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

Engenheiro: Michelle Zhou Tel: 86 18795636361 E-mail: michelle.zhou@email.acrel.cn

Jiangsu Acrel Elétrica MFG Co. Ltd

Resumo:Com o contínuo desenvolvimento da economia social, o sistema de energia está se movendo em direção à alta tensão e 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 do equipamento de transmissão de energia na rede elétrica atual. Com base nas razões para o aumento da temperatura de equipamentos elétricos de alta tensão, este artigo analisa a estrutura e a 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 desenvolvimento do sistema de energia do nosso país.

Palavra chave:Sistema de medição de temperatura sem fio; equipamento elétrico de alta tensão; vantagens e desvantagens

O equipamento elétrico de alta tensão no sistema de energia do nosso país tem uma variedade de pontos de conexão, como juntas de interruptor isoladas, nós de barramento, etc. Devido aos problemas de qualidade no processo de fabricação ou segurança, muitos dispositivos terão problemas de contato ruins e uma 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 é os problemas de qualidade e instalação do próprio equipamento elétrico de alta tensão, especialmente nas juntas dos parafusos do equipamento. Se os pontos de conexão atendem aos padrões, E se o aperto atende aos padrões, todos afetam a força da resistência. Muitas conexões de equipamentos terão problemas irregulares e ásperos durante a instalação. A moagem inadequada também levará ao aumento da resistência e ao mau contato, o que afetará o uso do equipamento e tornará o problema do aumento da temperatura óbvio. Em segundo lugar, a proteção descuidada durante o transporte de equipamentos elétricos de alta tensão causará solavancos, resultando na deformação dos pontos de conexão ou peças-chave, resultando em mau contato. Terceiro, A superfície metálica do próprio 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 ambiente de trabalho pobre 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 cabo e interruptores de isolamento, e sérios problemas de aumento de temperatura. Em quinto lugar, o equipamento está sob alta pressão de carga por um longo tempo. O próprio equipamento elétrico de alta tensão carrega a transmissão e a aplicação de eletricidade de alta tensão. Uma vez que a corrente é muito grande e excede 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, dis-conectores, juntas de cabos, buchas e barras de barramento, etc. Essas áreas têm muitas falhas e estão sujeitas a problemas de aumento de temperatura. Na inspeção e manutenção diárias, o pessoal deve se concentrar na inspeção e manutenção. Durante a inspeção do equipamento, a medição da temperatura do dispositivo não só pode compreender o status do dispositivo durante o uso, mas também detectar atempadamente o calor excessivo gerado pelo mau contato ou carga excessiva. No estado acusado, Devido à influência da corrente e do calor, é normal que a temperatura interna seja mais alta do que o mundo exterior, mas a mudança de calor devido à falha do próprio equipamento ou carga excessiva precisa ser monitorada de perto. Este problema de aumento de temperatura agravará o envelhecimento do equipamento, reduzindo assim a vida útil do equipamento, e pode até mesmo fazer com que o equipamento se queime. Portanto, é muito necessário aplicar um sistema de medição de temperatura para high-volEquipamento elétrico de tage.

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 infravermelho, método de medição de temperatura de fibra óptica e sistema de medição de temperatura sem fio. Tanto o método de exibição de temperatura quanto o termômetro infravermelho são operados manualmente e os dados não podem ser coletados em tempo real. Através da medição de fibra óptica, os 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 armário, 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 medição de temperatura sem fio existente A tecnologia depende principalmente do modo de transmissão sem fio atual para superar os problemas de conexão e fixação dos loops 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 do resultado de monitoramento de temperatura e análise, Bem como o hardware e software do sistema. A estrutura do sistema de medição de temperatura sem fio para equipamentos de energia de alta tensão, conforme mostrado na Figura 1, é geralmente instalada com sensores de temperatura na junção de gabinetes de comutação, juntas de cabos, fusíveis, etc. A fim de garantir a precisão da medição, O sensor está geralmente na mesma posição de tensão que o objeto de teste e, em seguida, o sinal coletado é transmitido e exibido usando a tecnologia sem fio. A fim de garantir a segurança da medição de temperatura, as peças de trabalho de alta tensão e baixa tensão são isoladas para evitar vazamentos e outros acidentes. Normalmente, Vários canais são fornecidos na superfície externa 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 de termopar Pt100 é usado e sua precisão de medição pode chegar a 0,1 graus Celsius. Um sensor de corrente em 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 o núcleo de ferro, e usa tecnologia de pressão negativa especial e meios de proteção para realizar a compensação automática para o núcleo de ferro, De modo que o núcleo de ferro esteja na condição de trabalho ideal do 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. A fim de se adaptar a condições de trabalho mais altas, geralmente é embalado em tubos termorretráteis de alta temperatura e alta pressão, E tem certas propriedades à prova d'água e à prova de poeira para garantir o uso a longo prazo. Uma vez que a área de trabalho do equipamento de medição de temperatura sem fio é geralmente pequena, 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 ter cuidado para manter os pontos de contato próximos para reduzir os erros de medição. O sensor de temperatura sem fio deve ter uma ampla faixa de trabalho linear. Normalmente, um elemento de detecção 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 Sem fio Detector de Temperatura

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 manuseio de falhas no detector de temperatura sem fio. Uma zona de segurança é definida com antecedência pela equipe, e as informações coletadas são comparadas com o limite definidoPelo detector de temperatura sem fio. Se a temperatura exceder o limite, ele entrará no módulo de processamento de falha e emitirá o texto de aviso e emitirá um conjunto de níveis altos e baixos para iniciar o sinal de alarme e o som. Além das funções básicas de detecção e alarme, o detector de temperatura sem fio também tem a capacidade de transmitir informações. Ele pode ser conectado a um computador através de uma linha de dados ou um chip de comunicação de porta serial/paralela, e os funcionários podem monitorar vários switches e peças de contato em tempo real e controlar seu status operacional, de modo a descobrir problemas de segurança existentes no tempo.

2.3 Sistema de monitoramento de temperatura em tempo real

Comparado com as instalações de hardware acima mencionadas, 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 operação geral de hardware de medição de temperatura sem fio, processamento de dados, coleta de sinal e outras funções. Ele se comunica com a equipe por meio da interface do cliente e carrega e emite instruções. A fim de reduzir a intensidade do trabalho dos operadores, os trabalhadores técnicos desenvolveram um sistema de monitoramento de temperatura em tempo real que atende à descrição acima, De modo a analisar e processar os resultados da medição de temperatura da peça 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 falha, análise de falha, 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 design modular podem ser usados para o trabalho de processamento de dados redundantes, e cada unidade de módulo é decomposta de acordo com a função, e os dados são armazenados e processados 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 tem boa operação matemática e desempenho de visualização, que pode exibir os dados de um determinado período como um 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. A construção de energia atual requer que o sistema de medição de temperatura sem fio seja cada vez mais em tempo real e preciso, 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 maior frequência de sinal com base nas características do equipamento elétrico de alta tensão, que tem 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 analisado e processado de acordo com os dados recebidos, e o status de trabalho do instrumento pode ser monitorado em tempo real sem ser afetado pelas restrições condicionais do tempo. A temperatura do instrumento pode ser monitorada em tempo real para evitar a detecção perdida. Ao mesmo tempo, o alarme de temperatura excessiva do dispositivo pode ser ajustado de acordo com as necessidades do usuário, e o operador pode ser lembrado da localização específica do equipamento através do som e do sinal.

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

A medição da 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 da subestação e melhora o desempenho de segurança do equipamento ao mesmo tempo. No entanto, também existem certas deficiências no sistema de medição de temperatura sem fio em uso real. Primeiro de tudo, O sistema de medição de temperatura sem fio é uma tecnologia ativa, que requer uma bateria embutida para fonte de alimentação. Quando oA bateria está esgotada, o sistema de medição de temperatura sem fio será desligado automaticamente, e a equipe não pode ver a temperatura do dispositivo, e só pode restaurar a conexão desconectando a linha para substituir a bateria, como resultado, O número de operações de comutação e quedas de energia não planejadas na subestação é muito aumentado. A fim de resolver este problema, podemos melhorar a tecnologia, substituir a bateria embutida por uma fonte de alimentação passiva e usar a onda eletromagnética gerada pelo ponto fixo atual como o poder, De modo que a confiabilidade de todo o sistema foi melhorada. Em segundo lugar, alguns indicadores de controle de temperatura do dispositivo de alimentação muitas vezes falham em aplicações práticas. É preliminarmente julgado 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 site, depurar a instalação da extremidade receptora, encurtar a distância entre o ponto de medição de temperatura e o sistema de medição de temperatura sem fio e evitar essa situação. Além disso, oDispositivo de monitoramento de temperatura sem fioCom sua própria tecnologia ativa não pode substituir a bateria. Se detectar que a bateria não é suficiente, o sensor sem fio deve ser substituído. Isso não só aumentará o custo de manutenção do instrumento, mas também causará o consumo de recursos do equipamento.

4. exemplos de aplicação do sistema de medição de temperatura sem fio

Comparado com a tecnologia de sistema de medição de temperatura sem fio estrangeira, 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, recursos humanos e 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 funciona para uma determinada carga ou alta temperatura, o dispositivo irá parar automaticamente a fonte de alimentação para evitar acidentes. Estes novos produtos práticos são usados principalmente em equipamentos elétricos de alta tensão, E suas interfaces são pré-instaladas e não podem ser substituídas. Embora reduza a geração de resistência até certo ponto, é fácil causar falhas devido ao trabalho a longo prazo, o que aumentará a resistência do próprio dispositivo e aumentará o calor durante a operação. Então, por um longo tempo, é fácil causar acidentes de segurança, Colocando em risco a saúde do pessoal e da propriedade das pessoas. Em resposta a esta situação, algumas empresas nacionais aplicaram tecnologia de medição de temperatura sem fio para a produção de energia. Com a popularidade desta tecnologia, agora é amplamente utilizado não só 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 de contato elétrico é adequado para monitoramento de temperatura de juntas de cabos em gabinetes de comutação de alta e baixa tensão, contatos do disjuntor, interruptores de faca, cabeçotes intermediários de cabo de alta tensão, transformadores de tipo seco, equipamentos de baixa tensão e alta corrente. Pode evitar riscos potenciais de segurança causados por resistência excessiva de contato e aquecimento devido à oxidação, frouxidão, poeira e outros fatores durante a operação, melhorando assim a segurança do equipamento, oportuna, refletindo continuamente e com precisão o status operacional do equipamento e reduzindo as taxas de acidentes do equipamento.

6. configuração de hardware do sistema

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

7. Conclusion

Due to the continuous development of sensors, wireless data communication, data mining and other technologies, the real-time monitoring system of high-voltage electrical temperature will become more scientific. With the application and popularization of the wireless temperature measurement system, our country's power industry is also more stable and safe, and its technological progress has contributed to the development of our country.

References:

[1] Acrel Enterprise Microgrid Design and Application Manual. Version 2022.05