Riassunto: Il quadro elettrico di alta tensione è un'apparecchiatura elettrica importante nella sottostazione. È responsabile della duplice funzione di chiudere e scollegare le linee elettriche e di proteggere la sicurezza del sistema. Il quadro elettrico di alta tensione opera in un ambiente ad alta tensione, elevata corrente e intenso campo magnetico per lungo tempo. L'ossidazione e la resistenza di contatto spesso causano il surriscaldamento dei contatti e temperature troppo elevate. Se non individuati e affrontati in tempo, possono causare gravi incidenti come incendi, interruzioni di corrente, ecc. Pertanto, il problema del monitoraggio della temperatura in tempo reale nei quadri elettrici di alta tensione è diventato un problema urgente da risolvere nel sistema elettrico. L'articolo su questioni pratiche propone unsistema di misurazione della temperatura wirelessper quadri elettrici ad alta tensione basati su un microcomputer a chip singolo. Il sistema presenta le seguenti caratteristiche: struttura semplice, misurazione della temperatura ed elevata precisione.
Parole chiave: apparecchiature di commutazione ad alta tensione; sistema di misurazione della temperatura wireless
Introduzione
Con il rapido sviluppo dell'economia nazionale, la domanda di energia elettrica da parte di tutti i ceti sociali è in costante aumento. Pertanto, il funzionamento sicuro e affidabile delle apparecchiature elettriche è un elemento fondamentale per la sicurezza della rete elettrica. Le apparecchiature di commutazione ad alta tensione sono tra le apparecchiature più importanti nelle sottostazioni. La maggior parte delle apparecchiature di commutazione ad alta tensione adotta una struttura chiusa e presenta scarse condizioni di dissipazione del calore. Quando l'apparecchiatura è in funzione per un lungo periodo, i contatti delle apparecchiature di commutazione sono soggetti a surriscaldamento, causando l'invecchiamento dei componenti e il rischio di incendi. Incidenti. Pertanto, il fenomeno del surriscaldamento interno dei quadri elettrici ad alta tensione a struttura chiusa è diventato un problema comune nei quadri elettrici.
1. Metodo per rilevare la temperatura di contatto interna di apparecchiature di commutazione ad alta tensione
Attualmente, le condizioni di riscaldamento dei contatti all'interno dei quadri elettrici ad alta tensione vengono monitorate e le variazioni di temperatura possono essere rilevate in qualsiasi momento, in modo da poterle gestire tempestivamente prima che raggiungano temperature pericolose, evitando incidenti per la sicurezza. Attualmente, i metodi di rilevamento comunemente utilizzati includono principalmente l'ispezione T, la misurazione della temperatura del chip colorato, la misurazione della temperatura della fibra ottica e la misurazione della temperatura a infrarossi. L'ispezione umana si basa principalmente sul termometro portatile a raggi rossi dell'operatore per misurare la temperatura all'interno del quadro elettrico ad alta tensione. Tuttavia, a causa della struttura chiusa del quadro elettrico ad alta tensione e dell'ostruzione dei circuiti o dei componenti al suo interno, la temperatura all'interno del quadro elettrico è bloccata. Di conseguenza, il termometro a infrarossi non può misurare con precisione i dati di temperatura all'interno del quadro. Il metodo di misurazione della temperatura del chip colorato si basa sui diversi colori del chip colorato per determinare la temperatura all'interno del quadro. Questo metodo non può riflettere accuratamente la temperatura all'interno del quadro. La misurazione della temperatura della fibra ottica utilizza la fibra ottica come sensore di temperatura e modula l'intensità luminosa che passa attraverso la fibra ottica attraverso le variazioni di temperatura per determinare la temperatura. Richiede apparecchiature più sofisticate, come una sorgente luminosa e circuiti di trasmissione e ricezione. Il metodo di misurazione della temperatura con IN rosso determina la temperatura del target misurato rispondendo alla variazione della radiazione infrarossa. Questo metodo di misurazione della temperatura presenta una bassa accuratezza. Sulla base di ciò, questo articolo propone un sistema di misurazione della temperatura wireless per quadri elettrici ad alta tensione basato su un microcomputer a chip singolo. Questo sistema presenta le caratteristiche di una misurazione accurata della temperatura e di una facile installazione.
1. Progettazione complessiva del sistema
2.1 Requisiti di progettazione del sistema
Le apparecchiature di commutazione ad alta tensione sono apparecchiature importanti nel sistema elettrico. Operano a lungo in un ambiente con forti disturbi elettromagnetici e hanno elevati requisiti di affidabilità e stabilità. Pertanto, per lo speciale ambiente operativo delle apparecchiature di commutazione ad alta tensione, il sistema di monitoraggio deve soddisfare i seguenti requisiti. (1) Può funzionare stabilmente a lungo senza frequenti sostituzioni della batteria; (2) Può adattarsi a un ambiente complesso con disturbi elettromagnetici; (3) È piccolo e facile da installare nella posizione di contatto; (4) Il sistema richiede un'elevata affidabilità.
2.2 Piano di progettazione generale del sistema
Il sistema di misurazione wireless della temperatura per quadri elettrici ad alta tensione menzionato in questo articolo comprende principalmente tre parti: un modulo di misurazione wireless della temperatura, un collettore di asciugamani e un server host. Il modulo di misurazione wireless della temperatura è installato sui contatti del quadro elettrico ad alta tensione per rilevare la temperatura dei contatti e il segnale di temperatura rilevato viene inviato al collettore di temperatura in modalità wireless. Il collettore di temperatura è collegato al server host tramite una rete cablata e trasmette la temperatura dei contatti del quadro elettrico ad alta tensione al server host in tempo reale. Il computer host può realizzare la commutazione ad alta tensione. Può visualizzare, memorizzare, attivare allarmi e interrogare i dati storici della temperatura del quadro, completando così il rilevamento e l'allarme precoce della temperatura di shock elettrico nel quadro elettrico ad alta tensione.
Figura 1 Architettura del sistema di misurazione della temperatura wireless dell'armadio elettrico ad alta tensione
Il modulo di acquisizione della temperatura del computer inferiore è costituito principalmente da un modulo di controllo del microcomputer a chip singolo, un modulo sensore di temperatura, un modulo transceiver wireless e un modulo di alimentazione. La sua struttura è mostrata in Figura 2.
Figura 2 Architettura di acquisizione della temperatura
3. Soluzione del sistema di monitoraggio online della temperatura Acrel
3.1 Panoramica
Il dispositivo di misurazione della temperatura dei contatti elettrici online è adatto per il monitoraggio della temperatura di giunti di cavi, contatti di interruttori automatici, sezionatori, terminali intermedi di cavi ad alta tensione, trasformatori a secco, apparecchiature a bassa e alta tensione in quadri elettrici ad alta e bassa tensione, per prevenire l'ossidazione dovuta all'ossidazione durante il funzionamento. Allentamento, polvere e altri fattori causano un'eccessiva resistenza di contatto e un surriscaldamento, che può rappresentare un rischio per la sicurezza. Migliora la sicurezza delle apparecchiature, ne riflette tempestivamente, costantemente e accuratamente lo stato operativo e ne riduce il tasso di incidenti.
Il sistema di misurazione e monitoraggio della temperatura wireless Acrel-2000T comunica direttamente con le apparecchiature nel livello di baia tramite bus RS485 o Ethernet. Il design del sistema segue gli standard internazionali Modbus-RTU, Modbus-TCP e altri protocolli di trasmissione, garantendo sicurezza, affidabilità e apertura. Il sistema è dotato di funzioni di segnalazione remota, telemetria, controllo remoto, regolazione remota, impostazione remota, allarme evento, curva, grafico a barre, report e gestione utenti. Può monitorare lo stato di funzionamento delle apparecchiature del sistema di misurazione della temperatura wireless, ottenere una rapida risposta agli allarmi e prevenire guasti gravi.
3.2 Posti di domanda
È adatto al monitoraggio della temperatura delle apparecchiature elettriche nell'onnipresente Internet delle cose, negli stabilimenti siderurgici, chimici, del cemento, nei data center, negli ospedali, negli aeroporti, nelle centrali elettriche, nelle miniere di carbone e in altre fabbriche e miniere, nonché nelle stazioni di trasformazione e distribuzione dell'energia.
3.3 Struttura del sistema
Diagramma della struttura del sistema di monitoraggio online della temperatura
3.4 Funzioni del sistema
Il sistema di misurazione della temperatura host Acrel-2000T è installato nella sala di monitoraggio di servizio e può monitorare da remoto lo stato della temperatura di esercizio di tutte le apparecchiature di commutazione del sistema. Il sistema svolge le seguenti funzioni principali:
3.4.1 Visualizzazione della temperatura
Visualizza il valore in tempo reale di ogni punto di misurazione della temperatura nel sistema di distribuzione dell'energia e può anche visualizzare i dati in remoto tramite computer WEB/APP per telefono cellulare.
3.4.2 Curva di temperatura
Visualizza la curva di tendenza della temperatura di ciascun punto di misurazione della temperatura.
3.4.3 Eseguire il report
Interroga e stampa i dati sulla temperatura in ogni punto di misurazione della temperatura.
3.4.4 Allarme in tempo reale
Il sistema può emettere allarmi per temperature anomale in ogni punto di misurazione. Il sistema dispone di una funzione di allarme vocale in tempo reale, che può emettere allarmi vocali per tutti gli eventi. I metodi di allarme includono finestre pop-up, allarmi vocali, ecc. Può anche inviare messaggi di allarme tramite SMS/APP per avvisare tempestivamente il personale in servizio.
3.5 Configurazione hardware del sistema
Il sistema di monitoraggio online della temperatura è composto principalmente da sensori di temperatura e unità di acquisizione/visualizzazione della temperatura a livello di apparecchiatura, gateway di edge computing a livello di comunicazione e host del sistema di misurazione della temperatura a livello di controllo della stazione per realizzare il monitoraggio online della temperatura delle parti elettriche chiave del sistema di trasformazione e distribuzione dell'energia.
Riferimenti:
[1] Manuale di progettazione e applicazione della microrete Acrel Enterprise. Versione 2022.05
Data di pubblicazione: 06-05-2025