peralatan akan naik dengan cepat.

Dalam pengoperasian peralatan yang sebenarnya, lima masalah di atas akan terjadi pada sambungan pemutus sirkuit, pemutus arus, sambungan kabel, busing, dan busbar, dll. Area ini memiliki banyak kesalahan dan rentan terhadap masalah kenaikan suhu. Dalam pemeriksaan dan pemeliharaan harian, staf harus fokus pada pemeriksaan dan pemeliharaan. Selama pemeriksaan peralatan, pengukuran suhu perangkat tidak hanya dapat memahami status perangkat selama penggunaan, tetapi juga mendeteksi panas berlebih yang dihasilkan oleh kontak yang buruk atau beban yang berlebihan secara tepat waktu. Dalam keadaan terisi daya, karena pengaruh arus dan panas, wajar jika suhu internal lebih tinggi daripada dunia luar, tetapi perubahan panas karena kegagalan peralatan itu sendiri atau beban yang berlebihan perlu dipantau secara ketat. Masalah kenaikan suhu ini akan memperburuk penuaan peralatan, sehingga mengurangi umur peralatan, dan bahkan dapat menyebabkan peralatan terbakar. Oleh karena itu, sangat perlu untuk menerapkan sistem pengukuran suhu pada peralatan listrik tegangan tinggi.

Di Tiongkok, metode pengukuran suhu yang paling banyak digunakan untuk peralatan listrik tegangan tinggi adalah metode chip lilin tampilan suhu, metode pengukuran suhu inframerah, metode pengukuran suhu serat optik, dan sistem pengukuran suhu nirkabel. Baik metode tampilan suhu maupun termometer inframerah dioperasikan secara manual, dan datanya tidak dapat dikumpulkan secara real time. Melalui pengukuran serat optik, hasil pengukuran real-time dapat diperoleh. Namun, dalam kasus tegangan tinggi dan rendah, ia tidak dapat sepenuhnya mengisolasi faktor lingkungan, dan tidak dapat memenuhi persyaratan spesifikasi instrumentasi listrik untuk instrumen tegangan tinggi. Selain itu, saat memasang di kabinet, ada juga kendala besar pada pemasangannya karena masalah seperti serat optik tidak tahan terhadap suhu tinggi dan kabelnya sulit. Teknologi pengukuran suhu nirkabel yang ada terutama bergantung pada mode transmisi nirkabel saat ini untuk mengatasi masalah koneksi dan pemasangan loop primer dan sekunder, sehingga meningkatkan keamanan penggunaan daya tegangan tinggi.

2. Analisis struktur sistem pengukuran suhu nirkabel dan aplikasi peralatan

Komposisi sistem pengukuran suhu nirkabel dapat dibagi menjadi bagian sensor suhu dan bagian tampilan dan analisis hasil pemantauan suhu, serta perangkat keras dan perangkat lunak sistem.Struktur sistem pengukuran suhu nirkabel untuk peralatan listrik tegangan tinggi seperti yang ditunjukkan pada Gambar 1 biasanya dipasang dengan sensor suhu di persimpangan kabinet sakelar, sambungan kabel, sekring, dll. Untuk memastikan keakuratan pengukuran, sensor biasanya berada pada posisi tegangan yang sama dengan objek uji, dan kemudian sinyal yang dikumpulkan ditransmisikan dan ditampilkan menggunakan teknologi nirkabel.Untuk memastikan keamanan pengukuran suhu, bagian kerja tegangan tinggi dan tegangan rendah diisolasi untuk mencegah kebocoran dan kecelakaan lainnya.Biasanya, beberapa saluran disediakan pada permukaan luar peralatan kerja untuk pemantauan waktu nyata dan pemrosesan data di beberapa lokasi. Kemudian data yang diterima oleh penerima ditransmisikan ke komputer melalui port serial atau paralel, dan dianalisis dan diproses oleh program yang telah diprogram sebelumnya.

Gambar 1 Diagram skema struktur sistem pengukuran suhu nirkabel untuk peralatan listrik tegangan tinggi

2.1 Sensor suhu

Fungsi sensor suhu adalah mengubah sinyal suhu menjadi sinyal listrik. Biasanya, meter termokopel Pt100 digunakan, dan akurasi pengukurannya dapat mencapai 0,1 derajat Celcius. Sensor arus mini fluks nol juga dapat digunakan, yang juga memiliki nilai aplikasi tinggi. Secara teknis, sensor magnetik memilih Permalloy dengan kehilangan rendah sebagai inti besi, dan menggunakan teknologi tekanan negatif khusus dan sarana perlindungan untuk mewujudkan kompensasi otomatis untuk inti besi, sehingga inti besi berada dalam kondisi kerja ideal dengan fluks magnetik nol. Selain perangkat pengukur suhu, sensor suhu nirkabel juga mencakup catu daya, rangkaian pengukuran, rangkaian kontrol logika, dan rangkaian komunikasi radio pada frekuensi tertentu. Untuk beradaptasi dengan kondisi kerja yang lebih tinggi, umumnya dikemas dalam tabung susut panas suhu tinggi dan tekanan tinggi, dan memiliki sifat kedap air dan debu tertentu untuk memastikan penggunaan jangka panjang. Karena area kerja peralatan pengukur suhu nirkabel biasanya kecil, ukurannya harus dikurangi sebanyak mungkin untuk memenuhi kondisi kerja selama penggunaan. Saat menggunakan sensor suhu, kawat perekat tahan panas atau teknologi perekatan dapat digunakan untuk menggabungkan elemen peka panas dengan permukaan objek, tetapi harus diperhatikan untuk menjaga titik kontak tetap dekat untuk mengurangi pengukuran kesalahan.Sensor suhu nirkabel harus memiliki rentang kerja linier yang lebar. Biasanya, elemen penginderaan suhu -55~130 derajat Celsius dipilih, dan sensor suhu dipilih sesuai dengan persyaratan akurasi pengukuran dan kesalahan pengukuran dalam berbagai kondisi kerja.

2.2 Detektor Suhu Nirkabel

Sistem detektor suhu nirkabel memiliki beberapa saluran penerima, yang dapat memproses dan menampilkan beberapa titik pengukuran berbeda secara real time. Ada fungsi penilaian dan penanganan kesalahan dalam detektor suhu nirkabel. Zona keamanan ditetapkan terlebih dahulu oleh staf, dan informasi yang dikumpulkan dibandingkan dengan ambang batas yang ditetapkan oleh detektor suhu nirkabel. Jika suhu melebihi ambang batas, ia akan memasuki modul pemrosesan kesalahan dan mengeluarkan teks peringatan, dan mengeluarkan serangkaian level tinggi dan rendah untuk memulai sinyal dan suara alarm. Selain fungsi deteksi dan alarm dasar, detektor suhu nirkabel juga memiliki kemampuan untuk mengirimkan informasi. Ia dapat dihubungkan ke komputer melalui jalur data atau chip komunikasi port serial/paralel, dan karyawan dapat memantau beberapa sakelar dan bagian kontak secara real time, dan mengontrol status pengoperasiannya, sehingga dapat menemukan masalah keamanan yang ada pada waktunya.

2.3 Sistem pemantauan suhu waktu nyata

Dibandingkan dengan fasilitas perangkat keras yang disebutkan di atas seperti sensor dan detektor, sistem pemantauan suhu waktu nyata lebih condong ke sistem perangkat lunak dalam sistem pengukuran suhu nirkabel. Sistem pemantauan suhu waktu nyata adalah integrasi dari keseluruhan operasi perangkat keras pengukuran suhu nirkabel, pemrosesan data, pengumpulan sinyal, dan fungsi lainnya. Ini berkomunikasi dengan staf melalui antarmuka klien dan mengunggah dan mengeluarkan instruksi. Untuk mengurangi intensitas tenaga kerja operator, pekerja teknis telah mengembangkan sistem pemantauan suhu waktu nyata yang memenuhi uraian di atas, sehingga dapat menganalisis dan memproses hasil pengukuran suhu dari bagian perangkat keras. Sistem pemantauan suhu waktu nyata memiliki fungsi tampilan suhu, penyimpanan data, analisis dan perbandingan data historis, peringatan kesalahan, analisis kesalahan, analisis status operasi peralatan, dll., dan dapat mengintegrasikan dan melengkapi fungsi bagian perangkat keras. Dalam desain sistem pemantauan suhu waktu nyata, beberapa metode desain modular dapat digunakan untuk pekerjaan pemrosesan data yang berlebihan, dan setiap unit modul diurai menurut fungsinya, dan data disimpan dan diproses menurut kategori. Metode desain modular ini dapat membuat sistem pemantauan suhu waktu nyata memiliki penerapan dan keamanan yang lebih tinggi. Sistem pemantauan suhu waktu nyata dapat membantu pekerja teknis untuk mengumpulkan, mengekstrak, membandingkan, dan menganalisis sejumlah besar data, dan dapat melaporkan berbagai kondisi abnormal secara waktu nyata sesuai dengan suhu yang berbeda dari berbagai peralatan untuk memastikan pengoperasian normal berbagai perangkat. Pada saat yang sama, sistem pemantauan suhu waktu nyata juga memiliki kinerja operasi dan visualisasi matematika yang baik, yang dapat menampilkan data periode tertentu sebagai bagan dan menandai data untuk memudahkan pemeliharaan selanjutnya.

3. Keuntungan dan kerugian sistem pengukuran suhu nirkabel yang diterapkan pada peralatan listrik tegangan tinggi

3.1 Keunggulan teknis sistem pengukuran suhu nirkabel yang diterapkan pada peralatan listrik

Dengan kemajuan ilmu pengetahuan dan teknologi, sistem pengukuran suhu nirkabel telah mengalami banyak peningkatan dan pembaruan, kinerjanya menjadi semakin kuat, dan pemantauan suhu menjadi semakin akurat. Konstruksi daya saat ini membutuhkan sistem pengukuran suhu nirkabel agar semakin real-time dan akurat, terutama untuk peralatan listrik bertegangan tinggi. Sistem pengukuran suhu nirkabel juga terus disesuaikan dengan penerapan peralatan listrik bertegangan tinggi. Dalam hal penerimaan sinyal, sistem pengukuran suhu nirkabel memperluas frekuensi sinyal yang lebih tinggi berdasarkan karakteristik peralatan listrik bertegangan tinggi, yang memiliki stabilitas yang baik dan tidak mudah terganggu oleh faktor eksternal. Teknologi komunikasi nirkabel digunakan dalam transmisi sinyal, yang relatif sederhana, konsumsi energi dan biaya rendah, dan dapat dianalisis dan diproses sesuai dengan data yang diterima, dan status kerja instrumen dapat dipantau secara real time tanpa terpengaruh oleh batasan kondisi cuaca. Suhu instrumen dapat dipantau secara real time untuk menghindari deteksi yang terlewat. Pada saat yang sama, alarm suhu berlebih pada perangkat dapat diatur sesuai kebutuhan pengguna, dan operator dapat diingatkan tentang lokasi peralatan tertentu melalui suara dan sinyal.

3.2 Kurangnya penerapan sistem pengukuran suhu nirkabel pada peralatan listrik

Pengukuran suhu peralatan listrik tegangan tinggi menggunakan sistem pengukuran suhu nirkabel mengurangi intensitas pekerjaan inspeksi operator gardu induk dan meningkatkan kinerja keselamatan peralatan pada saat yang sama. Namun, ada juga kekurangan tertentu dalam sistem pengukuran suhu nirkabel dalam penggunaan aktual. Pertama-tama, sistem pengukuran suhu nirkabel adalah teknologi aktif, yang memerlukan baterai internal untuk catu daya. Ketika baterai habis, sistem pengukuran suhu nirkabel akan mati secara otomatis, dan staf tidak dapat melihat suhu perangkat, dan hanya dapat memulihkan koneksi dengan memutus saluran untuk mengganti baterai, akibatnya, jumlah operasi pengalihan dan pemadaman listrik yang tidak direncanakan di gardu induk meningkat pesat. Untuk mengatasi masalah ini, kita dapat meningkatkan teknologi, mengganti baterai internal dengan catu daya pasif, dan menggunakan gelombang elektromagnetik yang dihasilkan oleh arus titik tetap sebagai daya, sehingga keandalan seluruh sistem telah ditingkatkan. Kedua, beberapa indikator kontrol suhu perangkat catu daya sering gagal dalam aplikasi praktis. Secara awal dinilai bahwa baterai sensor pengukuran suhu nirkabel tidak mencukupi. Setelah listrik mati dan sensor pengukuran suhu nirkabel diganti, fenomena ini masih ada. Dalam kasus ini, perlu mendeteksi lokasi, men-debug pemasangan ujung penerima, memperpendek jarak antara titik pengukuran suhu dan sistem pengukuran suhu nirkabel, dan menghindari situasi ini. Selain itu, sensor suhu nirkabel dengan teknologi aktifnya sendiri tidak dapat menggantikan baterai. Jika mendeteksi bahwa baterai tidak cukup, sensor nirkabel harus diganti. Hal ini tidak hanya akan meningkatkan biaya perawatan instrumen, tetapi juga menyebabkan konsumsi sumber daya peralatan.

4.Contoh aplikasi sistem pengukuran suhu nirkabel

Dibandingkan dengan teknologi sistem pengukuran suhu nirkabel asing, pengembangan teknologi pengukuran suhu domestik relatif tertinggal, tetapi karena perhatian berkelanjutan dari industri dalam negeri dalam beberapa tahun terakhir, investasi, tenaga kerja, dan sumber daya material di bidang ini telah ditingkatkan. Dalam industri listrik, ada banyak perangkat peralatan tambahan, terutama peralatan pemantauan untuk operasi daya. Yaitu, ketika saluran berjalan ke beban tertentu atau suhu tinggi, perangkat akan secara otomatis menghentikan pasokan daya untuk menghindari kecelakaan. Produk-produk baru yang praktis ini sebagian besar digunakan dalam peralatan listrik tegangan tinggi, dan antarmuka mereka sudah terpasang sebelumnya dan tidak dapat diganti. Meskipun akan mengurangi pembangkitan resistansi sampai batas tertentu, mudah menyebabkan kegagalan karena pekerjaan jangka panjang, yang akan meningkatkan resistansi perangkat itu sendiri dan meningkatkan panas selama operasi. Jadi untuk waktu yang lama, mudah menyebabkan kecelakaan keselamatan, membahayakan kesehatan pribadi dan properti orang. Menanggapi situasi ini, beberapa perusahaan dalam negeri telah menerapkan teknologi pengukuran suhu nirkabel untuk produksi daya. Dengan popularitas teknologi ini, sekarang teknologi ini digunakan secara luas tidak hanya di industri listrik, tetapi juga di industri lain dengan masalah kenaikan suhu.

5. Skenario aplikasi

Alat pengukur suhu kontak listrik daring ini cocok untuk pemantauan suhu sambungan kabel di kabinet sakelar tegangan tinggi dan rendah, kontak pemutus sirkuit, sakelar pisau, kepala perantara kabel tegangan tinggi, transformator tipe kering, peralatan tegangan rendah dan arus tinggi. Alat ini dapat mencegah potensi bahaya keselamatan yang disebabkan oleh resistansi kontak yang berlebihan dan pemanasan akibat oksidasi, kelonggaran, debu, dan faktor lainnya selama pengoperasian, sehingga meningkatkan keselamatan peralatan, mencerminkan status pengoperasian peralatan secara tepat waktu, terus-menerus, dan akurat, serta mengurangi tingkat kecelakaan peralatan.

6. Konfigurasi perangkat keras sistem

7. Kesimpulan

Karena sensor, komunikasi data nirkabel, penggalian data, dan teknologi lainnya terus berkembang, sistem pemantauan suhu listrik tegangan tinggi secara real-time akan menjadi lebih ilmiah. Dengan penerapan dan pemasyarakatan sistem pengukuran suhu nirkabel, industri listrik negara kita juga lebih stabil dan aman, dan kemajuan teknologinya telah berkontribusi pada pembangunan negara kita.

Referensi:

[1] Manual Desain dan Aplikasi Acrel Enterprise Microgrid. Versi 2022.05

Sistem pemantauan suhu daring terutama terdiri atas sensor suhu dan unit akuisisi/tampilan suhu pada lapisan peralatan, gerbang komputasi tepi pada lapisan komunikasi, dan host sistem pengukuran suhu pada lapisan kontrol stasiun untuk mewujudkan pemantauan suhu daring pada komponen listrik utama dari sistem transformasi dan distribusi daya.