Aplicação de sistema de medição de temperatura sem fio em equipamentos elétricos de alta tensão de minas de carvão

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Acrel Co,. Ltd.

Abstrato: Com o desenvolvimento contínuo da economia social, o sistema energético está a avançar na direção da alta tensão e da alta capacidade. Novas tecnologias e equipamentos do sistema de energia surgem em um fluxo interminável, e a capacidade de transmissão de energia continua a melhorar. No entanto, a carga de energia de alta tensão transportada por equipamentos elétricos de alta tensão também faz com que seu próprio aumento de temperatura seja o culpado que ameaça a estabilidade da rede elétrica. A temperatura do equipamento tornou-se um parâmetro importante para a operação estável dos equipamentos de transmissão de energia na rede elétrica atual. Com base nas razões para o aumento da temperatura dos equipamentos elétricos de alta tensão, este artigo analisa a estrutura e aplicação do sistema de medição de temperatura sem fio, analisa as vantagens e desvantagens de sua aplicação e fornece exemplos de aplicação para fornecer referência para a operação estável e o desenvolvimento do sistema elétrico de nosso país.

Palavra-chave: Sistema de medição de temperatura sem fio; equipamentos elétricos de alta tensão; vantagens e desvantagens

Os equipamentos elétricos de alta tensão no sistema de energia de nosso país possuem uma variedade de pontos de conexão, como juntas de interruptores isoladas, nós de barramento, etc. Devido a problemas de qualidade no processo de fabricação ou segurança, muitos dispositivos terão problemas de contato deficiente e um grande resistência será gerada durante o uso, resultando em problemas de aumento de temperatura.

1. Razões para o aumento da temperatura de equipamentos elétricos de alta tensão

A aplicação do sistema de medição de temperatura é inseparável da análise da causa do problema de aumento de temperatura. O primeiro são os problemas de qualidade e instalação dos próprios equipamentos elétricos de alta tensão, principalmente nas juntas dos parafusos do equipamento. os padrões e se o aperto atende aos padrões afetam a resistência da resistência. Muitas conexões de equipamentos terão problemas irregulares e ásperos durante a instalação. A retificação inadequada também levará ao aumento da resistência e ao mau contato, o que afetará o uso do equipamento e tornará óbvio o problema do aumento de temperatura. Em segundo lugar, a proteção descuidada durante o transporte de equipamentos elétricos de alta tensão causará solavancos, resultando em deformação dos pontos de conexão ou peças-chave, resultando em mau contato. Terceiro, a própria superfície metálica do equipamento elétrico de alta tensão é propensa a reações de corrosão ou oxidação, e problemas na superfície do equipamento também afetarão o contato do equipamento. O mau ambiente de trabalho de alguns equipamentos elétricos, como alta temperatura, chuva, neve e vento forte, acelerará o envelhecimento do próprio equipamento, causando sérios problemas de aumento de temperatura. Em quarto lugar, fatores externos afetam o mau contato na conexão do equipamento . Muitos locais de operação de equipamentos são relativamente complicados, e vários links, como instalação, uso e manutenção de equipamentos, também estão sujeitos a erros, resultando em mau contato de muitos conectores de cabos e interruptores de isolamento, e sérios problemas de aumento de temperatura. alta pressão de carga por um longo tempo. O próprio equipamento elétrico de alta tensão realiza a transmissão e aplicação de eletricidade de alta tensão. Uma vez que a corrente seja muito grande e exceda a capacidade de carga do equipamento, juntamente com o efeito térmico da própria corrente, a temperatura do equipamento aumentará rapidamente.

Na operação real do equipamento, os cinco problemas acima ocorrerão nas juntas de disjuntores, seccionadores, juntas de cabos, buchas e barramentos, etc. Essas áreas apresentam muitas falhas e são propensas a problemas de aumento de temperatura. Na inspeção e manutenção diária, a equipe deve se concentrar na inspeção e manutenção. Durante a inspeção do equipamento, a medição de temperatura do dispositivo pode não apenas captar o status do dispositivo durante o uso, mas também detectar oportunamente o calor excessivo gerado por mau funcionamento. contato ou carga excessiva.No estado carregado, devido à influência da corrente e do calor, é normal que a temperatura interna seja superior à do mundo exterior, mas a mudança de calor devido à falha do próprio equipamento ou necessidades de carga excessiva para ser monitorado de perto. Este problema de aumento de temperatura agravará o envelhecimento do equipamento, reduzindo assim a vida útil do equipamento, podendo até causar a queima do equipamento. Portanto, é muito necessário aplicar um sistema de medição de temperatura em equipamentos elétricos de alta tensão.

Na China, os métodos de medição de temperatura mais usados ​​para equipamentos de energia de alta tensão são o método de chip de cera de exibição de temperatura, método de medição de temperatura infravermelha, método de medição de temperatura de fibra óptica e sistema de medição de temperatura sem fio. , e os dados não podem ser coletados em tempo real. Através da medição de fibra óptica, resultados de medição em tempo real podem ser obtidos. No entanto, no caso de alta e baixa tensão, não pode isolar completamente os fatores ambientais e não pode atender aos requisitos das especificações de instrumentação elétrica para instrumentos de alta tensão. Além disso, ao instalar no gabinete, também existem grandes obstáculos à sua instalação devido a problemas como a fibra óptica não é resistente a altas temperaturas e a fiação é difícil. A tecnologia de medição de temperatura sem fio existente depende principalmente do modo de transmissão sem fio atual superar os problemas de conexão e fixação dos circuitos primário e secundário, melhorando assim a segurança do uso de energia de alta tensão.

2. Análise da estrutura do sistema de medição de temperatura sem fio e aplicação do equipamento

A composição do sistema de medição de temperatura sem fio pode ser dividida na parte do sensor de temperatura e na parte de exibição e análise dos resultados do monitoramento de temperatura, bem como no hardware e software do sistema. A estrutura do sistema de medição de temperatura sem fio para energia de alta tensão equipamentos conforme mostrado na Figura 1 são geralmente instalados com sensores de temperatura na junção de gabinetes de distribuição, juntas de cabos, fusíveis, etc. Para garantir a precisão da medição, o sensor geralmente está na mesma posição de tensão que o objeto de teste, e então o sinal coletado é transmitido e exibido usando tecnologia sem fio. Para garantir a segurança da medição de temperatura, as peças de trabalho de alta e baixa tensão são isoladas para evitar vazamentos e outros acidentes. do equipamento de trabalho para monitoramento em tempo real e processamento de dados de vários locais. Em seguida, os dados recebidos pelo receptor são transmitidos ao computador através da porta serial ou paralela, e analisados ​​e processados ​​pelo programa pré-programado.

Figura 1 Diagrama esquemático da estrutura do sistema de medição de temperatura sem fio para equipamentos de energia de alta tensão

2.1 Sensor de temperatura

A função do sensor de temperatura é converter o sinal de temperatura em um sinal elétrico. Normalmente, um medidor termopar Pt100 é usado e sua precisão de medição pode chegar a 0,1 graus Celsius. Um sensor de corrente miniatura de fluxo zero também pode ser usado, que também tem alto valor de aplicação. Tecnicamente falando, o sensor magnético escolhe Permalloy de baixa perda como núcleo de ferro e usa tecnologia especial de pressão negativa e meios de proteção para realizar compensação automática para o núcleo de ferro, de modo que o núcleo de ferro esteja na condição ideal de funcionamento de fluxo magnético zero. Além do dispositivo de medição de temperatura, o sensor de temperatura sem fio também inclui uma fonte de alimentação, um circuito de medição, um circuito de controle lógico e um circuito de comunicação de rádio em uma frequência específica. Para se adaptar a condições de trabalho mais elevadas, geralmente é embalado em tubos termorretráteis de alta temperatura e alta pressão e possui certas propriedades à prova d'água e à prova de poeira para garantir o uso a longo prazo. do equipamento de medição de temperatura sem fio é geralmente pequeno, seu tamanho deve ser reduzido tanto quanto possível para atender às condições de trabalho durante o uso. Ao usar um sensor de temperatura, fio de colagem resistente ao calor ou tecnologia de colagem pode ser usado para combinar o elemento sensível ao calor com a superfície do objeto, mas deve-se tomar cuidado para manter os pontos de contato próximos para reduzir erros de medição. O sensor de temperatura sem fio deve ter uma ampla faixa de trabalho linear. Normalmente, um elemento sensor de temperatura de -55 ~ 130 graus Celsius é selecionado, e o sensor de temperatura é selecionado de acordo com os requisitos de precisão de medição e erro de medição sob várias condições de trabalho.

2.2 Detector de temperatura sem fio

O sistema detector de temperatura sem fio possui vários canais de recepção, que podem processar e exibir vários pontos de medição diferentes em tempo real. Existem funções de julgamento e tratamento de falhas no detector de temperatura sem fio. Uma zona de segurança é definida antecipadamente pela equipe e as informações coletadas são comparadas com o limite definido pelo detector de temperatura sem fio. Se a temperatura exceder o limite, ele entrará no módulo de processamento de falhas e emitirá o texto de aviso e emitirá um conjunto de níveis altos e baixos para iniciar o sinal e som de alarme. Além das funções básicas de detecção e alarme, a temperatura sem fio detector também tem a capacidade de transmitir informações. Ele pode ser conectado a um computador por meio de uma linha de dados ou de um chip de comunicação de porta serial/paralela, e os funcionários podem monitorar vários interruptores e peças de contato em tempo real e controlar seu status operacional, de modo a descobrir a tempo os problemas de segurança existentes.

2.3 Sistema de monitoramento de temperatura em tempo real

Em comparação com as instalações de hardware mencionadas acima, como sensores e detectores, o sistema de monitoramento de temperatura em tempo real é mais inclinado ao sistema de software no sistema de medição de temperatura sem fio. O sistema de monitoramento de temperatura em tempo real é a integração da temperatura geral sem fio operação de hardware de medição, processamento de dados, coleta de sinais e outras funções. Ele se comunica com a equipe por meio da interface do cliente e carrega e emite instruções. Para reduzir a intensidade de trabalho dos operadores, os técnicos desenvolveram um sistema de monitoramento de temperatura em tempo real que atende à descrição acima, de forma a analisar e processar a temperatura resultados de medição da parte de hardware. O sistema de monitoramento de temperatura em tempo real tem as funções de exibição de temperatura, armazenamento de dados, análise e comparação de dados históricos, aviso de falhas, análise de falhas, análise de status de operação do equipamento, etc., e pode integrar e complementar as funções da parte de hardware.No projeto do sistema de monitoramento de temperatura em tempo real, alguns métodos de projeto modular podem ser usados ​​para o trabalho redundante de processamento de dados, e cada unidade do módulo é decomposta de acordo com a função, e os dados são armazenados e processado por categoria. Este método de design modular pode fazer com que o sistema de monitoramento de temperatura em tempo real tenha maior aplicabilidade e segurança. O sistema de monitoramento de temperatura em tempo real pode ajudar os trabalhadores técnicos a coletar, extrair, comparar e analisar uma grande quantidade de dados, e pode relatar várias condições anormais em tempo real de acordo com diferentes temperaturas de diferentes equipamentos para garantir o funcionamento normal de vários dispositivos. Ao mesmo tempo, o sistema de monitoramento de temperatura em tempo real também possui bom desempenho matemático de operação e visualização, podendo exibir os dados de um determinado período em forma de gráfico e marcar os dados para facilitar a manutenção posterior.

3. Vantagens e desvantagens do sistema de medição de temperatura sem fio aplicado a equipamentos elétricos de alta tensão

3.1 Vantagens técnicas do sistema de medição de temperatura sem fio aplicado em equipamentos elétricos

Com o avanço da ciência e da tecnologia, o sistema de medição de temperatura sem fio passou por inúmeras atualizações e atualizações, seu desempenho tornou-se cada vez mais forte e o monitoramento de temperatura tornou-se cada vez mais preciso. ser cada vez mais precisos e em tempo real, especialmente para equipamentos elétricos de alta tensão. O sistema de medição de temperatura sem fio também é constantemente ajustado com a aplicação de equipamentos elétricos de alta tensão. Em termos de recepção de sinal, o sistema de medição de temperatura sem fio estende uma frequência de sinal mais alta com base nas características do equipamento elétrico de alta tensão, que possui boa estabilidade e não é facilmente perturbado por fatores externos. A tecnologia de comunicação sem fio é usada na transmissão de sinal, que é relativamente simples, baixo consumo e custo de energia, e pode ser analisada e processada de acordo com os dados recebidos, e o status de funcionamento do instrumento pode ser monitorado em tempo real sem ser afetado pelas restrições climáticas. A temperatura do instrumento pode ser monitorada em tempo real para evitar detecção perdida. Ao mesmo tempo, o alarme de temperatura excessiva do dispositivo pode ser configurado de acordo com a necessidade do usuário, e o operador pode ser lembrado da localização específica do equipamento por meio de som e sinal.

3.2 Aplicação insuficiente de sistema de medição de temperatura sem fio em equipamentos elétricos

A medição de temperatura de equipamentos elétricos de alta tensão usando o sistema de medição de temperatura sem fio reduz a intensidade do trabalho de inspeção dos operadores de subestação e, ao mesmo tempo, melhora o desempenho de segurança do equipamento. No entanto, também existem certas deficiências no sistema de medição de temperatura sem fio em uso real.Em primeiro lugar, o sistema de medição de temperatura sem fio é uma tecnologia ativa, que requer uma bateria embutida para fonte de alimentação. Quando a bateria estiver descarregada, o sistema de medição de temperatura sem fio será desligado automaticamente e a equipe não poderá ver a temperatura do dispositivo, e só poderá restaurar a conexão desconectando a linha para substituir a bateria, como resultado, o número de comutação operações e quedas de energia não planejadas na subestação aumentam bastante. Para resolver esse problema, podemos melhorar a tecnologia, substituir a bateria embutida por uma fonte de alimentação passiva e usar a onda eletromagnética gerada pela corrente de ponto fixo como o energia, de modo que a confiabilidade de todo o sistema foi melhorada. Em segundo lugar, alguns indicadores de controle de temperatura do dispositivo de fonte de alimentação geralmente falham em aplicações práticas. É preliminarmente considerado que a bateria do sensor de medição de temperatura sem fio é insuficiente. Após a falha de energia e substituição do sensor de medição de temperatura sem fio, esse fenômeno ainda existe. Neste caso, é necessário detectar o local, depurar a instalação da extremidade receptora, encurtar a distância entre o ponto de medição de temperatura e a temperatura sem fio sistema de medição e evite esta situação. Além disso, o sensor de temperatura sem fio com sua própria tecnologia ativa não pode substituir a bateria. Caso detecte que a bateria não é suficiente, o sensor sem fio deverá ser substituído. Isto não só aumentará o custo de manutenção do instrumento, mas também causará consumo de recursos do equipamento.

4. Exemplos de aplicação de sistema de medição de temperatura sem fio

Em comparação com a tecnologia estrangeira de sistemas de medição de temperatura sem fio, o desenvolvimento da tecnologia de medição de temperatura doméstica está relativamente atrasado, mas devido à atenção contínua da indústria nacional nos últimos anos, o investimento, a mão de obra e os recursos materiais neste campo foram melhorados. Na indústria de energia, existem muitos dispositivos de equipamentos auxiliares, especialmente equipamentos de monitoramento para operação de energia. Ou seja, quando a linha atinge uma determinada carga ou alta temperatura, o dispositivo interrompe automaticamente o fornecimento de energia para evitar acidentes. usado principalmente em equipamentos elétricos de alta tensão, e suas interfaces são pré-instaladas e não podem ser substituídas. Embora reduza até certo ponto a geração de resistência, é fácil causar falhas devido ao trabalho de longo prazo, o que aumentará a resistência do próprio aparelho e aumenta o calor durante o funcionamento. Assim, por muito tempo, é fácil causar acidentes de segurança, colocando em risco a saúde pessoal e patrimonial das pessoas. Em resposta a esta situação, algumas empresas nacionais aplicaram tecnologia de medição de temperatura sem fio à produção de energia. Com a popularidade desta tecnologia, ela é agora amplamente utilizada não apenas na indústria de energia, mas também em outras indústrias com problemas de aumento de temperatura.

5. Cenários de aplicação

O dispositivo de medição de temperatura on-line com contato elétrico é adequado para monitoramento de temperatura de juntas de cabos em gabinetes de distribuição de alta e baixa tensão, contatos de disjuntores, interruptores faca, cabeçotes intermediários de cabos de alta tensão, transformadores do tipo seco, equipamentos de baixa tensão e alta corrente . Ele pode evitar riscos potenciais à segurança causados ​​​​por resistência de contato excessiva e aquecimento devido à oxidação, folga, poeira e outros fatores durante a operação, melhorando assim a segurança do equipamento, refletindo oportuna, contínua e precisa o status operacional do equipamento e reduzindo as taxas de acidentes do equipamento.

6. Configuração de hardware do sistema

7. Conclusão

Devido ao desenvolvimento contínuo de sensores, comunicação de dados sem fio, mineração de dados e outras tecnologias, o sistema de monitoramento em tempo real da temperatura elétrica de alta tensão se tornará mais científico. Com a aplicação e popularização do sistema de medição de temperatura sem fio, a indústria energética do nosso país também está mais estável e segura, e seu progresso tecnológico tem contribuído para o desenvolvimento do nosso país.

Referências:

[1] Manual de projeto e aplicação de microrrede Acrel Enterprise. Versão 2022.05

O sistema de monitoramento on-line de temperatura é composto principalmente por um sensor de temperatura e uma unidade de aquisição/exibição de temperatura na camada do equipamento, um gateway de computação de ponta na camada de comunicação e um host do sistema de medição de temperatura na camada de controle da estação para realizar o monitoramento on-line da temperatura de principais partes elétricas do sistema de transformação e distribuição de energia.