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

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

Acrel Co. Sp. z o.o.

Abstrakcyjny: Wraz z ciągłym rozwojem ekonomii społecznej system elektroenergetyczny zmierza w kierunku wysokich napięć i dużych mocy. Nowe technologie i urządzenia systemu elektroenergetycznego pojawiają się nieskończonym strumieniem, a zdolność przesyłu mocy stale się poprawia. Jednakże obciążenie wysokim napięciem przenoszone przez urządzenia elektryczne wysokiego napięcia powoduje również, że ich własny wzrost temperatury jest winowajcą zagrażającym stabilności sieci energetycznej. Temperatura urządzeń stała się ważnym parametrem zapewniającym stabilną pracę urządzeń przesyłowych energii elektrycznej w dotychczasowej sieci elektroenergetycznej. W artykule, na podstawie przyczyn wzrostu temperatury urządzeń elektrycznych wysokiego napięcia, w artykule dokonano analizy budowy i zastosowania bezprzewodowego systemu pomiaru temperatury, analizuje zalety i wady jego stosowania oraz podaje przykłady zastosowań stanowiące punkt odniesienia dla stabilnej pracy i rozwoju systemu elektroenergetycznego naszego kraju.

Słowo kluczowe: Bezprzewodowy system pomiaru temperatury; sprzęt elektryczny wysokiego napięcia; zalety i wady

Urządzenia elektryczne wysokiego napięcia w systemie elektroenergetycznym naszego kraju mają różnorodne punkty połączeń, takie jak izolowane złącza przełączników, węzły szyn zbiorczych itp. Ze względu na problemy z jakością w procesie produkcyjnym lub w zakresie bezpieczeństwa wiele urządzeń będzie miało słabe problemy ze stykiem i 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 jakościowe i instalacyjne samego sprzętu elektrycznego wysokiego napięcia, szczególnie w miejscach połączeń śrubowych sprzętu. Czy punkty połączenia się spotykają normy i to, czy szczelność spełnia normy, wszystko to wpływa na wytrzymałość. W przypadku wielu połączeń urządzeń występują nierówne i trudne problemy podczas instalacji. Nieodpowiednie szlifowanie doprowadzi również do zwiększonej rezystancji i słabego styku, co będzie miało wpływ na użytkowanie sprzętu i sprawi, że problem wzrostu temperatury stanie się oczywisty. Po drugie, nieostrożne zabezpieczenie podczas transportu sprzętu elektrycznego wysokiego napięcia spowoduje uderzenia, a w rezultacie deformację punktów połączeń lub kluczowych części, co powoduje słaby kontakt. Po trzecie, metalowa powierzchnia sprzętu elektrycznego wysokiego napięcia sama w sobie jest podatna na korozję lub reakcje utleniania, a problemy na powierzchni sprzętu będą również miały wpływ na kontakt sprzętu. Złe środowisko pracy niektórych urządzeń elektrycznych, takie jak wysoka temperatura, deszcz, śnieg i silny wiatr, przyspieszają starzenie się samego sprzętu, powodując poważne problemy ze wzrostem temperatury. Po czwarte, czynniki zewnętrzne wpływają na słaby kontakt na podłączeniu sprzętu . Wiele miejsc obsługi sprzętu jest stosunkowo skomplikowanych, a różne ogniwa, takie jak instalacja, użytkowanie i konserwacja sprzętu, również są podatne na błędy, co skutkuje słabym stykiem wielu złączy kablowych i wyłączników izolacyjnych oraz poważnymi problemami ze wzrostem temperatury. Po piąte, sprzęt jest poddawany wysokie ciśnienie obciążenia przez długi czas. Sprzęt elektryczny wysokiego napięcia sam w sobie przenosi i wykorzystuje energię elektryczną wysokiego napięcia. Gdy prąd jest zbyt duży i przekracza obciążalność sprzętu, w połączeniu z efektem termicznym samego prądu, temperatura sprzętu gwałtownie rośnie.

Podczas rzeczywistej pracy sprzętu, powyższe pięć problemów wystąpi na złączach wyłączników, odłączników, złączy kablowych, tulei i szyn zbiorczych itp. Obszary te charakteryzują się wieloma uszkodzeniami i są podatne na problemy związane ze wzrostem temperatury. Podczas codziennej kontroli i konserwacji personel powinien skupiać 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 słabe 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 wynika z awarii samego sprzętu lub nadmiernego obciążenia być ściśle monitorowane. Problem związany ze wzrostem temperatury pogłębi proces starzenia się sprzętu, skracając w ten sposób jego żywotność, a nawet może spowodować jego spalenie. Dlatego bardzo konieczne jest zastosowanie systemu pomiaru temperatury w urządzeniach elektrycznych wysokiego napięcia.

W Chinach najczęściej stosowanymi metodami pomiaru temperatury w urządzeniach zasilających wysokiego napięcia są metoda wyświetlania temperatury metodą chipa woskowego, 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 pomiarów w czasie rzeczywistym. Jednakże w przypadku wysokiego i niskiego napięcia nie jest w stanie całkowicie odizolować czynników środowiskowych i nie może spełnić wymagań specyfikacji oprzyrządowania elektrycznego dla przyrządów wysokiego napięcia. Co więcej, podczas instalacji w szafie występują również duże przeszkody w jej instalacji ze względu na problemy, takie jak brak odporności światłowodu na wysoką temperaturę i utrudnione okablowanie. Istniejąca technologia bezprzewodowego pomiaru temperatury opiera się głównie na bieżącym trybie transmisji bezprzewodowej aby przezwyciężyć problemy z połączeniem i mocowaniem pętli pierwotnej i wtórnej, poprawiając w ten sposób bezpieczeństwo użytkowania energii wysokiego napięcia.

2. Analiza struktury systemu bezprzewodowego pomiaru temperatury i zastosowania urządzeń

Skład bezprzewodowego systemu pomiaru temperatury można podzielić na część obejmującą czujnik temperatury oraz część wyświetlającą i analizującą wyniki monitorowania temperatury, a także sprzęt i oprogramowanie systemu. Struktura bezprzewodowego systemu pomiaru temperatury dla zasilania wysokiego napięcia urządzenia jak pokazano na rysunku 1 są zwykle instalowane z czujnikami temperatury na styku szaf rozdzielczych, złączy kablowych, bezpieczników itp. Aby zapewnić dokładność pomiaru, czujnik zwykle znajduje się w tym samym położeniu napięcia, co badany obiekt, 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 powierzchni zewnętrznej znajduje się wiele kanałów sprzętu roboczego do monitorowania w czasie rzeczywistym i przetwarzania danych w wielu lokalizacjach. Następnie dane odebrane przez odbiornik przesyłane są do komputera poprzez port szeregowy lub równoległy, gdzie są analizowane i przetwarzane przez zaprogramowany wcześniej program.

Rysunek 1 Schemat ideowy struktury bezprzewodowego systemu pomiaru temperatury urządzeń elektroenergetycznych wysokiego napięcia

2.1 Czujnik temperatury

Zadaniem czujnika temperatury jest konwersja sygnału temperatury na sygnał elektryczny. Zwykle stosuje się miernik z termoparą Pt100, a jego dokładność pomiaru może sięgać 0,1 stopnia Celsjusza. Można również zastosować miniaturowy czujnik prądu o zerowym strumieniu, który również ma wysoką wartość aplikacyjną. Z technicznego punktu widzenia czujnik magnetyczny wybiera niskostratny permalloj jako żelazny rdzeń i wykorzystuje specjalną technologię podciśnienia oraz środki zabezpieczające, aby zapewnić automatyczną kompensację rdzeń żelazny, dzięki czemu rdzeń żelazny znajduje się w idealnym stanie pracy o zerowym strumieniu magnetycznym. Oprócz urządzenia do pomiaru temperatury bezprzewodowy czujnik temperatury zawiera również zasilacz, obwód pomiarowy, logiczny obwód sterujący i obwód komunikacji radiowej z określoną częstotliwością. Aby dostosować się do wyższych warunków pracy, jest zwykle pakowany w wysokotemperaturową, wysokociśnieniową rurkę termokurczliwą i ma pewne właściwości wodoodporne i pyłoszczelne, aby zapewnić długotrwałe użytkowanie. Od obszaru roboczego Bezprzewodowy sprzęt do pomiaru temperatury jest zwykle niewielki, należy go w miarę możliwości zmniejszyć, aby dostosować się do warunków pracy podczas użytkowania. W przypadku stosowania czujnika temperatury można zastosować drut klejący żaroodporny lub technologię klejenia w celu połączenia elementu termoczułego z powierzchnią obiektu, należy jednak zachować ostrożność, aby punkty styku były blisko siebie, aby zmniejszyć błędy pomiaru. Bezprzewodowy czujnik temperatury powinien charakteryzować się szerokim liniowym zakresem pracy. Zwykle wybiera się element wykrywający temperaturę w zakresie -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 detektora temperatury ma wiele kanałów odbiorczych, które mogą przetwarzać i wyświetlać wiele różnych punktów pomiarowych w czasie rzeczywistym. Bezprzewodowy detektor temperatury posiada funkcje oceny i obsługi usterek. Personel wyznacza z wyprzedzeniem strefę bezpieczeństwa, a zebrane informacje porównuje z ustawionym progiem przez bezprzewodowy czujnik temperatury. Jeśli temperatura przekroczy próg, wejdzie do modułu przetwarzania usterek i wyśle ​​tekst ostrzeżenia oraz zestaw wysokich i niskich poziomów, aby uruchomić sygnał i dźwięk alarmu. Oprócz podstawowych funkcji wykrywania i alarmu, bezprzewodowa funkcja pomiaru temperatury Detektor ma także zdolność przekazywania informacji. Można go podłączyć do komputera za pośrednictwem linii danych lub układu komunikacyjnego portu szeregowego/równoległego, a pracownicy mogą monitorować wiele przełączników i części stykowych w czasie rzeczywistym oraz kontrolować ich stan pracy, aby w porę wykryć istniejące problemy związane z bezpieczeństwem.

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 polega na integracji całkowitej bezprzewodowej temperatury obsługa sprzętu pomiarowego, przetwarzanie danych, zbieranie sygnałów i inne funkcje. Komunikuje się z personelem poprzez interfejs klienta oraz przesyła i wydaje instrukcje. Aby zmniejszyć pracochłonność operatorów, pracownicy techniczni opracowali system monitorowania temperatury w czasie rzeczywistym, który spełnia powyższy opis, tak aby analizować i przetwarzać temperaturę wyniki pomiarów części sprzętowej. System monitorowania temperatury w czasie rzeczywistym ma funkcje wyświetlania temperatury, przechowywania danych, analizy i porównania danych historycznych, ostrzegania o usterkach, analizy usterek, analizy stanu pracy sprzętu itp., a także może integrować i uzupełniać funkcje części sprzętowej. Przy projektowaniu systemu monitorowania temperatury w czasie rzeczywistym można zastosować niektóre modułowe metody projektowania do redundantnego 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 gromadzeniu, wyodrębnianiu, porównywaniu i analizowaniu dużej ilości danych oraz może zgłaszać różne nietypowe warunki w czasie rzeczywistym w zależności od różnych temperatur różnych urządzeń, aby zapewnić normalne działanie różnych urządzeń. Jednocześnie system monitorowania temperatury w czasie rzeczywistym ma również dobre działanie matematyczne i wydajność wizualizacji, która może wyświetlać dane z określonego okresu w postaci wykresu i oznaczać dane, aby ułatwić późniejszą konserwację.

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 działanie staje się coraz mocniejsze, a monitorowanie temperatury staje się coraz dokładniejsze. Obecna konstrukcja elektroenergetyczna wymaga, aby bezprzewodowy system pomiaru temperatury być coraz bardziej dokładne i wykonywane w czasie rzeczywistym, szczególnie w przypadku urządzeń elektrycznych wysokiego napięcia. Bezprzewodowy system pomiaru temperatury jest również stale dostosowywany przy użyciu sprzętu elektrycznego wysokiego napięcia. Jeśli chodzi o odbiór sygnału, bezprzewodowy system pomiaru temperatury rozszerza wyższą częstotliwość sygnału w oparciu o charakterystykę sprzętu elektrycznego wysokiego napięcia, który ma dobrą stabilność i nie jest łatwo zakłócany przez czynniki zewnętrzne. Do transmisji sygnału wykorzystywana jest technologia komunikacji bezprzewodowej, która jest stosunkowo prosta, charakteryzuje się niskim zużyciem energii i kosztami oraz może być analizowana i przetwarzana zgodnie z otrzymanymi danymi, a stan pracy instrumentu może być sprawdzany monitorowane w czasie rzeczywistym, bez wpływu ograniczeń pogodowych. Temperaturę przyrządu można monitorować w czasie rzeczywistym, aby uniknąć przeoczenia wykrycia. Jednocześnie alarm nadmiernej temperatury urządzenia można ustawić zgodnie z potrzebami użytkownika, a operator może przypominać operatorowi o konkretnej lokalizacji sprzętu za pomocą dźwięku i sygnału.

3.2 Niewystarczające zastosowanie bezprzewodowego systemu pomiaru temperatury w sprzęcie elektrycznym

Pomiar temperatury urządzeń elektrycznych wysokiego napięcia za pomocą bezprzewodowego systemu pomiaru temperatury zmniejsza intensywność prac kontrolnych operatorów stacji, a jednocześnie poprawia bezpieczeństwo urządzeń. Jednak bezprzewodowy system pomiaru temperatury ma również pewne mankamenty w Po pierwsze, bezprzewodowy system pomiaru temperatury jest technologią aktywną, która do zasilania wymaga wbudowanego akumulatora. Gdy bateria się wyczerpie, bezprzewodowy system pomiaru temperatury wyłączy się automatycznie, a obsługa nie będzie mogła zobaczyć temperatury urządzenia i może jedynie przywrócić połączenie poprzez odłączenie linii w celu wymiany baterii, w efekcie liczba przełączeń znacznie wzrasta liczba operacji i nieplanowanych przerw w dostawie prądu w podstacji. Aby rozwiązać ten problem, możemy ulepszyć technologię, zastąpić wbudowany akumulator zasilaczem pasywnym i wykorzystać falę elektromagnetyczną generowaną przez prąd punktu stałego jako mocy, dzięki czemu wzrosła niezawodność całego układu. 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 zaniku prądu i wymianie czujnika bezprzewodowego pomiaru temperatury zjawisko to nadal występuje. W takim przypadku konieczne jest wykrycie miejsca, debugowanie instalacji końcówki odbiorczej, skrócenie odległości pomiędzy punktem pomiaru temperatury a temperaturą bezprzewodową systemu pomiarowego i uniknąć takiej sytuacji. Ponadto bezprzewodowy czujnik temperatury z własną aktywną technologią nie może zastąpić baterii. Jeśli wykryje, że bateria jest niewystarczająca, czujnik bezprzewodowy należy wymienić. To nie tylko zwiększy koszty konserwacji instrumentu, ale także spowoduje zużycie zasobów sprzętu.

4.Przykłady zastosowań bezprzewodowego systemu pomiaru temperatury

W porównaniu z zagraniczną technologią bezprzewodowego systemu pomiaru temperatury, rozwój technologii domowego pomiaru temperatury jest stosunkowo opóźniony, ale dzięki ciągłej uwadze krajowego przemysłu w ostatnich latach poprawiono inwestycje, siłę roboczą i zasoby materialne w tej dziedzinie. W energetyce istnieje wiele urządzeń pomocniczych, zwłaszcza monitorujących pracę mocy. Oznacza to, że gdy linia osiągnie określone obciążenie lub wysoką temperaturę, urządzenie automatycznie przerwie zasilanie, aby uniknąć wypadków. Te praktyczne nowości to: stosowane najczęściej w sprzęcie elektrycznym wysokiego napięcia, a ich interfejsy są preinstalowane i nie można ich wymieniać. Choć w pewnym stopniu zmniejszy to wytwarzanie rezystancji, łatwo jest spowodować awarię w wyniku długotrwałej pracy, co zwiększy opór samego urządzenia i nagrzewają się podczas pracy. Dlatego przez długi czas łatwo jest spowodować wypadki zagrażające zdrowiu ludzi i mieniu. W odpowiedzi na tę sytuację część krajowych firm zastosowała technologię bezprzewodowego pomiaru temperatury w produkcji energii elektrycznej. Dzięki popularności tej technologii jest ona obecnie szeroko stosowana nie tylko w energetyce, ale także w innych gałęziach przemysłu, w których występują problemy ze wzrostem temperatury.

5. Scenariusze zastosowań

Urządzenie do pomiaru temperatury styków elektrycznych online nadaje się do monitorowania temperatury złączy kablowych w szafach rozdzielczych wysokiego i niskiego napięcia, stykach wyłączników automatycznych, przełącznikach nożowych, głowicach pośrednich kabli wysokiego napięcia, transformatorach suchych, urządzeniach niskiego i wysokiego prądu . Może zapobiegać potencjalnym zagrożeniom bezpieczeństwa spowodowanym nadmierną rezystancją styków i nagrzewaniem w wyniku utleniania, luzów, kurzu i innych czynników podczas pracy, poprawiając w ten sposób bezpieczeństwo sprzętu, terminowo, w sposób ciągły i dokładnie odzwierciedlając stan pracy sprzętu oraz zmniejszając liczbę wypadków ze sprzętem.

6. Konfiguracja sprzętowa systemu

7. Wnioski

Dzięki ciągłemu rozwojowi czujników, bezprzewodowej transmisji danych, eksploracji danych i innych technologii, system monitorowania temperatury elektrycznej wysokiego napięcia w czasie rzeczywistym stanie się bardziej naukowy. Dzięki zastosowaniu i upowszechnieniu bezprzewodowego systemu pomiaru temperatury energetyka naszego kraju stała się także stabilniejsza i bezpieczniejsza, a jej postęp technologiczny przyczynił się do rozwoju naszego kraju.

Bibliografia:

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

System monitorowania temperatury online składa się głównie z czujnika temperatury i jednostki rejestrującej/wyświetlającej temperaturę w warstwie sprzętowej, bramy obliczeniowej brzegowej w warstwie komunikacyjnej oraz hosta systemu pomiaru temperatury w warstwie sterującej stacji w celu monitorowania temperatury online kluczowe części elektryczne systemu transformacji i dystrybucji energii.