Tiivistelmä: Suurjännitekytkinlaitteet ovat tärkeä sähkölaite sähköasemalla. Ne vastaavat sekä sähkölinjojen sulkemisesta ja irrottamisesta että järjestelmän turvallisuuden suojaamisesta. Suurjännitekytkinlaitteet toimivat pitkään korkeajännitteisessä, suuressa virrassa ja voimakkaassa magneettikentässä. Hapettuminen ja kosketusvastus aiheuttavat usein koskettimien kuumenemista ja liian korkean lämpötilan. Jos niitä ei havaita ja käsitellä ajoissa, ne voivat aiheuttaa vakavia onnettomuuksia, kuten tulipaloja, sähkökatkoksia jne. Siksi reaaliaikaisen lämpötilan valvonnan ongelma suurjännitekytkinlaitteissa on tullut kiireelliseksi ongelmaksi sähköjärjestelmässä. Käytännön kysymyksiä käsittelevässä artikkelissa ehdotetaan...langaton lämpötilan mittausjärjestelmäyhden sirun mikrotietokoneeseen perustuviin suurjännitekytkentäkaappeihin. Järjestelmälle on ominaista yksinkertainen rakenne, lämpötilan mittaus ja korkea tarkkuus.
Avainsanat: suurjännitekytkinlaitteet; langaton lämpötilanmittausjärjestelmä
Johdanto
Kansantalouden nopean kehityksen myötä sähköenergian kysyntä kaikilla elämänaloilla kasvaa jatkuvasti. Siksi sähkölaitteiden turvallinen ja luotettava toiminta on tärkeä osa sähköverkon turvallisuutta. Suurjännitekytkinlaitteet ovat yksi tärkeimmistä sähköaseman laitteista. Useimmat suurjännitekytkinlaitteet ovat suljetun rakenteen omaavia ja niillä on huonot lämmönpoisto-olosuhteet. Kun laitteet ovat käytössä pitkään, kytkinlaitteiden koskettimet ovat alttiita kuumenemiselle, mikä aiheuttaa komponenttien vanhenemista ja tulipaloja. Onnettomuus Siksi suljettujen suurjännitekytkinkaappien sisäisestä ylikuumenemisesta on tullut yleinen ongelma kytkinkaapeissa.
1. Menetelmä suurjännitekytkimien sisäisen kosketuslämpötilan mittaamiseksi
Tällä hetkellä korkeajännitekytkimien sisällä olevien koskettimien lämmitysolosuhteita valvotaan, ja lämpötilan muutokset voidaan havaita milloin tahansa, jotta ne voidaan käsitellä nopeasti ennen kuin ne saavuttavat vaarallisia lämpötiloja ja välttää siten onnettomuudet. Tällä hetkellä yleisesti käytettyjä havaitsemismenetelmiä ovat pääasiassa lämpötilan tarkastus, väripiirin lämpötilan mittaus, optisen kuidun lämpötilan mittaus ja infrapunalämpötilan mittaus. Ihmisen tekemä tarkastus perustuu pääasiassa käyttäjän kädessä pidettävään punaiseen N-lämpömittariin, jolla mitataan korkeajännitekytkinkaapin sisälämpötilaa. Korkeajännitekytkinkaapin suljetun rakenteen ja kaapin piirien tai komponenttien tukkeutumisen vuoksi kytkinkaapin sisälämpötila on kuitenkin estynyt. Tämän seurauksena infrapunalämpömittari ei pysty mittaamaan tarkasti kaapin sisälämpötilaa. Väripiirin lämpötilan mittausmenetelmä perustuu väripiirin eri väreihin kaapin sisäisen lämpötilan määrittämiseksi. Tämä menetelmä ei pysty heijastamaan kaapin sisäistä lämpötilaa tarkasti. Optisen kuidun lämpötilan mittauksessa käytetään optista kuitua lämpötila-anturina ja moduloidaan optisen kuidun läpi kulkevan valon voimakkuutta lämpötilan muutosten avulla lämpötilan määrittämiseksi. Se vaatii tehokkaampia laitteita, kuten valonlähdettä, lähetys- ja vastaanottopiirejä. Punainen IN-lämpötilamenetelmä määrittää mitattavan kohteen lämpötilan reagoimalla infrapunasäteilyn muutokseen. Tällä lämpötilanmittausmenetelmällä on alhainen tarkkuus. Tämän perusteella tässä artikkelissa ehdotetaan langatonta lämpötilanmittausjärjestelmää suurjännitekytkentäkaapeille, joka perustuu yhden sirun mikrotietokoneeseen. Järjestelmällä on tarkka lämpötilan mittaus ja helppo asennus.
1. Järjestelmän kokonaissuunnittelu
2.1 Järjestelmän suunnitteluvaatimukset
Suurjännitekytkinlaitteet ovat tärkeitä sähköjärjestelmän laitteita. Ne toimivat pitkään voimakkaan sähkömagneettisen kohinan ympäristössä ja niillä on korkeat luotettavuus- ja vakausvaatimukset. Siksi suurjännitekytkinlaitteiden erityisessä käyttöympäristössä valvontajärjestelmän on täytettävä seuraavat vaatimukset. (1) Se voi toimia vakaasti pitkään ilman usein tapahtuvaa akun vaihtoa; (2) Se pystyy sopeutumaan monimutkaiseen sähkömagneettiseen kohinaympäristöön; (3) Se on pieni ja helppo asentaa kosketuspisteeseen; (4) Järjestelmältä vaaditaan korkeaa luotettavuutta.
2.2 Järjestelmän kokonaissuunnitelma
Tässä artikkelissa mainittu langaton lämpötilanmittausjärjestelmä suurjännitekytkentäkaapeille koostuu pääasiassa kolmesta osasta: langattomasta lämpötilanmittausmoduulista, pyyhekerääjästä ja isäntätietokonepalvelimesta. Langaton lämpötilanmittausmoduuli asennetaan suurjännitekytkentäkaapin koskettimiin koskettimen lämpötilan mittaamiseksi, ja havaittu lämpötilasignaali lähetetään langattomasti lämpötilakerääjälle. Lämpötilankerääjä on yhdistetty isäntätietokonepalvelimeen kiinteän verkon kautta ja lähettää suurjännitekytkentäkaapin koskettimien lämpötilan isäntätietokonepalvelimelle reaaliajassa. Isäntätietokone voi toteuttaa suurjännitekytkentää. Se voi näyttää, tallentaa, hälyttää ja kysellä kaapin lämpötilatietojen historiaa, jolloin suurjännitekytkentäkaapin sähköiskun lämpötila havaitaan ja siitä varoitetaan varhaisessa vaiheessa.
Kuva 1. Korkeajännitteisen kytkentäkaapin langattoman lämpötilanmittausjärjestelmän arkkitehtuuri
Alemman tietokoneen lämpötilanmittausmoduuli koostuu pääasiassa yhden sirun mikrotietokoneen ohjausmoduulista, lämpötila-anturimoduulista, langattoman lähetin-vastaanotinmoduulista ja virtalähdemoduulista. Sen rakenne on esitetty kuvassa 2.
Kuva 2 Lämpötilan mittausarkkitehtuuri
3. Acrel-lämpötilan online-valvontajärjestelmäratkaisu
3.1 Yleiskatsaus
Sähkökontaktin online-lämpötilan mittauslaite soveltuu kaapeliliitosten, katkaisijoiden koskettimien, veitsikytkimien, korkeajännitekaapelien välipäiden, kuivatyyppisten muuntajien, pienjännite- ja suurvirtalaitteiden lämpötilan valvontaan korkea- ja matalajännitekytkentäkaapeissa hapettumisen estämiseksi käytön aikana. Löysyys, pöly ja muut tekijät aiheuttavat liiallista kosketusvastusta ja kuumenemista, mikä muuttuu turvallisuusriskiksi. Paranna laitteiden turvallisuutta, heijasta laitteiden toimintatilaa ajallaan, jatkuvasti ja tarkasti ja vähennä laitteiden onnettomuuksien määrää.
Langaton Acrel-2000T-lämpötilan mittaus- ja valvontajärjestelmä kommunikoi suoraan lokeron laitteiden kanssa RS485-väylän tai Ethernetin kautta. Järjestelmän suunnittelu noudattaa kansainvälisiä standardeja Modbus-RTU, Modbus-TCP ja muita tiedonsiirtoprotokollia, ja turvallisuus, luotettavuus ja avoimuus ovat kaikki huomattavasti parantuneet. Järjestelmässä on etäsignalointi, telemetria, etäohjaus, etäsäätö, etäasetus, tapahtumahälytys, käyrä, pylväsdiagrammi, raportti ja käyttäjähallintatoiminnot. Se voi valvoa langattoman lämpötilanmittausjärjestelmän laitteiden toimintatilaa, saavuttaa nopean hälytysvasteen ja estää vakavia vikoja.
3.2 Sovelluspaikat
Se soveltuu sähkölaitteiden lämpötilan valvontaan kaikkialla läsnä olevassa esineiden internetissä, terästehtaissa, kemikaalien, sementtiteollisuuden, datakeskusten, sairaaloiden, lentokenttien, voimalaitosten, hiilikaivosten ja muiden tehtaiden ja kaivosten sekä energian muunto- ja jakeluasemien laitteistoissa.
3.3 Järjestelmän rakenne
Lämpötilan online-valvontajärjestelmän rakennekaavio
3.4 Järjestelmän toiminnot
Lämpötilan mittausjärjestelmän isäntä Acrel-2000T on asennettu työvalvontahuoneeseen ja se voi etävalvoa kaikkien järjestelmän kytkentälaitteiden käyttölämpötilaa. Järjestelmällä on seuraavat päätoiminnot:
3.4.1 Lämpötilanäyttö
Näyttää kunkin lämpötilan mittauspisteen reaaliaikaisen arvon sähkönjakelujärjestelmässä ja voi myös tarkastella tietoja etänä tietokoneen verkko-/matkapuhelinsovelluksen kautta.
3.4.2 Lämpötilakäyrä
Katso kunkin lämpötilan mittauspisteen lämpötilatrendikäyrä.
3.4.3 Raportin suorittaminen
Kysele ja tulosta lämpötilatietoja kustakin lämpötilan mittauspisteestä.
3.4.4 Reaaliaikainen hälytys
Järjestelmä voi antaa hälytyksiä poikkeavista lämpötiloista jokaisessa lämpötilan mittauspisteessä. Järjestelmässä on reaaliaikainen äänihälytystoiminto, joka voi antaa äänihälytyksiä kaikista tapahtumista. Hälytysmenetelmiin kuuluvat ponnahdusikkunat, äänihälytykset jne. Se voi myös lähettää hälytysviestejä tekstiviestitse/sovelluksen kautta muistuttaakseen työvuorossa olevaa henkilöstöä välittömästi.
3.5 Järjestelmän laitteistokokoonpano
Lämpötilan online-valvontajärjestelmä koostuu pääasiassa lämpötila-antureista ja lämpötilan mittaus-/näyttöyksiköistä laitekerroksessa, reunalaskennan yhdyskäytävistä tietoliikennekerroksessa ja lämpötilan mittausjärjestelmän isännistä aseman ohjauskerroksessa, jotta voidaan toteuttaa sähkönmuunto- ja jakelujärjestelmän keskeisten sähköosien online-lämpötilan valvonta.
Viitteet:
[1] Acrel Enterprise -mikroverkon suunnittelu- ja sovelluskäsikirja. Versio 2022.05
Julkaisun aika: 06.05.2025