炭鉱高圧電気設備への無線温度測定システムの応用

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アクレル株式会社株式会社

抽象的な：社会経済の継続的な発展に伴い、電力システムは高電圧・大容量化の方向に向かっています。 電力システムの新技術や新設備が後を絶たず、送電容量は向上の一途をたどっています。しかし、高圧電気機器が担う高圧電力負荷は、自らの温度上昇も安定を脅かす元凶となっています。電力網の。 機器の温度は、現在の電力網における送電機器の安定した動作のための重要なパラメータとなっています。この記事では、高圧電気機器の温度上昇の理由に基づいて、ワイヤレス温度測定システムの構造とアプリケーションを分析します。我が国の電力システムの安定的な運用と発展の参考となるよう、その適用の長所と短所を分析し、適用例を提供します。

キーワード：ワイヤレス温度測定システム; 高電圧電気機器。 長所と短所

我が国の電力系統の高電圧電気機器には、絶縁されたスイッチジョイントやバスバーノードなど、さまざまな接続点があります。製造または安全プロセスの品質上の問題により、多くの機器に接触不良の問題が発生し、使用中に大きな抵抗が発生し、温度上昇の問題が発生します。

1.高圧電気機器の温度上昇の原因

温度測定システムの適用は、温度上昇問題の原因分析と切り離せません。まず、高電圧電気機器自体の品質と設置上の問題、特に機器のボルトの接合部に問題があります。接続点が合っているかどうかです。多くの機器の接続では、設置中に不均一で粗い問題が発生します。 また、研磨が不十分だと抵抗が増加して接触不良が発生し、機器の使用に影響を及ぼし、温度上昇の問題が顕著になります。第二に、高電圧電気機器の輸送中に不注意に保護するとバンプが発生し、接続点が変形する可能性があります。第三に、高電圧電気機器自体の金属表面は腐食や酸化反応を起こしやすく、機器表面の問題は機器の接触にも影響します。 一部の電気機器は、高温、雨、雪、強風などの劣悪な作業環境により、機器自体の老朽化が促進され、深刻な温度上昇の問題が発生します。第四に、外部要因は機器の接続部の接触不良に影響します。 。 多くの機器の運用現場は比較的複雑であり、機器の設置、使用、メンテナンスなどのさまざまなリンクも間違いが発生しやすく、その結果、多くのケーブルコネクタや絶縁スイッチの接触不良が発生し、深刻な温度上昇の問題が発生します。長時間にわたる高負荷圧力。 高電圧電気機器自体が高電圧電力の伝送と印加を行います。 電流が大きすぎて機器の許容容量を超えると、電流自体の熱影響と相まって、機器の温度が急速に上昇します。

実際の機器の運用においては、遮断器、断路器、ケーブル接続部、ブッシュ、バスバーなどの接続部で上記5つの問題が発生します。これらの箇所は故障が多く、温度上昇の問題が発生しやすい箇所です。 日常の点検・保守では、スタッフは点検・保守に集中する必要があります。機器の点検中、機器の温度測定により、使用中の機器の状態を把握できるだけでなく、不良品から発生する過剰な熱をタイムリーに検出することもできます。充電状態では、電流や熱の影響により内部温度が外界より高くなるのが正常ですが、機器自体の故障や過負荷による熱変化は必要となります。厳重に監視されること。 この温度上昇の問題は、機器の老朽化を悪化させ、機器の寿命を縮め、さらには機器の焼損を引き起こす可能性があります。 したがって、高電圧電気機器には温度測定システムを適用することが非常に必要です。

中国で高圧電力設備の温度測定方法として最もよく使われているのは、温度表示ワックスチップ方式、赤外線温度測定方式、光ファイバー温度測定方式、無線温度測定システムです。温度表示方式と赤外線温度計はいずれも手動式です。 、データはリアルタイムで収集できません。 光ファイバー測定により、リアルタイムの測定結果が得られます。 ただし、高電圧と低電圧の場合、環境要因を完全に分離することはできず、高電圧機器の電気計装仕様の要件を満たすことはできません。 また、筐体内に設置する場合、光ファイバーは高温に強くない、配線が難しいなど、設置には大きな障害があります。既存の無線温度測定技術は、主に現在の無線伝送モードに依存しています。一次ループと二次ループの接続と取り付けの問題を克服し、高電圧電力使用の安全性を向上させます。

2. 無線温度測定システムの構造と機器のアプリケーションの分析

無線温度測定システムの構成は、温度センサー部と温度監視結果表示・分析部、およびシステムのハードウェアとソフトウェアに分けられます。高圧電力用無線温度測定システムの構成図1に示すような機器には、通常、スイッチキャビネット、ケーブルジョイント、ヒューズなどの接合部に温度センサーが取り付けられます。測定の精度を確保するために、センサーは通常、テスト対象と同じ電圧位置にあります。温度測定の安全性を確保するため、高電圧と低電圧の動作部分は絶縁され、漏電やその他の事故が防止されます。通常、外面には複数のチャネルが設けられています。複数の場所のリアルタイム監視とデータ処理のための作業機器の。 次に、受信機が受信したデータはシリアルポートまたはパラレルポートを介してコンピュータに送信され、事前にプログラムされたプログラムによって分析および処理されます。

図1 高圧電力機器用ワイヤレス温度測定システムの構成模式図

2.1 温度センサー

温度センサーの機能は、温度信号を電気信号に変換することです。 通常は Pt100 熱電対計が使用され、その測定精度は摂氏 0.1 度に達します。 ゼロ磁束の小型電流センサーも使用でき、これも応用価値が高いです。技術的に言えば、磁気センサーは鉄心として低損失のパーマロイを選択し、特殊な負圧技術と保護手段を使用して、負圧の自動補償を実現します。鉄心がゼロ磁束の理想的な動作状態になるように、ワイヤレス温度センサーには温度測定装置に加えて、電源、測定回路、論理制御回路、無線通信回路も含まれています。より高い作業条件に適応するために、通常は高温高圧の熱収縮チューブに梱包され、長期間の使用を保証するために一定の防水および防塵特性を備えています。無線温度測定装置は通常小さいため、使用時の使用条件に合わせてサイズをできるだけ小さくする必要があります。温度センサーを使用する場合、耐熱性の接着ワイヤまたは接着技術を使用して感熱素子を組み合わせることができます。ただし、測定誤差を減らすために接触点を近くに保つように注意する必要があります。ワイヤレス温度センサーは、広い直線動作範囲を備えている必要があります。 通常、-55〜130℃の温度センサーが選択され、さまざまな使用条件下での測定精度と測定誤差の要件に応じて温度センサーが選択されます。

2.2 ワイヤレス温度検出器

ワイヤレス温度検出器システムには複数の受信チャネルがあり、複数の異なる測定点をリアルタイムで処理および表示できます。ワイヤレス温度検出器には判定機能と障害処理機能があります。 安全ゾーンはスタッフによって事前に設定され、収集された情報は無線温度検知器によって設定されたしきい値と比較されます。 温度がしきい値を超えると、障害処理モジュールに入り、警告テキストを出力し、高レベルと低レベルのセットを出力して警報信号と音響を開始します。基本的な検出および警報機能に加えて、ワイヤレス温度検出器には情報を送信する機能もあります。 データラインまたはシリアル/パラレルポート通信チップを介してコンピュータに接続でき、従業員は複数のスイッチや接点部品をリアルタイムで監視し、その動作状態を制御して、既存の安全上の問題を適時に発見できます。

2.3 リアルタイム温度監視システム

前述のセンサーや検出器などのハードウェア設備と比較して、リアルタイム温度監視システムはワイヤレス温度測定システムのソフトウェアシステムに傾いています。リアルタイム温度監視システムは、ワイヤレス温度全体を統合したものです。測定ハードウェアの操作、データ処理、信号収集およびその他の機能。 クライアントインターフェイスを介してスタッフと通信し、指示をアップロードして発行します。オペレーターの労働強度を軽減するために、技術労働者は、温度を分析して処理するために、上記の説明を満たすリアルタイム温度監視システムを開発しました。リアルタイム温度監視システムは、温度表示、データ保存、履歴データ分析・比較、故障警告、故障分析、設備稼働状況分析などの機能を備えており、統合・補完することができます。リアルタイム温度監視システムの設計では、冗長データ処理作業にいくつかのモジュール設計手法を使用でき、各モジュール単位は機能に応じて分解され、データが保存され、カテゴリごとに処理されます。 このモジュール設計方法により、リアルタイム温度監視システムの適用性と安全性が向上します。 リアルタイム温度監視システムは、技術者が大量のデータを収集、抽出、比較、分析するのを支援し、さまざまな機器のさまざまな温度に応じてさまざまな異常状態をリアルタイムで報告し、さまざまな機器の正常な動作を保証します。同時に、リアルタイム温度監視システムは優れた数学的演算と視覚化性能も備えており、一定期間のデータをグラフとして表示したり、後のメンテナンスを容易にするためにデータにマークを付けることができます。

3. 高圧電気機器に適用されるワイヤレス温度測定システムのメリットとデメリット

3.1 電気機器に適用される無線温度測定システムの技術的利点

科学技術の進歩に伴い、ワイヤレス温度測定システムは数多くのアップグレードと更新を経て、その性能はますます強力になり、温度監視はますます正確になりました。現在の電力構造では、ワイヤレス温度測定システムに次のような要求があります。特に高電圧電気機器の場合、リアルタイム性と正確性がますます高まっています。 無線温度測定システムも高電圧電気機器の適用に合わせて常に調整されています。信号受信の面では、無線温度測定システムは高電圧電気機器の特性に基づいてより高い信号周波数を拡張し、安定性が優れています。信号伝送には無線通信技術が使用されており、比較的シンプルでエネルギー消費とコストが低く、受信したデータに応じて分析および処理でき、機器の動作状況を把握できます。気象条件の制限に影響されずにリアルタイムで監視できます。機器の温度をリアルタイムで監視できるため、検出漏れを防ぎます。 同時に、ユーザーのニーズに応じて装置の過熱アラームを設定でき、音と信号を通じてオペレーターに特定の装置の位置を知らせることができます。

3.2 電気機器への無線温度測定システムの不十分な適用

無線温度測定システムを利用した高圧電気設備の温度測定は、変電所の運転員の点検作業の軽減と機器の安全性能の向上を同時に実現します。しかし、無線温度測定システムにはいくつかの欠点もあります。まず、ワイヤレス温度測定システムはアクティブな技術であり、電源として内蔵バッテリーが必要です。 バッテリーが消耗すると、ワイヤレス温度測定システムは自動的にシャットダウンし、スタッフはデバイスの温度を確認できず、バッテリーを交換するために回線を切断することによってのみ接続を回復できます。その結果、切り替えの回数が減少します。この問題を解決するには、技術を改良し、内蔵バッテリーをパッシブ電源に置き換え、定点電流によって発生する電磁波を電源として使用します。第二に、電源装置の一部の温度制御インジケータは実際のアプリケーションでは故障することがよくあります。 無線温度計測センサーのバッテリーが不足していると事前に判断します。 停電およびワイヤレス温度測定センサーの交換後も、この現象は依然として存在します。この場合、サイトを検出し、受信側の設置をデバッグし、温度測定ポイントとワイヤレス温度の間の距離を短くする必要があります。また、独自のアクティブ技術を備えたワイヤレス温度センサーはバッテリーの代わりにはなりません。 バッテリーが十分でないことを検出した場合、ワイヤレスセンサーを交換する必要があります。 これは、機器のメンテナンスコストを増加させるだけでなく、機器のリソース消費の原因にもなります。

4.無線温度測定システムの応用例

外国のワイヤレス温度測定システム技術と比較して、国内の温度測定技術の開発は相対的に遅れていますが、近年国内業界の継続的な注目により、この分野への投資、人材、物的資源は改善されています。 電力業界には、多くの補機機器、特に電力運用監視装置が数多くあります。つまり、ラインが一定の負荷または高温になると、装置は事故を回避するために自動的に電力供給を停止します。これらの実用的な新製品は、高圧電気機器に多く使用されており、インターフェイスはあらかじめ組み込まれており、交換はできません。抵抗の発生はある程度軽減されますが、長時間の使用により故障が発生しやすくなり、抵抗の発生が増加します。装置自体の抵抗が増加し、動作中に熱が増加するため、長時間使用すると安全事故が発生しやすく、人々の健康や財産の健康が危険にさらされます。 こうした状況を受けて、国内企業の一部が無線温度測定技術を電力生産に応用しており、この技術の普及により、電力業界だけでなく、温度上昇が問題となる他の業界でも広く利用されるようになりました。

5. 応用シナリオ

電気接点オンライン温度測定装置は、高電圧および低電圧の開閉器キャビネット、回路ブレーカーの接点、ナイフスイッチ、高電圧ケーブルの中間ヘッド、乾式変圧器、低電圧および高電流機器のケーブル接合部の温度監視に適しています。 。 運転中の酸化、緩み、塵埃などの要因による過剰な接触抵抗や発熱による潜在的な安全上の問題を防止し、設備の安全性を向上させ、設備の稼働状況をタイムリーかつ継続的かつ正確に反映し、設備の事故率を低減します。

6. システムのハードウェア構成

7. 結論

センサー、無線データ通信、データマイニング、その他の技術の継続的な開発により、高電圧電気温度のリアルタイム監視システムはより科学的になるでしょう。 無線温度測定システムの応用と普及により、我が国の電力産業もより安定かつ安全になり、その技術進歩は我が国の発展に貢献してきました。

参考文献:

[1] Acrel Enterprise マイクログリッド設計およびアプリケーション マニュアル。 バージョン 2022.05

温度オンライン監視システムは主に、機器層の温度センサーと温度取得/表示ユニット、通信層のエッジコンピューティングゲートウェイ、ステーション制御層の温度測定システムホストで構成され、温度監視をオンラインで実現します。変電および配電システムの主要な電気部品。