Zastosowanie bezprzewodowego systemu pomiaru temperatury w urządzeniach elektrycznych wysokiego napięcia w kopalniach węgla

Tel.: +86 18702111813 E-mail: shelly@acrel.cn

Acrel Co,. Ltd.

Abstrakcyjny:Wraz z ciągłym rozwojem gospodarki społecznej, system energetyczny zmierza w kierunku wysokiego napięcia i dużej mocy. Nowe technologie i urządzenia systemu energetycznego pojawiają się w niekończącym się strumieniu, a zdolność przesyłu mocy stale się poprawia. Jednak obciążenie mocą wysokiego napięcia przenoszone przez urządzenia elektryczne wysokiego napięcia również powoduje wzrost własnej temperatury, co zagraża stabilności sieci energetycznej. Temperatura urządzeń stała się ważnym parametrem stabilnej pracy urządzeń przesyłowych w obecnej sieci energetycznej. W oparciu o przyczyny wzrostu temperatury urządzeń elektrycznych wysokiego napięcia, niniejszy artykuł analizuje strukturę i zastosowanie bezprzewodowego systemu pomiaru temperatury, analizuje zalety i wady jego zastosowania oraz podaje przykłady zastosowań, aby zapewnić odniesienie do stabilnej pracy i rozwoju systemu energetycznego naszego kraju.

Słowo kluczowe:Bezprzewodowy system pomiaru temperatury; urządzenia elektryczne wysokiego napięcia; zalety i wady

Wysokonapięciowy sprzęt elektryczny w systemie energetycznym naszego kraju ma wiele punktów połączeń, takich jak izolowane złącza przełączników, węzły szyn zbiorczych itp. Ze względu na problemy jakościowe w procesie produkcji lub bezpieczeństwa, wiele urządzeń będzie miało problemy ze słabym kontaktem, a podczas użytkowania będzie generowany duży opór, co spowoduje problemy ze wzrostem temperatury.

1. Przyczyny wzrostu temperatury urządzeń elektrycznych wysokiego napięcia

Zastosowanie systemu pomiaru temperatury jest nierozerwalnie związane z analizą przyczyny problemu wzrostu temperatury. Pierwszym z nich są problemy z jakością i instalacją samego sprzętu elektrycznego wysokiego napięcia, zwłaszcza w połączeniach śrub sprzętu. To, czy punkty połączeń spełniają normy i czy szczelność spełnia normy, wpływa na wytrzymałość oporu. Wiele połączeń sprzętu będzie miało nierówne i szorstkie problemy podczas instalacji. Niewystarczające szlifowanie doprowadzi również do zwiększonej rezystancji i słabego kontaktu, co wpłynie na użytkowanie sprzętu i sprawi, że problem wzrostu temperatury stanie się oczywisty. Po drugie, nieostrożna ochrona podczas transportu sprzętu elektrycznego wysokiego napięcia spowoduje uderzenia, co doprowadzi do odkształcenia punktów połączeń lub kluczowych części, co z kolei do słabego kontaktu. Po trzecie, metalowa powierzchnia samego sprzętu elektrycznego wysokiego napięcia jest podatna na korozję lub reakcje utleniania, a problemy na powierzchni sprzętu również wpłyną na kontakt sprzętu. Złe warunki pracy niektórych urządzeń elektrycznych, takie jak wysoka temperatura, deszcz, śnieg i silny wiatr, przyspieszą starzenie się samego urządzenia, powodując poważne problemy ze wzrostem temperatury. Po czwarte, czynniki zewnętrzne wpływają na słaby kontakt przy podłączaniu urządzenia. Wiele miejsc pracy urządzeń jest stosunkowo skomplikowanych, a różne połączenia, takie jak instalacja, użytkowanie i konserwacja urządzenia, są również podatne na błędy, co skutkuje słabym kontaktem wielu złączy kablowych i przełączników izolacyjnych oraz poważnymi problemami ze wzrostem temperatury. Po piąte, urządzenie jest pod wysokim ciśnieniem obciążenia przez długi czas. Sam sprzęt elektryczny wysokiego napięcia przenosi transmisję i zastosowanie energii elektrycznej wysokiego napięcia. Gdy prąd jest zbyt duży i przekracza nośność urządzenia, w połączeniu z efektem cieplnym samego prądu, temperatura urządzenia gwałtownie wzrośnie.

W rzeczywistej eksploatacji sprzętu powyższe pięć problemów wystąpi na złączach wyłączników, rozłączników, złączy kablowych, przepustów i szyn zbiorczych itp. Obszary te mają wiele usterek i są podatne na problemy ze wzrostem temperatury. Podczas codziennej kontroli i konserwacji personel powinien skupić się na kontroli i konserwacji. Podczas kontroli sprzętu pomiar temperatury urządzenia może nie tylko uchwycić stan urządzenia podczas użytkowania, ale także w odpowiednim czasie wykryć nadmierne ciepło generowane przez słaby kontakt lub nadmierne obciążenie. W stanie naładowanym, ze względu na wpływ prądu i ciepła, normalne jest, że temperatura wewnętrzna jest wyższa niż na zewnątrz, ale zmiana ciepła spowodowana awarią samego sprzętu lub nadmiernym obciążeniem musi być ściśle monitorowana. Ten problem ze wzrostem temperatury pogorszy starzenie się sprzętu, tym samym skracając jego żywotność, a nawet może spowodować jego spalenie. Dlatego bardzo konieczne jest zastosowanie systemu pomiaru temperatury do sprzętu elektrycznego wysokiego napięcia.

W Chinach najczęściej stosowanymi metodami pomiaru temperatury w urządzeniach wysokonapięciowych są metoda pomiaru temperatury za pomocą wosku, metoda pomiaru temperatury w podczerwieni, metoda pomiaru temperatury światłowodu i bezprzewodowy system pomiaru temperatury. Zarówno metoda wyświetlania temperatury, jak i termometr na podczerwień są obsługiwane ręcznie, a danych nie można zbierać w czasie rzeczywistym. Dzięki pomiarowi światłowodu można uzyskać wyniki pomiaru w czasie rzeczywistym. Jednak w przypadku wysokiego i niskiego napięcia nie można całkowicie odizolować czynników środowiskowych i nie można spełnić wymagań specyfikacji przyrządów elektrycznych dla przyrządów wysokonapięciowych. Ponadto podczas instalacji w szafie występują również duże przeszkody w jej instalacji z powodu problemów, takich jak brak odporności światłowodu na wysoką temperaturę i trudne okablowanie. Istniejąca technologia bezprzewodowego pomiaru temperatury opiera się głównie na obecnym trybie transmisji bezprzewodowej w celu przezwyciężenia problemów z połączeniem i mocowaniem pętli pierwotnej i wtórnej, poprawiając w ten sposób bezpieczeństwo użytkowania zasilania wysokonapięciowego.

2. Analiza struktury i zastosowania urządzeń bezprzewodowego systemu pomiaru temperatury

Skład bezprzewodowego systemu pomiaru temperatury można podzielić na część czujnika temperatury i część wyświetlania i analizy wyników monitorowania temperatury, a także sprzęt i oprogramowanie systemu. Struktura bezprzewodowego systemu pomiaru temperatury dla urządzeń elektroenergetycznych wysokiego napięcia, pokazana na rysunku 1, jest zwykle instalowana z czujnikami temperatury na styku szaf rozdzielczych, złączy kablowych, bezpieczników itp. Aby zapewnić dokładność pomiaru, czujnik zwykle znajduje się w tej samej pozycji napięcia co obiekt testowy, a następnie zebrany sygnał jest przesyłany i wyświetlany za pomocą technologii bezprzewodowej. Aby zapewnić bezpieczeństwo pomiaru temperatury, części robocze wysokiego i niskiego napięcia są izolowane, aby zapobiec wyciekom i innym wypadkom. Zwykle na zewnętrznej powierzchni urządzenia roboczego znajduje się wiele kanałów do monitorowania w czasie rzeczywistym i przetwarzania danych z wielu lokalizacji. Następnie dane otrzymane przez odbiornik są przesyłane do komputera przez port szeregowy lub równoległy oraz analizowane i przetwarzane przez wstępnie zaprogramowany program.

Rysunek 1 Schematyczny diagram struktury bezprzewodowego systemu pomiaru temperatury urządzeń elektroenergetycznych wysokiego napięcia

2.1 Czujnik temperatury

Funkcją czujnika temperatury jest konwersja sygnału temperatury na sygnał elektryczny. Zwykle stosuje się miernik termoparowy Pt100, a jego dokładność pomiaru może sięgać 0,1 stopnia Celsjusza. Można również użyć miniaturowego czujnika prądu o zerowym strumieniu, który również ma wysoką wartość użytkową. Technicznie rzecz biorąc, czujnik magnetyczny wybiera niskostratny Permalloy jako rdzeń żelazny i wykorzystuje specjalną technologię podciśnienia i środki ochronne w celu realizacji automatycznej kompensacji rdzenia żelaznego, dzięki czemu rdzeń żelazny znajduje się w idealnych warunkach roboczych zerowego strumienia magnetycznego. Oprócz urządzenia do pomiaru temperatury, bezprzewodowy czujnik temperatury obejmuje również zasilacz, obwód pomiarowy, obwód sterowania logicznego i obwód komunikacji radiowej o określonej częstotliwości. Aby dostosować się do wyższych warunków pracy, jest on zwykle pakowany w termokurczliwą rurkę wysokotemperaturową i wysokociśnieniową oraz ma pewne właściwości wodoodporne i pyłoszczelne, aby zapewnić długotrwałe użytkowanie. Ponieważ obszar roboczy bezprzewodowego sprzętu do pomiaru temperatury jest zwykle niewielki, jego rozmiar należy zmniejszyć tak bardzo, jak to możliwe, aby spełnić warunki pracy podczas użytkowania. Podczas korzystania z czujnika temperatury można użyć drutu klejącego odpornego na ciepło lub technologii klejenia, aby połączyć element wrażliwy na ciepło z powierzchnią obiektu, ale należy uważać, aby punkty styku były blisko zmniejszyć błędy pomiaru. Bezprzewodowy czujnik temperatury powinien mieć szeroki liniowy zakres roboczy. Zazwyczaj wybiera się element wykrywający temperaturę -55~130 stopni Celsjusza, a czujnik temperatury dobiera się zgodnie z wymaganiami dokładności pomiaru i błędu pomiaru w różnych warunkach pracy.

2.2 Bezprzewodowy czujnik temperatury

Bezprzewodowy system detekcji temperatury ma wiele kanałów odbiorczych, które mogą przetwarzać i wyświetlać wiele różnych punktów pomiarowych w czasie rzeczywistym. Bezprzewodowy detektor temperatury ma funkcje oceny i obsługi błędów. Strefa bezpieczeństwa jest ustawiana z wyprzedzeniem przez personel, a zebrane informacje są porównywane z ustawionym progiem przez bezprzewodowy detektor temperatury. Jeśli temperatura przekroczy próg, przejdzie do modułu przetwarzania błędów i wyprowadzi tekst ostrzegawczy oraz zestaw poziomów wysokich i niskich, aby uruchomić sygnał alarmowy i dźwięk. Oprócz podstawowych funkcji wykrywania i alarmowania, bezprzewodowy detektor temperatury ma również możliwość przesyłania informacji. Można go podłączyć do komputera za pomocą linii danych lub układu komunikacyjnego portu szeregowego/równoległego, a pracownicy mogą monitorować wiele przełączników i części stykowych w czasie rzeczywistym oraz kontrolować ich stan operacyjny, aby na czas wykryć istniejące problemy bezpieczeństwa.

2.3 System monitorowania temperatury w czasie rzeczywistym

W porównaniu z wyżej wymienionymi urządzeniami sprzętowymi, takimi jak czujniki i detektory, system monitorowania temperatury w czasie rzeczywistym jest bardziej skłonny do systemu oprogramowania w bezprzewodowym systemie pomiaru temperatury. System monitorowania temperatury w czasie rzeczywistym to integracja ogólnej bezprzewodowej operacji sprzętowej pomiaru temperatury, przetwarzania danych, gromadzenia sygnałów i innych funkcji. Komunikuje się z personelem za pośrednictwem interfejsu klienta oraz przesyła i wydaje instrukcje. Aby zmniejszyć intensywność pracy operatorów, pracownicy techniczni opracowali system monitorowania temperatury w czasie rzeczywistym, który spełnia powyższy opis, aby analizować i przetwarzać wyniki pomiaru temperatury części sprzętowej. System monitorowania temperatury w czasie rzeczywistym ma funkcje wyświetlania temperatury, przechowywania danych, analizy i porównywania danych historycznych, ostrzegania o błędach, analizy błędów, analizy stanu działania sprzętu itp. i może integrować i uzupełniać funkcje części sprzętowej. W projekcie systemu monitorowania temperatury w czasie rzeczywistym można zastosować niektóre modułowe metody projektowania do redundantnej pracy przetwarzania danych, a każda jednostka modułu jest rozkładana zgodnie z funkcją, a dane są przechowywane i przetwarzane według kategorii. Ta modułowa metoda projektowania może sprawić, że system monitorowania temperatury w czasie rzeczywistym będzie miał większą przydatność i bezpieczeństwo. System monitorowania temperatury w czasie rzeczywistym może pomóc pracownikom technicznym w zbieraniu, wyodrębnianiu, porównywaniu i analizowaniu dużej ilości danych oraz może raportować różne nieprawidłowe warunki w czasie rzeczywistym zgodnie z różnymi temperaturami różnych urządzeń, aby zapewnić normalną pracę różnych urządzeń. Jednocześnie system monitorowania temperatury w czasie rzeczywistym ma również dobrą wydajność operacji matematycznych i wizualizacji, która może wyświetlać dane z określonego okresu jako wykres i oznaczać dane w celu ułatwienia późniejszej konserwacji.

3. Zalety i wady bezprzewodowego systemu pomiaru temperatury stosowanego w urządzeniach elektrycznych wysokiego napięcia

3.1 Zalety techniczne bezprzewodowego systemu pomiaru temperatury stosowanego w urządzeniach elektrycznych

Wraz z postępem nauki i technologii bezprzewodowy system pomiaru temperatury przeszedł liczne ulepszenia i aktualizacje, jego wydajność stała się silniejsza, a monitorowanie temperatury stało się coraz dokładniejsze. Obecna konstrukcja zasilania wymaga, aby bezprzewodowy system pomiaru temperatury był coraz bardziej dokładny i działał w czasie rzeczywistym, szczególnie w przypadku urządzeń elektrycznych wysokiego napięcia. Bezprzewodowy system pomiaru temperatury jest również stale dostosowywany do stosowania urządzeń elektrycznych wysokiego napięcia. Pod względem odbioru sygnału bezprzewodowy system pomiaru temperatury rozszerza wyższą częstotliwość sygnału w oparciu o charakterystykę urządzeń elektrycznych wysokiego napięcia, która ma dobrą stabilność i nie jest łatwo zakłócana przez czynniki zewnętrzne. W transmisji sygnału stosowana jest technologia komunikacji bezprzewodowej, która jest stosunkowo prosta, ma niskie zużycie energii i koszt, i może być analizowana i przetwarzana zgodnie z otrzymanymi danymi, a stan pracy instrumentu można monitorować w czasie rzeczywistym bez wpływu ograniczeń pogodowych. Temperaturę instrumentu można monitorować w czasie rzeczywistym, aby uniknąć pominięcia wykrycia. Jednocześnie alarm przekroczenia temperatury urządzenia można ustawić według potrzeb użytkownika, a operator może być informowany dźwiękiem i sygnałem o położeniu konkretnego sprzętu.

3.2 Niewystarczające zastosowanie bezprzewodowego systemu pomiaru temperatury w urządzeniach elektrycznych

Pomiar temperatury urządzeń elektrycznych wysokiego napięcia przy użyciu bezprzewodowego systemu pomiaru temperatury zmniejsza intensywność prac inspekcyjnych operatorów podstacji i jednocześnie poprawia bezpieczeństwo sprzętu. Istnieją jednak pewne niedociągnięcia w bezprzewodowym systemie pomiaru temperatury w rzeczywistym użytkowaniu. Po pierwsze, bezprzewodowy system pomiaru temperatury jest technologią aktywną, która wymaga wbudowanej baterii do zasilania. Gdy bateria się wyczerpie, bezprzewodowy system pomiaru temperatury wyłączy się automatycznie, a personel nie będzie widział temperatury urządzenia i może przywrócić połączenie tylko poprzez odłączenie linii w celu wymiany baterii, w wyniku czego liczba operacji przełączania i nieplanowanych przerw w dostawie prądu w podstacji znacznie wzrasta. Aby rozwiązać ten problem, możemy ulepszyć technologię, wymienić wbudowaną baterię na pasywne źródło zasilania i wykorzystać falę elektromagnetyczną generowaną przez prąd punktu stałego jako moc, dzięki czemu niezawodność całego systemu została poprawiona. Po drugie, niektóre wskaźniki kontroli temperatury urządzenia zasilającego często zawodzą w praktycznych zastosowaniach. Wstępnie ocenia się, że bateria bezprzewodowego czujnika pomiaru temperatury jest niewystarczająca. Po awarii zasilania i wymianie bezprzewodowego czujnika pomiaru temperatury zjawisko to nadal występuje. W takim przypadku konieczne jest wykrycie miejsca, debugowanie instalacji końca odbiorczego, skrócenie odległości między punktem pomiaru temperatury a bezprzewodowym systemem pomiaru temperatury i uniknięcie tej sytuacji. Ponadto bezprzewodowy czujnik temperatury z własną aktywną technologią nie może wymienić baterii. Jeśli wykryje, że bateria jest niewystarczająca, bezprzewodowy czujnik musi zostać wymieniony. To nie tylko zwiększy koszty konserwacji instrumentu, ale również spowoduje zużycie zasobów przez sprzęt.

4. Przykłady zastosowań bezprzewodowego systemu pomiaru temperatury

W porównaniu z zagraniczną technologią bezprzewodowego systemu pomiaru temperatury, rozwój krajowej technologii pomiaru temperatury jest stosunkowo opóźniony, ale ze względu na ciągłą uwagę krajowego przemysłu w ostatnich latach, inwestycje, siła robocza i zasoby materiałowe w tej dziedzinie zostały poprawione. W przemyśle energetycznym istnieje wiele urządzeń pomocniczych, zwłaszcza urządzeń monitorujących działanie zasilania. Oznacza to, że gdy linia osiągnie określone obciążenie lub wysoką temperaturę, urządzenie automatycznie zatrzyma zasilanie, aby uniknąć wypadków. Te praktyczne nowe produkty są najczęściej stosowane w urządzeniach elektrycznych wysokiego napięcia, a ich interfejsy są wstępnie zainstalowane i nie można ich wymienić. Chociaż zmniejszy to generowanie rezystancji do pewnego stopnia, łatwo jest spowodować awarię z powodu długotrwałej pracy, co zwiększy rezystancję samego urządzenia i zwiększy ciepło podczas pracy. Tak więc przez długi czas łatwo jest spowodować wypadki związane z bezpieczeństwem, zagrażając zdrowiu osobistemu i majątkowi ludzi. W odpowiedzi na tę sytuację niektóre krajowe firmy wprowadziły technologię bezprzewodowego pomiaru temperatury do produkcji energii. Ze względu na popularność tej technologii jest ona obecnie szeroko stosowana nie tylko w przemyśle energetycznym, ale również w innych branżach, w których występuje problem wzrostu temperatury.

5. Scenariusze zastosowań

Urządzenie do pomiaru temperatury online styków elektrycznych nadaje się do monitorowania temperatury złączy kablowych w szafach rozdzielczych wysokiego i niskiego napięcia, styków wyłączników, przełączników nożowych, głowic pośrednich kabli wysokiego napięcia, transformatorów suchych, urządzeń niskiego napięcia i wysokiego prądu. Może zapobiegać potencjalnym zagrożeniom bezpieczeństwa spowodowanym nadmierną rezystancją styku i nagrzewaniem z powodu utleniania, luzu, kurzu i innych czynników podczas pracy, poprawiając w ten sposób bezpieczeństwo sprzętu, terminowo, ciągle i dokładnie odzwierciedlając stan pracy sprzętu i zmniejszając liczbę wypadków z udziałem sprzętu.

6. Konfiguracja sprzętu systemowego

7. Wnioski

Dzięki ciągłemu rozwojowi czujników, bezprzewodowej komunikacji danych, eksploracji danych i innych technologii, system monitorowania w czasie rzeczywistym temperatury elektrycznej wysokiego napięcia stanie się bardziej naukowy. Dzięki zastosowaniu i popularyzacji bezprzewodowego systemu pomiaru temperatury, przemysł energetyczny naszego kraju jest również bardziej stabilny i bezpieczny, a jego postęp technologiczny przyczynił się do rozwoju naszego kraju.

Odnośniki:

[1] Podręcznik projektowania i aplikacji mikrosieci Acrel Enterprise. Wersja 2022.05

System monitorowania temperatury online składa się głównie z czujnika temperatury i jednostki akwizycji/wyświetlania temperatury na poziomie sprzętowym, bramy obliczeniowej brzegowej na poziomie komunikacyjnym oraz hosta systemu pomiaru temperatury na poziomie sterowania stacją. System ten umożliwia monitorowanie temperatury online kluczowych części elektrycznych systemu transformacji i dystrybucji energii.