Samenvatting: Hoogspanningsschakelapparatuur is een belangrijke elektrische apparatuur in het onderstation. Het is verantwoordelijk voor de dubbele functie van het sluiten en loskoppelen van elektriciteitsleidingen en het beschermen van de veiligheid van het systeem. Hoogspanningsschakelapparatuur werkt langdurig in een omgeving met hoge spanning, hoge stroomsterkte en sterke magnetische velden. Oxidatie en contactweerstand zorgen er vaak voor dat de contacten opwarmen en de temperatuur te hoog oploopt. Indien dit niet tijdig wordt ontdekt en aangepakt, kan dit ernstige ongevallen veroorzaken, zoals brand, stroomuitval, enz. Daarom is het probleem van realtime temperatuurbewaking in hoogspanningsschakelkasten een urgent probleem geworden dat in het elektriciteitsnet moet worden opgelost. Het artikel over praktische problemen stelt eendraadloos temperatuurmeetsysteemvoor hoogspanningsschakelkasten, gebaseerd op een single-chip microcomputer. Het systeem heeft de kenmerken van een eenvoudige structuur, temperatuurmeting en hoge nauwkeurigheid.
Trefwoorden: hoogspanningsschakelapparatuur; draadloos temperatuurmeetsysteem
Invoering
Met de snelle ontwikkeling van de economie neemt de vraag naar elektrische energie vanuit alle lagen van de bevolking steeds verder toe. De veilige en betrouwbare werking van elektrische apparatuur is daarom een belangrijk onderdeel van de veiligheid van het elektriciteitsnet. Hoogspanningsschakelinstallaties zijn een van de belangrijkste apparaten in een verdeelstation. De meeste hoogspanningsschakelinstallaties hebben een gesloten structuur en hebben een slechte warmteafvoer. Wanneer de apparatuur langdurig in bedrijf is, zijn de contacten in de schakelinstallaties gevoelig voor oververhitting, waardoor componenten verouderen en brand kunnen ontstaan. Ongevallen: daarom is het fenomeen van interne oververhitting in hoogspanningsschakelkasten met een gesloten structuur een veelvoorkomend probleem geworden.
1. Methode voor het detecteren van de interne contacttemperatuur van hoogspanningsschakelapparatuur
Momenteel worden de verwarmingscondities van de contacten in hoogspanningsschakelapparatuur bewaakt en kunnen temperatuurveranderingen op elk moment worden opgemerkt, zodat ze snel kunnen worden aangepakt voordat ze gevaarlijke temperaturen bereiken en ongevallen kunnen worden voorkomen. De meest gebruikte detectiemethoden omvatten momenteel voornamelijk T-inspectie, kleurchiptemperatuurmeting, glasvezeltemperatuurmeting en infraroodtemperatuurmeting. Menselijke inspectie is voornamelijk afhankelijk van de handbediende rode-N-thermometer van de operator om de temperatuur in de hoogspanningsschakelkast te meten. Door de gesloten structuur van de hoogspanningsschakelkast en de obstructie van de circuits of componenten in de kast, wordt de temperatuur in de schakelkast echter geblokkeerd. Hierdoor kan de infraroodthermometer de temperatuurgegevens in de kast niet nauwkeurig meten. De kleurchiptemperatuurmeetmethode is gebaseerd op de verschillende kleuren van de kleurchip om de temperatuur in de kast te bepalen. Deze methode kan de temperatuur in de kast niet nauwkeurig weergeven. Glasvezeltemperatuurmeting gebruikt glasvezel als temperatuursensor en moduleert de lichtintensiteit die door de glasvezel gaat door temperatuurveranderingen om de temperatuur te bepalen. Hiervoor zijn geavanceerdere apparatuur nodig, zoals een lichtbron en zend- en ontvangstcircuits. De rode IN-temperatuurmethode bepaalt de temperatuur van het gemeten object door te reageren op veranderingen in infraroodstraling. Deze temperatuurmeetmethode heeft een lage nauwkeurigheid. Op basis hiervan stelt dit artikel een draadloos temperatuurmeetsysteem voor hoogspanningsschakelkasten voor, gebaseerd op een single-chip microcomputer. Dit systeem biedt nauwkeurige temperatuurmeting en is eenvoudig te installeren.
1. Algemeen systeemontwerp
2.1 Systeemontwerpvereisten
Hoogspanningsschakelapparatuur is een belangrijk onderdeel van het elektriciteitsnet. Het werkt langdurig in een omgeving met sterke elektromagnetische ruis en stelt hoge eisen aan betrouwbaarheid en stabiliteit. Daarom moet het bewakingssysteem, voor de specifieke werkomgeving van hoogspanningsschakelapparatuur, aan de volgende eisen voldoen: (1) Het kan langdurig stabiel werken zonder frequente batterijvervanging; (2) Het kan zich aanpassen aan complexe elektromagnetische ruis; (3) Het is klein en eenvoudig te installeren op de contactpositie; (4) Het systeem vereist een hoge betrouwbaarheid.
2.2 Algemeen systeemontwerpplan
Het in dit artikel genoemde draadloze temperatuurmeetsysteem voor hoogspanningsschakelkasten bestaat hoofdzakelijk uit drie onderdelen: een draadloze temperatuurmeetmodule, een handdoekverdeler en een hostcomputerserver. De draadloze temperatuurmeetmodule wordt geïnstalleerd bij de contacten in de hoogspanningsschakelkast om de contacttemperatuur te detecteren. Het gedetecteerde temperatuursignaal wordt draadloos naar de temperatuurverdeler verzonden. De temperatuurverdeler is via een bekabeld netwerk verbonden met de hostcomputerserver en verzendt de temperatuur van de contacten in de hoogspanningsschakelkast in realtime naar de hostcomputerserver. De hostcomputer kan hoogspanningsschakelingen uitvoeren. Hij kan historische gegevens over de kasttemperatuur weergeven, opslaan, alarmeren en opvragen, waardoor de detectie en vroegtijdige waarschuwing voor elektrische schokken in de hoogspanningsschakelkast wordt voltooid.
Figuur 1 Architectuur van draadloos temperatuurmeetsysteem voor hoogspanningsschakelkasten
De temperatuurregistratiemodule van de onderste computer bestaat voornamelijk uit een microcomputerbesturingsmodule op één chip, een temperatuursensormodule, een draadloze transceivermodule en een voedingsmodule. De structuur is weergegeven in Figuur 2.
Figuur 2 Architectuur voor temperatuurregistratie
3. Acrel online temperatuurbewakingssysteemoplossing
3.1 Overzicht
Het apparaat voor het meten van de temperatuur van elektrische contacten is geschikt voor temperatuurbewaking van kabelverbindingen, contacten van stroomonderbrekers, messchakelaars, tussenliggende uiteinden van hoogspanningskabels, droge transformatoren, laagspannings- en hoogstroomapparatuur in hoog- en laagspanningsschakelkasten om oxidatie tijdens bedrijf te voorkomen. Loszitten, stof en andere factoren veroorzaken overmatige contactweerstand en verhitting, wat een veiligheidsrisico vormt. Verbeter de veiligheid en beveiliging van apparatuur door de bedrijfsstatus van de apparatuur tijdig, continu en nauwkeurig weer te geven en het aantal ongevallen te verminderen.
Het Acrel-2000T draadloze temperatuurmeet- en -bewakingssysteem communiceert rechtstreeks met de apparatuur in de bay-laag via de RS485-bus of Ethernet. Het systeemontwerp volgt de internationale standaard Modbus-RTU, Modbus-TCP en andere transmissieprotocollen, en de beveiliging, betrouwbaarheid en openheid zijn aanzienlijk verbeterd. Het systeem beschikt over functies voor signalering op afstand, telemetrie, bediening op afstand, aanpassing op afstand, instelling op afstand, gebeurtenisalarm, curve, staafdiagram, rapportage en gebruikersbeheer. Het systeem kan de operationele status van het draadloze temperatuurmeetsysteem bewaken, snel reageren op alarmen en ernstige storingen voorkomen.
3.2 Toepassingsplaatsen
Het is geschikt voor temperatuurbewaking van energieapparatuur in het alomtegenwoordige Internet of Things, staalfabrieken, chemische fabrieken, cementfabrieken, datacentra, ziekenhuizen, luchthavens, energiecentrales, kolenmijnen en andere fabrieken en mijnen, en energietransformator- en distributiestations.
3.3 Systeemstructuur
Structuurdiagram van het online temperatuurbewakingssysteem
3.4 Systeemfuncties
Het temperatuurmeetsysteem Acrel-2000T is geïnstalleerd in de controlekamer en kan op afstand de bedrijfstemperatuurstatus van alle schakelapparatuur in het systeem bewaken. Het systeem heeft de volgende hoofdfuncties:
3.4.1 Temperatuurweergave
Geeft de realtimewaarde weer van elk temperatuurmeetpunt in het stroomdistributiesysteem. U kunt de gegevens ook op afstand bekijken via een computer-WEB-/mobiele telefoon-app.
3.4.2 Temperatuurcurve
Bekijk de temperatuurtrendcurve van elk temperatuurmeetpunt.
3.4.3 Het rapport uitvoeren
Vraag temperatuurgegevens op en druk ze af bij elk temperatuurmeetpunt.
3.4.4 Realtime alarm
Het systeem kan alarmen afgeven bij afwijkende temperaturen op elk temperatuurmeetpunt. Het systeem beschikt over een realtime spraakalarmfunctie, die bij elke gebeurtenis een gesproken alarm kan afgeven. De alarmmethoden omvatten pop-upvensters, gesproken alarmen, enz. Het systeem kan ook alarmmeldingen versturen via sms/app om het dienstdoende personeel direct te waarschuwen.
3.5 Systeemhardwareconfiguratie
Het online temperatuurbewakingssysteem bestaat hoofdzakelijk uit temperatuursensoren en temperatuurregistratie-/weergave-eenheden op apparatuurniveau, edge computing-gateways op communicatieniveau en hosts voor temperatuurmeetsystemen op besturingsniveau om online temperatuurbewaking van belangrijke elektrische onderdelen van het energietransformatie- en -distributiesysteem te realiseren.
Referenties:
[1] Acrel Enterprise Microgrid-ontwerp- en toepassingshandleiding. Versie 2022.05
Geplaatst op: 6 mei 2025