استفاده از سیستم اندازه گیری دمای بی سیم در تجهیزات الکتریکی ولتاژ بالا معدن زغال سنگ

خلاصه:با توسعه مداوم اقتصاد اجتماعی، سیستم برق به سمت ولتاژ بالا و ظرفیت بالا حرکت می کند.فناوری ها و تجهیزات جدید سیستم برق در یک جریان بی پایان ظهور می کنند، و ظرفیت انتقال برق همچنان در حال بهبود است.بار قدرت ولتاژ بالا حمل شده توسط تجهیزات الکتریکی ولتاژ بالا نیز باعث می شود دمای خود را افزایش مقصر است که ثبات شبکه برق را تهدید می کنددمای تجهیزات به پارامتر مهمی برای عملکرد پایدار تجهیزات انتقال برق در شبکه برق فعلی تبدیل شده است.بر اساس دلایل افزایش دمای تجهیزات الکتریکی ولتاژ بالا، این مقاله ساختار و کاربرد سیستم اندازه گیری دمای بی سیم را تجزیه و تحلیل می کند، مزایا و معایب استفاده از آن را تجزیه و تحلیل می کند،و نمونه های کاربردی را برای ارائه مرجع برای عملکرد پایدار و توسعه سیستم برق کشور ما ارائه می دهد.

کلمه کلیدی:سیستم اندازه گیری دمای بی سیم؛ تجهیزات الکتریکی ولتاژ بالا؛ مزایا و معایب

تجهیزات الکتریکی ولتاژ بالا در سیستم برق کشور ما دارای نقاط مختلف اتصال مانند مفاصل جدا شده سوئیچ، گره های بسبار و غیره است.به دلیل مشکلات کیفیت در فرآیند تولید یا ایمنی، بسیاری از دستگاه ها مشکلات تماس ضعیف دارند و مقاومت زیادی در طول استفاده ایجاد می شود که منجر به مشکلات افزایش دمای می شود.

دلایل افزایش دمای تجهیزات الکتریکی ولتاژ بالا

استفاده از سیستم اندازه گیری دما از تجزیه و تحلیل علت مشکل افزایش دما جدایی ناپذیر است.اولی مشکلات کیفیت و نصب خود تجهیزات الکتریکی ولتاژ بالا است، به ویژه در مفاصل پیچ های تجهیزات.این که آیا نقاط اتصال با استانداردها مطابقت دارند یا نه، و اینکه آیا ضخامت با استانداردها مطابقت دارد، همه بر قدرت مقاومت تأثیر می گذارد.بسیاری از اتصالات تجهیزات در طول نصب مشکلات ناهموار و خشن خواهند داشتهمچنین پیسیدن ناکافی منجر به افزایش مقاومت و تماس ضعیف می شود که بر استفاده از تجهیزات تأثیر می گذارد و مشکل افزایش دمای را آشکار می کند.محافظت بی احتیاط در طول حمل تجهیزات الکتریکی ولتاژ بالا باعث بروز ضربه می شود، که منجر به تغییر شکل نقاط اتصال یا قطعات کلیدی می شود و در نتیجه باعث تماس ضعیف می شود.سطح فلزی تجهیزات الکتریکی ولتاژ بالا خود مستعد واکنش های خوردگی یا اکسیداسیون است.، و مشکلات روی سطح تجهیزات نیز بر تماس با تجهیزات تاثیر می گذارد. محیط کار ضعیف برخی از تجهیزات الکتریکی، مانند دمای بالا، باران، برفو بادى سختچهارمین، عوامل خارجی بر تماس ضعیف در اتصال تجهیزات تاثیر می گذارند.بسیاری از مکان های عملیات تجهیزات نسبتا پیچیده هستند، و پیوندهای مختلف مانند نصب، استفاده و نگهداری تجهیزات نیز مستعد اشتباه هستند، که منجر به تماس ضعیف بسیاری از کانکتورهای کابل و سوئیچ های جدا کننده می شود.و مشکلات جدی افزایش دماپنجم، تجهیزات تحت فشار بار بالا برای مدت طولانی قرار می گیرند. تجهیزات الکتریکی ولتاژ بالا خود انتقال و استفاده از برق ولتاژ بالا را انجام می دهند.هنگامی که جریان بیش از حد بزرگ است و از ظرفیت حمل تجهیزات فراتر می رود، همراه با اثر حرارتی خود جریان، دمای تجهیزات به سرعت افزایش می یابد.

در عملیات واقعی تجهیزات، پنج مشکل فوق در مفاصل قطع کننده های مدار، قطع کننده ها، مفاصل کابل، بوشینگ ها و میله های اتوبوس و غیره رخ می دهد.این مناطق دارای نقص های زیادی هستند و مستعد افزایش دمای هستنددر بازرسی و نگهداری روزانه، کارکنان باید بر روی بازرسی و نگهداری تمرکز کنند.اندازه گیری دمای دستگاه نه تنها می تواند وضعیت دستگاه را در هنگام استفاده درک کند.، اما همچنین به موقع گرمای بیش از حد ناشی از تماس ضعیف یا بار بیش از حد را تشخیص می دهد. در حالت شارژ شده، به دلیل تأثیر جریان و گرما،طبیعی است که دمای داخلی بالاتر از دنیای بیرون باشد، اما تغییر گرما به دلیل خرابی خود تجهیزات یا بار بیش از حد نیاز به نظارت دقیق دارد. این مشکل افزایش دمای، پیری تجهیزات را تشدید می کند.در نتیجه عمر تجهیزات کاهش می یابد.بنابراین، استفاده از یک سیستم اندازه گیری دمای بر روی تجهیزات الکتریکی ولتاژ بالا بسیار ضروری است.

در چین، روش های اندازه گیری دمای مورد استفاده برای تجهیزات برق ولتاژ بالا روش تراشه موم نمایش دمای، روش اندازه گیری دمای مادون قرمز،روش اندازه گیری دمای فیبر نوری و سیستم اندازه گیری دمای بی سیمهر دو روش نمایش دما و ترمومتر مادون قرمز به صورت دستی کار می کنند و داده ها نمی توانند در زمان واقعی جمع آوری شوند.نتایج اندازه گیری در زمان واقعی بدست می آیدبا این حال، در مورد ولتاژ بالا و پایین، نمی تواند عوامل محیطی را به طور کامل جدا کند.و نمی تواند الزامات مشخصات ابزار الکتریکی برای ابزار ولتاژ بالا را برآورده کندعلاوه بر اين، هنگام نصب در کابينت،همچنین موانع بزرگی برای نصب آن وجود دارد به دلیل مشکلات مانند فیبر نوری در برابر دمای بالا مقاوم نیست و سیم کشی دشوار است.تکنولوژی اندازه گیری دمای بی سیم موجود عمدتاً به حالت انتقال بی سیم فعلی برای غلبه بر مشکلات اتصال و اتصال حلقه های اولیه و ثانویه متکی است,در نتیجه امنیت استفاده از برق ولتاژ بالا افزایش می یابد.

2تجزیه و تحلیل ساختار سیستم اندازه گیری دمای بی سیم و کاربرد تجهیزات

ترکیب سیستم اندازه گیری دمای بی سیم را می توان به بخش سنسور دمای و بخش نمایش و تجزیه و تحلیل نتایج نظارت بر دمای تقسیم کرد.و همچنین سخت افزار و نرم افزار سیستمساختار سیستم اندازه گیری دمای بی سیم برای تجهیزات برق ولتاژ بالا همانطور که در شکل 1 نشان داده شده است معمولاً با سنسورهای دمایی در اتصال کابینت های سوئیچ نصب می شود.اتصال کابل هابرای اطمینان از دقت اندازه گیری، سنسور معمولا در همان موقعیت ولتاژ با شیء مورد آزمایش قرار می گیرد.و سپس سیگنال جمع آوری شده با استفاده از تکنولوژی بی سیم منتقل و نمایش داده می شودبرای اطمینان از ایمنی اندازه گیری دما، بخش های کار ولتاژ بالا و ولتاژ پایین برای جلوگیری از نشت و حوادث دیگر عایق بندی می شوند.کانال های متعددی در سطح بیرونی تجهیزات کاری برای نظارت در زمان واقعی و پردازش داده ها در مکان های متعدد فراهم می شود.سپس داده های دریافت شده توسط گیرنده از طریق پورت سریال یا موازی به کامپیوتر منتقل می شوند و توسط برنامه پیش برنامه ریزی شده تجزیه و تحلیل و پردازش می شوند.

شکل 1 نمودار طرحی از ساختار سیستم اندازه گیری دمای بی سیم برای تجهیزات برق ولتاژ بالا

2.1 سنسور دما

عملکرد سنسور درجه حرارت این است که سیگنال درجه حرارت را به سیگنال الکتریکی تبدیل کند. معمولاً از یک متر ترموپول Pt100 استفاده می شود و دقت اندازه گیری آن می تواند به 0 برسد.1 درجه سانتیگرادهمچنین می توان از یک سنسور کوچک جریان صفر فلوکس استفاده کرد که همچنین دارای ارزش کاربردی بالا است. از نظر فنی، سنسور مغناطیسی Permalloy با ضرر کم را به عنوان هسته آهن انتخاب می کند.و از تکنولوژی فشار منفی خاص و ابزار محافظت برای تحقق جبران خودکار هسته آهن استفاده می کند، به طوری که هسته آهن در حالت کار ایده آل صفر جریان مغناطیسی است. علاوه بر دستگاه اندازه گیری دما، سنسور دما بی سیم نیز شامل یک منبع تغذیه است،یک مدار اندازه گیری، یک مدار کنترل منطقی و یک مدار ارتباطی رادیویی در فرکانس خاص. به منظور انطباق با شرایط کار بالاتر، آن را به طور کلی در بسته بندی در دمای بالا،لوله های فشار بالا که می توانند با گرما کوچک شوند، و دارای ویژگی های ضد آب و ضد گرد و غبار برای اطمینان از استفاده طولانی مدت است.اندازه آن باید تا حد ممکن برای پاسخگویی به شرایط کاری در طول استفاده کاهش یابد.در صورت استفاده از سنسور دما، می توان از سیم چسب مقاوم به گرما یا تکنولوژی چسب برای ترکیب عنصر حساس به گرما با سطح شی استفاده کرد.اما باید مراقب باشید که نقاط تماس نزدیک باشند تا خطاهای اندازه گیری کاهش یابد.سنسور درجه حرارت بی سیم باید محدوده کار خطی گسترده ای داشته باشد. معمولاً یک عنصر سنجش درجه حرارت -55 ~ 130 درجه سانتیگراد انتخاب می شود.و سنسور دما بر اساس الزامات دقت اندازه گیری و خطای اندازه گیری در شرایط مختلف کار انتخاب می شود.

2.2 سنجشگر دما بی سیم

سیستم سنجش دمای بی سیم دارای کانال های دریافت چندگانه است که می تواند چندین نقطه اندازه گیری مختلف را در زمان واقعی پردازش و نمایش دهد.در دستگاه درجه حرارت بی سیم عملکرد قضاوت و کنترل خطا وجود دارد. یک منطقه ایمنی از قبل توسط کارکنان تنظیم می شود و اطلاعات جمع آوری شده با آستانه تعیین شده توسط سنجگر دمای بی سیم مقایسه می شود.آن را وارد ماژول پردازش خطا و خروجی متن هشدار، و یک مجموعه از سطوح بالا و پایین را برای شروع سیگنال هشدار و صدا تولید می کند. علاوه بر عملکردهای اصلی تشخیص و هشدار،دستگاه درجه حرارت بی سیم نیز توانایی انتقال اطلاعات را دارد.می توان آن را از طریق یک خط داده یا یک تراشه ارتباطی پورت سریال / موازی به یک کامپیوتر متصل کرد و کارکنان می توانند چندین سوئیچ و قطعات تماس را در زمان واقعی کنترل کنند.و کنترل وضعیت عملیاتی آنها، تا مشکلات ایمنی موجود را به موقع کشف کنند.

2.3 سیستم نظارت بر دمای در زمان واقعی

در مقایسه با تجهیزات سخت افزاری ذکر شده در بالا مانند سنسورها و آشکارسازها،سیستم نظارت بر دمای زمان واقعی بیشتر به سیستم نرم افزاری در سیستم اندازه گیری دمای بی سیم تمایل داردسیستم نظارت بر دمای در زمان واقعی ادغام کل عملکرد سخت افزار اندازه گیری دمای بی سیم، پردازش داده ها، جمع آوری سیگنال و سایر توابع است.با کارکنان از طریق رابط مشتری ارتباط برقرار می کند و دستورالعمل ها را بارگذاری و صادر می کندبه منظور کاهش شدت کار اپراتورها، کارگران فنی یک سیستم نظارت بر دمای در زمان واقعی را توسعه داده اند که با توصیف بالا مطابقت دارد.برای تجزیه و تحلیل و پردازش نتایج اندازه گیری دمای قطعات سخت افزاریسیستم نظارت بر دمای زمان واقعی دارای توابع نمایش دمای، ذخیره سازی داده ها، تجزیه و تحلیل و مقایسه داده های تاریخی، هشدار خطا، تجزیه و تحلیل خطا،تجزیه و تحلیل وضعیت عملیات تجهیزاتدر طراحی سیستم نظارت بر دمای در زمان واقعی، این سیستم می تواند عملکردهای بخش سخت افزاری را ادغام و تکمیل کند.برخی از روش های طراحی ماژولار می تواند برای کار پردازش داده های اضافی استفاده شود، و هر واحد ماژول بر اساس عملکرد تجزیه می شود و داده ها توسط دسته ذخیره و پردازش می شوند.این روش طراحی ماژولار می تواند سیستم نظارت بر دمای زمان واقعی را با کاربرد و ایمنی بیشتر کندسیستم نظارت بر دمای زمان واقعی می تواند به کارکنان فنی کمک کند تا حجم زیادی از داده ها را جمع آوری، استخراج، مقایسه و تجزیه و تحلیل کنند.و می تواند شرایط ناهنجاری مختلف را در زمان واقعی با توجه به دمای مختلف تجهیزات مختلف گزارش دهد تا عملکرد عادی دستگاه های مختلف را تضمین کنددر عین حال، سیستم نظارت بر دمای زمان واقعی نیز عملکرد ریاضی و تجسم خوبی دارد،که می تواند داده های یک دوره خاص را به عنوان یک نمودار نشان دهد و داده ها را برای تسهیل نگهداری بعدی نشان دهد.

3مزایا و معایب سیستم اندازه گیری دمای بی سیم در تجهیزات الکتریکی ولتاژ بالا

3.1 مزیت های فنی سیستم اندازه گیری دمای بی سیم که در تجهیزات الکتریکی استفاده می شود

با پیشرفت علم و فن آوری، سیستم اندازه گیری دمای بی سیم از ارتقاء و به روزرسانی های متعدد رنج برده است، عملکرد آن قوی تر و قوی تر شده است،و نظارت بر دما به طور فزاینده ای دقیق تر شده استساخت قدرت فعلی نیاز به سیستم اندازه گیری دمای بی سیم دارد که به طور فزاینده ای در زمان واقعی و دقیق باشد، به ویژه برای تجهیزات الکتریکی ولتاژ بالا.سیستم اندازه گیری درجه حرارت بی سیم نیز به طور مداوم با استفاده از تجهیزات الکتریکی ولتاژ بالا تنظیم می شوداز نظر دریافت سیگنال، سیستم اندازه گیری دمای بی سیم یک فرکانس سیگنال بالاتر را بر اساس ویژگی های تجهیزات الکتریکی ولتاژ بالا گسترش می دهد.که ثبات خوبی دارد و به راحتی توسط عوامل خارجی مختل نمی شودتکنولوژی ارتباطات بی سیم در انتقال سیگنال استفاده می شود که نسبتا ساده، مصرف انرژی و هزینه کم است و می تواند بر اساس داده های دریافت شده تجزیه و تحلیل و پردازش شود.و وضعیت کاری ابزار می تواند در زمان واقعی بدون تحت تاثیر محدودیت های شرایط آب و هوایی نظارت شوددمای ابزار را می توان در زمان واقعی کنترل کرد تا از تشخیص اشتباه جلوگیری شود. در عین حال، هشدار بیش از حد درجه حرارت دستگاه را می توان با توجه به نیازهای کاربر تنظیم کرد.و اپراتور می تواند محل تجهیزات خاص را از طریق صدا و سیگنال به یاد آورد..

3.2 استفاده ناکافی از سیستم اندازه گیری دمای بی سیم در تجهیزات الکتریکی

The temperature measurement of high-voltage electrical equipment using the wireless temperature measurement system reduces the inspection work intensity of substation operators and improves the safety performance of the equipment at the same timeبا این حال، نقص های خاصی در سیستم اندازه گیری دمای بی سیم در استفاده واقعی نیز وجود دارد.که نیاز به یک باتری داخلی برای تامین برق داردوقتی باتری تمام شود، سیستم اندازه گیری دمای بی سیم به طور خودکار خاموش می شود و کارکنان نمی توانند دمای دستگاه را ببینند.و فقط می تواند اتصال را با قطع خط برای جایگزینی باتری بازگردانددر نتیجه، تعداد عملیات سوئیچینگ و قطع برق غیر برنامه ریزی شده در زیر ایستگاه به شدت افزایش می یابد. برای حل این مشکل، ما می توانیم تکنولوژی را بهبود بخشیم،جایگزین کردن باتری داخلی با یک منبع برق منفعل، و از امواج الکترومغناطیسی تولید شده توسط جریان نقطه ثابت به عنوان قدرت استفاده کنید، به طوری که قابلیت اطمینان کل سیستم بهبود یافته است.برخی از شاخص های کنترل دمای دستگاه تامین برق اغلب در کاربردهای عملی شکست می خورندابتدا قضاوت می شود که باتری سنسور اندازه گیری دمای بی سیم کافی نیست. پس از قطع برق و تعویض سنسور اندازه گیری دمای بی سیم،این پدیده هنوز هم وجود دارددر این مورد، لازم است که محل را شناسایی کنید، نصب انتهای گیرنده را اشکال زدایی کنید،فاصله بین نقطه اندازه گیری دما و سیستم اندازه گیری دما بی سیم را کوتاه کند.، و از این وضعیت جلوگیری کنید. علاوه بر این ، سنسور دمای بی سیم با تکنولوژی فعال خود نمی تواند باتری را جایگزین کند. اگر تشخیص دهد که باتری کافی نیست ،حسگر بی سیم باید تعویض شوداین امر نه تنها هزینه نگهداری ابزار را افزایش می دهد، بلکه باعث مصرف منابع تجهیزات می شود.

نمونه های کاربرد سیستم اندازه گیری دمای بی سیم

در مقایسه با تکنولوژی سیستم اندازه گیری دمای بی سیم خارجی، توسعه تکنولوژی اندازه گیری دمای داخلی نسبتا عقب مانده است.اما به دلیل توجه مداوم صنعت داخلی در سال های اخیر، سرمایه گذاری، نیروی انسانی و منابع مادی در این زمینه بهبود یافته است.به ویژه تجهیزات نظارت بر عملکرد برقیعنی وقتی خط به یک بار یا دمای بالا می رسد، دستگاه به طور خودکار تغذیه را متوقف می کند تا از حوادث جلوگیری شود.این محصولات جدید عملی بیشتر در تجهیزات الکتریکی ولتاژ بالا استفاده می شوند، و رابط های آنها از قبل نصب شده و قابل تعویض نیستند.اگرچه این باعث کاهش تولید مقاومت تا حدودی می شود، به راحتی باعث خرابی ناشی از کار طولانی مدت می شود.که مقاومت دستگاه را افزایش می دهد و حرارت را در طول کار افزایش می دهدبنابراین برای مدت زمان طولانی، آسان است که حوادث ایمنی ایجاد شود، سلامتی افراد و اموال را به خطر بیندازد. در پاسخ به این وضعیت،برخی از شرکت های داخلی تکنولوژی اندازه گیری دمای بی سیم را برای تولید برق استفاده کرده اندبا محبوبیت این فناوری، اکنون نه تنها در صنعت برق، بلکه در سایر صنایع با مشکلات افزایش دمای نیز به طور گسترده ای استفاده می شود.

5سناریوهای کاربرد

دستگاه اندازه گیری دمای آنلاین تماس الکتریکی برای نظارت بر دمای مفاصل کابل در کابینت های سوئیچ ولتاژ بالا و پایین، تماس های قطعات مدار، سوئیچ های چاقو،سر های میانگین کابل های ولتاژ بالااین می تواند از خطرات احتمالی ایمنی ناشی از مقاومت بیش از حد تماس و گرم شدن ناشی از اکسیداسیون، گشایش،گرد و غبار و عوامل دیگر در طول کار، به این ترتیب بهبود ایمنی تجهیزات، به موقع، به طور مداوم و دقیق نشان دادن وضعیت عملکرد تجهیزات و کاهش میزان حوادث تجهیزات.

6پیکربندی سخت افزاری سیستم

سیستم نظارت بر دمای آنلاین عمدتاً از یک سنسور دمایی و یک واحد ثبت و نمایش دمایی در لایه تجهیزات تشکیل شده است.یک دروازه محاسبات لبه ای در لایه ارتباطی، و یک میزبان سیستم اندازه گیری دمای در لایه کنترل ایستگاه برای تحقق نظارت بر دمای آنلاین قطعات کلیدی الکتریکی سیستم تبدیل و توزیع قدرت.

7نتیجه گیری

با توجه به توسعه مداوم سنسورها، ارتباطات داده های بی سیم، استخراج داده ها و سایر فن آوری ها،سیستم نظارت بر دمای برق ولتاژ بالا در زمان واقعی بیشتر علمی خواهد شد.با استفاده و گسترش سیستم اندازه گیری درجه حرارت بی سیم، صنعت برق کشور ما نیز پایدارتر و امن تر است.و پیشرفت تکنولوژیکی آن به توسعه کشور ما کمک کرده است.

مرجع:

[1] راهنمای طراحی و استفاده از میکرو شبکه های شرکت Acrel. نسخه 2022.05