Применение беспроводной системы измерения температуры в высоковольтном электрооборудовании угольных шахт

Тел.: +86 18702111813 Электронная почта: shelly@acrel.cn

Acrel Co,. Ltd.

Абстрактный:С непрерывным развитием социальной экономики энергосистема движется в направлении высокого напряжения и высокой мощности. Новые технологии и оборудование энергосистемы появляются бесконечным потоком, а пропускная способность электропередачи продолжает улучшаться. Однако высоковольтная нагрузка, переносимая высоковольтным электрооборудованием, также делает свой собственный рост температуры виновником, который угрожает стабильности электросети. Температура оборудования стала важным параметром для стабильной работы оборудования для передачи электроэнергии в текущей электросети. Основываясь на причинах повышения температуры высоковольтного электрооборудования, в этой статье анализируется структура и применение беспроводной системы измерения температуры, анализируются преимущества и недостатки ее применения, а также приводятся примеры применения, которые служат справочным материалом для стабильной работы и развития энергосистемы нашей страны.

Ключевое слово:Беспроводная система измерения температуры; высоковольтное электрооборудование; преимущества и недостатки

Высоковольтное электрооборудование в энергосистеме нашей страны имеет различные точки подключения, такие как изолированные коммутационные соединения, узлы сборных шин и т. д. Из-за проблем с качеством в процессе производства или безопасности многие устройства будут иметь проблемы с плохим контактом, а во время использования будет возникать большое сопротивление, что приведет к проблемам с повышением температуры.

1.Причины повышения температуры высоковольтного электрооборудования

Применение системы измерения температуры неотделимо от анализа причины проблемы повышения температуры. Во-первых, это проблемы качества и установки самого высоковольтного электрооборудования, особенно в местах соединения болтов оборудования. Соответствие точек соединения стандартам и соответствие герметичности стандартам — все это влияет на прочность сопротивления. Многие соединения оборудования будут иметь неровные и грубые проблемы во время установки. Ненадлежащая шлифовка также приведет к повышенному сопротивлению и плохому контакту, что повлияет на использование оборудования и сделает проблему повышения температуры очевидной. Во-вторых, небрежная защита во время транспортировки высоковольтного электрооборудования приведет к ударам, что приведет к деформации точек соединения или ключевых деталей, что приведет к плохому контакту. В-третьих, сама металлическая поверхность высоковольтного электрооборудования подвержена коррозии или реакциям окисления, и проблемы на поверхности оборудования также повлияют на контакт оборудования. Плохая рабочая среда некоторого электрооборудования, такая как высокая температура, дождь, снег и сильный ветер, ускоряет старение самого оборудования, вызывая серьезные проблемы с повышением температуры. В-четвертых, внешние факторы влияют на плохой контакт при подключении оборудования. Многие рабочие площадки оборудования относительно сложны, и различные связи, такие как установка, использование и обслуживание оборудования, также подвержены ошибкам, что приводит к плохому контакту многих кабельных разъемов и изолирующих выключателей, а также серьезным проблемам с повышением температуры. В-пятых, оборудование находится под высоким давлением нагрузки в течение длительного времени. Высоковольтное электрооборудование само по себе несет передачу и приложение высоковольтного электричества. Как только ток становится слишком большим и превышает пропускную способность оборудования, в сочетании с тепловым эффектом самого тока, температура оборудования быстро повышается.

При фактической работе оборудования вышеуказанные пять проблем будут возникать на соединениях автоматических выключателей, разъединителей, кабельных соединений, втулок и шин и т. д. Эти области имеют много неисправностей и подвержены проблемам повышения температуры. При ежедневном осмотре и обслуживании персонал должен сосредоточиться на осмотре и обслуживании. Во время осмотра оборудования измерение температуры устройства может не только определить состояние устройства во время использования, но и своевременно обнаружить избыточное тепло, выделяемое плохим контактом или чрезмерной нагрузкой. В заряженном состоянии из-за влияния тока и тепла внутренняя температура обычно выше, чем внешняя, но изменение тепла из-за отказа самого оборудования или чрезмерной нагрузки необходимо тщательно контролировать. Эта проблема повышения температуры усугубит старение оборудования, тем самым сокращая срок его службы и даже может привести к его перегоранию. Поэтому крайне необходимо применять систему измерения температуры для высоковольтного электрооборудования.

В Китае наиболее используемыми методами измерения температуры для высоковольтного силового оборудования являются метод отображения температуры с помощью воскового чипа, метод инфракрасного измерения температуры, метод измерения температуры с помощью оптоволокна и беспроводная система измерения температуры. Как метод отображения температуры, так и инфракрасный термометр управляются вручную, и данные не могут быть собраны в режиме реального времени. С помощью измерения с помощью оптоволокна можно получить результаты измерения в режиме реального времени. Однако в случае высокого и низкого напряжения он не может полностью изолировать факторы окружающей среды и не может соответствовать требованиям спецификаций электроизмерительных приборов для высоковольтных приборов. Более того, при установке в шкафу также существуют большие препятствия для его установки из-за таких проблем, как нестойкость оптоволокна к высокой температуре и сложность проводки. Существующая технология беспроводного измерения температуры в основном опирается на текущий режим беспроводной передачи для преодоления проблем с подключением и креплением первичного и вторичного контуров, тем самым повышая безопасность использования высоковольтной энергии.

2. Анализ структуры беспроводной системы измерения температуры и применения оборудования

Состав беспроводной системы измерения температуры можно разделить на часть датчика температуры и часть отображения и анализа результатов мониторинга температуры, а также аппаратное и программное обеспечение системы. Структура беспроводной системы измерения температуры для высоковольтного силового оборудования, показанная на рисунке 1, обычно устанавливается с датчиками температуры на стыке распределительных шкафов, кабельных соединений, предохранителей и т. д. Для обеспечения точности измерения датчик обычно находится в том же положении напряжения, что и объект испытания, а затем собранный сигнал передается и отображается с помощью беспроводной технологии. Для обеспечения безопасности измерения температуры рабочие части высокого и низкого напряжения изолированы, чтобы предотвратить утечку и другие несчастные случаи. Обычно на внешней поверхности рабочего оборудования предусмотрено несколько каналов для мониторинга в реальном времени и обработки данных из нескольких мест. Затем данные, полученные приемником, передаются на компьютер через последовательный или параллельный порт, анализируются и обрабатываются предварительно запрограммированной программой.

Рисунок 1. Принципиальная схема структуры беспроводной системы измерения температуры высоковольтного силового оборудования

2.1 Датчик температуры

Функция датчика температуры заключается в преобразовании сигнала температуры в электрический сигнал. Обычно используется термопарный измеритель Pt100, точность измерения которого может достигать 0,1 градуса Цельсия. Также можно использовать миниатюрный датчик тока с нулевым потоком, который также имеет высокую ценность для применения. С технической точки зрения, магнитный датчик выбирает пермаллой с низкими потерями в качестве железного сердечника и использует специальную технологию отрицательного давления и средства защиты для реализации автоматической компенсации железного сердечника, так что железный сердечник находится в идеальном рабочем состоянии нулевого магнитного потока. В дополнение к устройству измерения температуры беспроводной датчик температуры также включает в себя источник питания, измерительную схему, логическую схему управления и схему радиосвязи на определенной частоте. Чтобы адаптироваться к более высоким рабочим условиям, он, как правило, упаковывается в высокотемпературную термоусадочную трубку высокого давления и обладает определенными водонепроницаемыми и пыленепроницаемыми свойствами, чтобы обеспечить долгосрочное использование. Поскольку рабочая область беспроводного оборудования для измерения температуры обычно невелика, его размер следует максимально уменьшить, чтобы соответствовать рабочим условиям во время использования. При использовании датчика температуры можно использовать термостойкую клеевую проволоку или технологию склеивания для объединения термочувствительного элемента с поверхностью объекта, но следует соблюдать осторожность, чтобы точки контакта были близко друг к другу, чтобы уменьшить измерение ошибки.Беспроводной датчик температуры должен иметь широкий линейный рабочий диапазон. Обычно выбирается чувствительный элемент температуры -55~130 градусов по Цельсию, а датчик температуры выбирается в соответствии с требованиями точности измерения и погрешности измерения в различных рабочих условиях.

2.2 Беспроводной датчик температуры

Система беспроводного температурного датчика имеет несколько каналов приема, которые могут обрабатывать и отображать несколько различных точек измерения в режиме реального времени. В беспроводном температурном датчике есть функции оценки и обработки неисправностей. Зона безопасности заранее устанавливается персоналом, а собранная информация сравнивается с установленным порогом беспроводным температурным датчиком. Если температура превышает порог, она поступает в модуль обработки неисправностей и выводит текст предупреждения, а также выводит набор высоких и низких уровней для запуска сигнала тревоги и звука. В дополнение к основным функциям обнаружения и сигнализации беспроводной температурный датчик также имеет возможность передавать информацию. Его можно подключить к компьютеру через линию передачи данных или микросхему связи последовательного/параллельного порта, и сотрудники могут контролировать несколько переключателей и контактных деталей в режиме реального времени, а также контролировать их рабочее состояние, чтобы вовремя обнаруживать существующие проблемы безопасности.

2.3 Система мониторинга температуры в реальном времени

По сравнению с вышеупомянутыми аппаратными средствами, такими как датчики и детекторы, система мониторинга температуры в реальном времени больше склоняется к программной системе в беспроводной системе измерения температуры. Система мониторинга температуры в реальном времени представляет собой интеграцию общей работы оборудования беспроводного измерения температуры, обработки данных, сбора сигналов и других функций. Она взаимодействует с персоналом через клиентский интерфейс, загружает и выдает инструкции. Чтобы снизить трудоемкость операторов, технические работники разработали систему мониторинга температуры в реальном времени, которая соответствует приведенному выше описанию, чтобы анализировать и обрабатывать результаты измерения температуры аппаратной части. Система мониторинга температуры в реальном времени имеет функции отображения температуры, хранения данных, анализа и сравнения исторических данных, предупреждения о неисправностях, анализа неисправностей, анализа состояния работы оборудования и т. д., и она может интегрировать и дополнять функции аппаратной части. При проектировании системы мониторинга температуры в реальном времени некоторые методы модульного проектирования могут использоваться для избыточной обработки данных, и каждый модульный блок разлагается в соответствии с функцией, а данные хранятся и обрабатываются по категориям. Этот метод модульной конструкции может сделать систему мониторинга температуры в реальном времени более применимой и безопасной. Система мониторинга температуры в реальном времени может помочь техническим работникам собирать, извлекать, сравнивать и анализировать большой объем данных и может сообщать о различных аномальных условиях в реальном времени в соответствии с различными температурами различного оборудования, чтобы обеспечить нормальную работу различных устройств. В то же время система мониторинга температуры в реальном времени также имеет хорошие математические операции и производительность визуализации, которая может отображать данные определенного периода в виде диаграммы и отмечать данные для облегчения последующего обслуживания.

3. Преимущества и недостатки беспроводной системы измерения температуры применительно к высоковольтному электрооборудованию

3.1 Технические преимущества беспроводной системы измерения температуры, применяемой в электрооборудовании

С развитием науки и техники беспроводная система измерения температуры претерпела многочисленные обновления и усовершенствования, ее производительность становилась все сильнее, а мониторинг температуры становился все точнее. Текущая конструкция электросети требует, чтобы беспроводная система измерения температуры была все более и более точной и работающей в режиме реального времени, особенно для высоковольтного электрооборудования. Беспроводная система измерения температуры также постоянно корректируется с применением высоковольтного электрооборудования. С точки зрения приема сигнала беспроводная система измерения температуры расширяет более высокую частоту сигнала на основе характеристик высоковольтного электрооборудования, которое имеет хорошую стабильность и нелегко нарушается внешними факторами. При передаче сигнала используется технология беспроводной связи, которая является относительно простой, имеет низкое энергопотребление и стоимость, и может анализироваться и обрабатываться в соответствии с полученными данными, а рабочее состояние прибора можно контролировать в режиме реального времени без влияния ограничений, связанных с погодными условиями. Температуру прибора можно контролировать в режиме реального времени, чтобы избежать пропущенных обнаружений. В то же время сигнализация о перегреве устройства может быть установлена ​​в соответствии с потребностями пользователя, а оператор может получать напоминания о конкретном местоположении оборудования с помощью звука и сигнала.

3.2 Недостаточное применение беспроводной системы измерения температуры в электрооборудовании

Измерение температуры высоковольтного электрооборудования с помощью беспроводной системы измерения температуры снижает интенсивность инспекционных работ операторов подстанции и одновременно повышает показатели безопасности оборудования. Однако в реальной эксплуатации беспроводной системы измерения температуры имеются и определенные недостатки. Во-первых, беспроводная система измерения температуры является активной технологией, для питания которой требуется встроенная батарея. Когда батарея разряжается, беспроводная система измерения температуры автоматически отключается, и персонал не может видеть температуру устройства, а восстановить соединение можно только отключив линию для замены батареи, в результате чего значительно увеличивается количество переключений и незапланированных отключений электроэнергии на подстанции. Чтобы решить эту проблему, мы можем усовершенствовать технологию, заменить встроенную батарею на пассивный источник питания и использовать электромагнитную волну, генерируемую током фиксированной точки, в качестве питания, благодаря чему повышается надежность всей системы. Во-вторых, некоторые показатели контроля температуры устройства питания часто выходят из строя в практических приложениях. Предварительно считается, что батарея беспроводного датчика измерения температуры недостаточна. После отключения питания и замены беспроводного датчика измерения температуры это явление все еще существует. В этом случае необходимо обнаружить место, отладить установку приемной стороны, сократить расстояние между точкой измерения температуры и беспроводной системой измерения температуры и избежать этой ситуации. Кроме того, беспроводной датчик температуры с собственной активной технологией не может заменить батарею. Если он обнаружит, что батареи недостаточно, беспроводной датчик необходимо заменить. Это не только увеличит стоимость обслуживания прибора, но и приведет к потреблению ресурсов оборудования.

4.Примеры применения беспроводной системы измерения температуры

По сравнению с зарубежной технологией беспроводной системы измерения температуры, развитие отечественной технологии измерения температуры относительно отстает, но благодаря постоянному вниманию отечественной промышленности в последние годы инвестиции, рабочая сила и материальные ресурсы в этой области были улучшены. В электроэнергетике существует множество вспомогательных устройств, особенно контрольно-измерительного оборудования для работы электропитания. То есть, когда линия достигает определенной нагрузки или высокой температуры, устройство автоматически прекращает подачу питания, чтобы избежать аварий. Эти практичные новые продукты в основном используются в высоковольтном электрооборудовании, а их интерфейсы предварительно установлены и не могут быть заменены. Хотя это в определенной степени снизит генерацию сопротивления, легко вызвать отказ из-за длительной работы, что увеличит сопротивление самого устройства и увеличит тепло во время работы. Таким образом, в течение длительного времени легко вызвать несчастные случаи, подвергая опасности здоровье людей и имущество. В ответ на эту ситуацию некоторые отечественные компании применили технологию беспроводного измерения температуры при производстве электроэнергии. Благодаря популярности этой технологии она теперь широко используется не только в электроэнергетике, но и в других отраслях, где существуют проблемы с повышением температуры.

5. Сценарии применения

Устройство для измерения температуры электрических контактов в режиме реального времени подходит для контроля температуры кабельных соединений в распределительных шкафах высокого и низкого напряжения, контактов выключателей, рубильников, промежуточных головок высоковольтных кабелей, сухих трансформаторов, низковольтного и сильноточного оборудования. Оно может предотвратить потенциальные угрозы безопасности, вызванные чрезмерным сопротивлением контактов и нагревом из-за окисления, ослабления, пыли и других факторов во время работы, тем самым повышая безопасность оборудования, своевременно, непрерывно и точно отражая рабочее состояние оборудования и снижая аварийность оборудования.

6. Конфигурация оборудования системы

7. Заключение

Благодаря постоянному развитию датчиков, беспроводной передачи данных, интеллектуального анализа данных и других технологий, система мониторинга температуры высоковольтного электрооборудования в реальном времени станет более научной. Благодаря применению и популяризации беспроводной системы измерения температуры, энергетическая промышленность нашей страны также стала более стабильной и безопасной, а ее технологический прогресс внес вклад в развитие нашей страны.

Ссылки:

[1] Руководство по проектированию и применению микросетей Acrel Enterprise. Версия 2022.05

Система онлайн-мониторинга температуры в основном состоит из датчика температуры и блока сбора/отображения температуры на уровне оборудования, шлюза периферийных вычислений на уровне связи и хоста системы измерения температуры на уровне управления станцией для реализации онлайн-мониторинга температуры ключевых электрических частей системы преобразования и распределения электроэнергии.