Sammendrag: Med den kontinuerlige utviklingen av samfunnsøkonomien beveger kraftsystemet seg mot retning av høy spenning og høy kapasitet. Nye teknologier og utstyr i kraftsystemet dukker opp i en endeløs strøm, og kraftoverføringskapasiteten fortsetter å forbedres. Høyspenningsbelastningen som bæres av høyspent elektrisk utstyr, gjør imidlertid også sin egen temperaturøkning til synderen som truer stabiliteten i strømnettet. Utstyrstemperatur har blitt en viktig parameter for stabil drift av kraftoverføringsutstyr i dagens strømnett. Basert på årsakene til temperaturøkningen i høyspent elektrisk utstyr, analyserer denne artikkelen strukturen og anvendelsen av det trådløse temperaturmålingssystemet, analyserer fordeler og ulemper ved bruken, og gir brukseksempler som referanse for stabil drift og utvikling av landets kraftsystem.
Nøkkelord: Trådløst temperaturmålingssystem; elektrisk høyspenningsutstyr; fordeler og ulemper
Høyspenningselektrisk utstyr i landets kraftsystem har en rekke tilkoblingspunkter, som isolerte bryterkoblinger, samleskinnenoder osv. På grunn av kvalitetsproblemer i produksjons- eller sikkerhetsprosessen vil mange enheter ha dårlig kontakt og det vil genereres stor motstand under bruk, noe som resulterer i problemer med temperaturøkning.
1. Årsaker til temperaturøkning i høyspent elektrisk utstyr
Bruken av temperaturmålingssystemet er uatskillelig fra analysen av årsaken til temperaturøkningsproblemet. Det første er kvalitets- og installasjonsproblemer for selve høyspent elektrisk utstyr, spesielt ved skjøtene til utstyrets bolter. Hvorvidt tilkoblingspunktene oppfyller standardene, og om tettheten oppfyller standardene, påvirker alt motstandens styrke. Mange utstyrstilkoblinger vil ha ujevne og grove problemer under installasjonen. Utilstrekkelig sliping vil også føre til økt motstand og dårlig kontakt, noe som vil påvirke bruken av utstyret og gjøre temperaturøkningsproblemet åpenbart. For det andre vil uforsiktig beskyttelse under transport av høyspent elektrisk utstyr forårsake støt, noe som resulterer i deformasjon av tilkoblingspunkter eller viktige deler, og dermed resulterer i dårlig kontakt. For det tredje er metalloverflaten til selve høyspent elektrisk utstyr utsatt for korrosjon eller oksidasjonsreaksjoner, og problemer på overflaten av utstyret vil også påvirke kontakten til utstyret. Det dårlige arbeidsmiljøet til noe elektrisk utstyr, for eksempel høy temperatur, regn, snø og sterk vind, vil akselerere aldringen av selve utstyret, noe som forårsaker alvorlige temperaturøkningsproblemer. For det fjerde påvirker eksterne faktorer dårlig kontakt ved tilkoblingen av utstyret. Mange driftssteder for utstyr er relativt kompliserte, og ulike koblinger som installasjon, bruk og vedlikehold av utstyr er også utsatt for feil, noe som resulterer i dårlig kontakt mellom mange kabelkontakter og skillebrytere, og alvorlige problemer med temperaturøkning. For det femte er utstyret under høyt belastningstrykk over lengre tid. Høyspenningsutstyret bærer selv overføringen og påføringen av høyspenningselektrisitet. Når strømmen er for stor og overstiger utstyrets bæreevne, kombinert med den termiske effekten av selve strømmen, vil temperaturen på utstyret stige raskt.
I faktisk drift av utstyr vil de ovennevnte fem problemene oppstå ved skjøtene til effektbrytere, skillebrytere, kabelskjøter, gjennomføringer og samleskinner osv. Disse områdene har mange feil og er utsatt for temperaturøkningsproblemer. Ved daglig inspeksjon og vedlikehold bør personalet fokusere på inspeksjon og vedlikehold. Under inspeksjonen av utstyret kan temperaturmålingen av enheten ikke bare fange opp enhetens status under bruk, men også oppdage overdreven varme generert av dårlig kontakt eller overdreven belastning i tide. I ladet tilstand, på grunn av påvirkning av strøm og varme, er det normalt at den indre temperaturen er høyere enn omverdenen, men varmeendringer på grunn av svikt i selve utstyret eller overdreven belastning må overvåkes nøye. Dette temperaturøkningsproblemet vil forverre aldringen av utstyret, og dermed redusere utstyrets levetid, og kan til og med føre til at utstyret brenner ut. Derfor er det svært nødvendig å bruke et temperaturmålingssystem på høyspent elektrisk utstyr.
I Kina er de mest brukte temperaturmålingsmetodene for høyspent kraftutstyr temperaturvisningsvokschipmetoden, infrarød temperaturmålingsmetode, optisk fibertemperaturmålingsmetode og trådløst temperaturmålingssystem. Både temperaturvisningsmetoden og det infrarøde termometeret betjenes manuelt, og dataene kan ikke samles inn i sanntid. Gjennom optisk fibermåling kan man oppnå måleresultater i sanntid. Imidlertid kan man ikke fullstendig isolere miljøfaktorer ved høy og lav spenning, og kan ikke oppfylle kravene i elektriske instrumentspesifikasjoner for høyspentinstrumenter. Dessuten er det store hindringer for installasjonen ved installasjon i kabinettet på grunn av problemer som at optisk fiber ikke er motstandsdyktig mot høy temperatur og at kablingen er vanskelig. Den eksisterende trådløse temperaturmålingsteknologien er hovedsakelig avhengig av dagens trådløse overføringsmodus for å overvinne tilkoblings- og festeproblemene til primær- og sekundærsløyfene, og dermed forbedre sikkerheten ved bruk av høyspent strøm.
2. Analyse av struktur og utstyrsapplikasjon for trådløse temperaturmålingssystemer
Sammensetningen av det trådløse temperaturmålingssystemet kan deles inn i temperatursensordelen og visnings- og analysedelen av temperaturovervåkingsresultatene, samt systemets maskinvare og programvare. Strukturen til det trådløse temperaturmålingssystemet for høyspenningsutstyr, som vist i figur 1, er vanligvis installert med temperatursensorer ved krysset mellom koblingsskap, kabelforbindelser, sikringer osv. For å sikre nøyaktigheten av målingen er sensoren vanligvis i samme spenningsposisjon som testobjektet, og deretter overføres og vises det innsamlede signalet ved hjelp av trådløs teknologi. For å sikre sikkerheten ved temperaturmåling er høyspennings- og lavspenningsdelene isoleret for å forhindre lekkasje og andre ulykker. Vanligvis er det flere kanaler på den ytre overflaten av arbeidsutstyret for sanntidsovervåking og databehandling av flere steder. Deretter overføres dataene som mottas av mottakeren til datamaskinen via serie- eller parallellporten, og analyseres og behandles av det forhåndsprogrammerte programmet.
Figur 1 Skjematisk diagram av strukturen til det trådløse temperaturmålingssystemet for høyspenningsutstyr
2.1 Temperatursensor
Temperatursensorens funksjon er å konvertere temperatursignalet til et elektrisk signal. Vanligvis brukes et PT100 termoelementmåler, og målenøyaktigheten kan nå 0,1 grader Celsius. En miniatyrstrømsensor med nullstrøm kan også brukes, som også har høy bruksverdi. Teknisk sett velger den magnetiske sensoren lavtapspermalloy som jernkjerne, og bruker spesiell negativtrykkteknologi og beskyttelsesmidler for å realisere automatisk kompensasjon for jernkjernen, slik at jernkjernen er i ideell arbeidstilstand med null magnetisk strøm. I tillegg til temperaturmåleenheten inkluderer den trådløse temperatursensoren også en strømforsyning, en målekrets, en logisk kontrollkrets og en radiokommunikasjonskrets på en spesifikk frekvens. For å tilpasse seg høyere arbeidsforhold er den vanligvis pakket i høytemperatur-, høytrykks-varmekrympeslange, og har visse vanntette og støvtette egenskaper for å sikre langvarig bruk. Siden arbeidsområdet til trådløst temperaturmåleutstyr vanligvis er lite, bør størrelsen reduseres så mye som mulig for å møte arbeidsforholdene under bruk. Ved bruk av en temperatursensor kan varmebestandig limtråd eller limteknologi brukes til å kombinere det varmefølsomme elementet med overflaten av objektet, men det bør utvises forsiktighet for å holde kontaktpunktene nære for å redusere målefeil. Den trådløse temperatursensoren bør ha et bredt lineært arbeidsområde. Vanligvis velges et temperaturfølerelement på -55~130 grader Celsius, og temperaturføleren velges i henhold til kravene til målenøyaktighet og målefeil under ulike arbeidsforhold.
2.2 Trådløs temperaturdetektor
Det trådløse temperaturdetektorsystemet har flere mottakskanaler som kan behandle og vise flere forskjellige målepunkter i sanntid. Den trådløse temperaturdetektoren har vurderings- og feilhåndteringsfunksjoner. De ansatte angir en sikkerhetssone på forhånd, og den innsamlede informasjonen sammenlignes med den innstilte terskelen av den trådløse temperaturdetektoren. Hvis temperaturen overstiger terskelen, går den inn i feilbehandlingsmodulen og sender ut advarselsteksten, og sender ut et sett med høye og lave nivåer for å starte alarmsignalet og lyden. I tillegg til de grunnleggende deteksjons- og alarmfunksjonene har den trådløse temperaturdetektoren også muligheten til å overføre informasjon. Den kan kobles til en datamaskin via en datalinje eller en seriell/parallell portkommunikasjonsbrikke, og ansatte kan overvåke flere brytere og kontaktdeler i sanntid og kontrollere driftsstatusen deres for å oppdage eksisterende sikkerhetsproblemer i tide.
2.3 System for temperaturovervåking i sanntid
Sammenlignet med de ovennevnte maskinvarefasilitetene som sensorer og detektorer, er sanntidstemperaturovervåkingssystemet mer tilbøyelig til programvaresystemet i det trådløse temperaturmålingssystemet. Sanntidstemperaturovervåkingssystemet er integreringen av den overordnede trådløse temperaturmålingsmaskinvarens drift, databehandling, signalinnsamling og andre funksjoner. Det kommuniserer med personalet gjennom klientgrensesnittet og laster opp og utsteder instruksjoner. For å redusere arbeidsintensiteten til operatørene har tekniske arbeidere utviklet et sanntidstemperaturovervåkingssystem som oppfyller beskrivelsen ovenfor, for å analysere og behandle temperaturmålingsresultatene fra maskinvaredelen. Sanntidstemperaturovervåkingssystemet har funksjoner som temperaturvisning, datalagring, historisk dataanalyse og -sammenligning, feilvarsling, feilanalyse, analyse av utstyrets driftsstatus, etc., og det kan integrere og utfylle funksjonene til maskinvaredelen. I utformingen av sanntidstemperaturovervåkingssystemet kan noen modulære designmetoder brukes for redundant databehandlingsarbeid, og hver modulenhet dekomponeres i henhold til funksjonen, og dataene lagres og behandles etter kategori. Denne modulære designmetoden kan gjøre sanntidstemperaturovervåkingssystemet mer anvendelig og sikkert. Sanntidstemperaturovervåkingssystemet kan hjelpe tekniske arbeidere med å samle inn, trekke ut, sammenligne og analysere en stor mengde data, og kan rapportere ulike unormale forhold i sanntid i henhold til forskjellige temperaturer på forskjellig utstyr for å sikre normal drift av ulike enheter. Samtidig har sanntidstemperaturovervåkingssystemet også god matematisk drift og visualiseringsytelse, som kan vise dataene fra en bestemt periode som et diagram og markere dataene for å lette senere vedlikehold.
3. Fordeler og ulemper med trådløse temperaturmålingssystemer brukt på høyspent elektrisk utstyr
3.1 Tekniske fordeler med trådløse temperaturmålingssystemer brukt i elektrisk utstyr
Med fremskritt innen vitenskap og teknologi har det trådløse temperaturmålingssystemet gjennomgått en rekke oppgraderinger og oppdateringer, ytelsen har blitt sterkere og sterkere, og temperaturovervåkingen har blitt mer og mer nøyaktig. Dagens strømforsyning krever at det trådløse temperaturmålingssystemet er mer og mer sanntids- og nøyaktig, spesielt for høyspent elektrisk utstyr. Det trådløse temperaturmålingssystemet justeres også kontinuerlig ved bruk av høyspent elektrisk utstyr. Når det gjelder signalmottak, utvider det trådløse temperaturmålingssystemet en høyere signalfrekvens basert på egenskapene til høyspent elektrisk utstyr, som har god stabilitet og ikke lett forstyrres av eksterne faktorer. Trådløs kommunikasjonsteknologi brukes i signaloverføring, som er relativt enkel, har lavt energiforbruk og kostnader, og kan analyseres og behandles i henhold til de mottatte dataene, og instrumentets arbeidsstatus kan overvåkes i sanntid uten å bli påvirket av værforhold. Instrumentets temperatur kan overvåkes i sanntid for å unngå tapt deteksjon. Samtidig kan overtemperaturalarmen til enheten stilles inn i henhold til brukerens behov, og operatøren kan minnes på den spesifikke plasseringen av utstyret gjennom lyd og signal.
3.2 Utilstrekkelig bruk av trådløse temperaturmålingssystemer i elektrisk utstyr
Temperaturmåling av høyspent elektrisk utstyr ved hjelp av det trådløse temperaturmålingssystemet reduserer inspeksjonsintensiteten til transformatorstasjonsoperatører og forbedrer samtidig sikkerhetsytelsen til utstyret. Imidlertid er det også visse mangler ved det trådløse temperaturmålingssystemet i faktisk bruk. Først og fremst er det trådløse temperaturmålingssystemet en aktiv teknologi som krever et innebygd batteri for strømforsyning. Når batteriet er utladet, vil det trådløse temperaturmålingssystemet automatisk slå seg av, og personalet kan ikke se temperaturen på enheten, og kan bare gjenopprette forbindelsen ved å koble fra linjen for å bytte batteri. Som et resultat økes antallet koblingsoperasjoner og uplanlagte strømbrudd i transformatorstasjonen betraktelig. For å løse dette problemet kan vi forbedre teknologien, erstatte det innebygde batteriet med en passiv strømforsyning og bruke den elektromagnetiske bølgen generert av fastpunktstrømmen som strøm, slik at påliteligheten til hele systemet har blitt forbedret. For det andre svikter ofte noen temperaturkontrollindikatorer på strømforsyningsenheten i praktiske applikasjoner. Det er foreløpig vurdert at batteriet til den trådløse temperaturmålingssensoren er utilstrekkelig. Etter strømbrudd og utskifting av den trådløse temperaturmålesensoren, eksisterer dette fenomenet fortsatt. I dette tilfellet er det nødvendig å oppdage stedet, feilsøke installasjonen av mottakerenden, forkorte avstanden mellom temperaturmålepunktet og det trådløse temperaturmålesystemet, og unngå denne situasjonen. I tillegg kan ikke den trådløse temperatursensoren med sin egen aktive teknologi erstatte batteriet. Hvis den oppdager at batteriet ikke er nok, må den trådløse sensoren byttes ut. Dette vil ikke bare øke vedlikeholdskostnadene til instrumentet, men også føre til ressursforbruk for utstyret.
4. Eksempler på bruk av trådløst temperaturmålesystem
Sammenlignet med utenlandsk trådløs temperaturmålingsteknologi henger utviklingen av innenlandsk temperaturmålingsteknologi relativt etter, men på grunn av den kontinuerlige oppmerksomheten fra innenlandsk industri de siste årene har investeringer, arbeidskraft og materielle ressurser på dette feltet blitt forbedret. I kraftindustrien finnes det mange tilleggsutstyr, spesielt overvåkingsutstyr for strømdrift. Det vil si at når linjen går til en viss belastning eller høy temperatur, vil enheten automatisk stoppe strømforsyningen for å unngå ulykker. Disse praktiske nye produktene brukes hovedsakelig i høyspenningselektrisk utstyr, og grensesnittene deres er forhåndsinstallert og kan ikke byttes ut. Selv om det vil redusere genereringen av motstand til en viss grad, er det lett å forårsake feil på grunn av langvarig arbeid, noe som vil øke motstanden til selve enheten og øke varmen under drift. Så i lang tid er det lett å forårsake sikkerhetsulykker, noe som setter helsen til mennesker og eiendom i fare. Som svar på denne situasjonen har noen innenlandske selskaper brukt trådløs temperaturmålingsteknologi til kraftproduksjon. Med populariteten til denne teknologien er den nå mye brukt ikke bare i kraftindustrien, men også i andre bransjer med problemer med temperaturstigning.
5. Bruksscenarier
Den elektriske kontakttemperaturmåleren er egnet for temperaturovervåking av kabelskjøter i høy- og lavspenningsbryterskap, sikringsbrytere, knivbrytere, mellomhoder for høyspenningskabler, tørrtransformatorer, lavspennings- og høystrømsutstyr. Den kan forhindre potensielle sikkerhetsfarer forårsaket av overdreven kontaktmotstand og oppvarming på grunn av oksidasjon, løshet, støv og andre faktorer under drift, og dermed forbedre utstyrssikkerheten, gjenspeile utstyrets driftsstatus i tide, kontinuerlig og nøyaktig, og redusere ulykkesraten for utstyr.
Figur 7 Måling av likestrømssystem og batterielektrisk
6. Konfigurasjon av systemmaskinvare
Temperaturovervåkingssystemet på nett består hovedsakelig av en temperatursensor og en temperaturinnsamlings-/visningsenhet på utstyrslaget, en kantdatabehandlingsgateway på kommunikasjonslaget og en temperaturmålingssystemvert på stasjonskontrolllaget for å realisere online temperaturovervåking av viktige elektriske deler av krafttransformasjons- og distribusjonssystemet.
| Navn | Utseende | Type | Parameterbeskrivelse |
| Programvare for systemkonfigurasjon |  | Acrel-2000/T | Maskinvare: 4G minne, 500G harddisk, Ethernet-port. Skjerm: 21 tommer, oppløsning 1280 * 1024. Operativsystem: Windows 7 64-bit forenklet kinesisk Ultimate. Databasesystem: Microsoft SQL Server 2008 R2. Kommunikasjonsprotokoll: IEC 60870-5-103, IEC60870-5-104, Modbus RTU, Modbus TCP og andre internasjonale standardkommunikasjonsprotokoller |
| Smart kommunikasjonsstyringsmaskin |  | Anet-2E4SM | Universell gateway, 2-veis nettverksport, 4-veis RS485, valgfri 1-veis LORA, live alarmfunksjon, støtte 485, 4G slavemodulutvidelse |
| Sentralisert innsamlingsutstyr for trådløs temperaturmåling |  | Acrel-2000T/A | Veggmontert Ett standard 485-grensesnitt, én Ethernet-port Innebygd summeralarm Skapstørrelse 480 * 420 * 200 (enhet mm) |
 | Acrel-2000T/B | Maskinvare: 4G minne, 128G harddisk, Ethernet-port Skjerm: 12 tommer, oppløsning 800 * 600 Operativsystem: Windows 7 Databasesystem: Microsoft SQL Server 2008 R2 Valgfri webplattform/APP-server Skapets størrelse er 480 * 420 * 200 (enhet: mm) | |
| Skjermterminal |  | ATP007/ ATP010 | DC24V strømforsyning; enveis opplink RS485-grensesnitt; enveis nedlink RS485-grensesnitt; Motta 20 stk ATC200/1 stk ATC400/ 1 stk ATC450-C. |
 | ARTM-Pn | Overflateramme 96 * 96 * 17 mm, dybde 65 mm; borediameter 92 * 92 mm; AC85-265V eller DC100-300V strømforsyning; Enveis opplink RS485-grensesnitt, Modbus-protokoll; Motta 60 stk ATE100/200/300/400; matcher ATC200/300/450. | |
 | ASD320/ ASD300 | Overflateramme 237,5 * 177,5 * 15,3 mm, dybde 67 mm; borediameter 220 * 165 mm; AC85-265V eller DC100-300V strømforsyning; Enveis opplink RS485-grensesnitt, Modbus-protokoll; Motta 12 stk ATE100/200/300/400; matcher ATC200/300/450 | |
| Intelligent temperaturinspeksjonsinstrument |  | ARTM-8 | Borediameter 88 * 88 mm innebygd installasjon; AC85-265V eller DC100-300V strømforsyning; Enveis opplink RS485-grensesnitt, Modbus-protokoll; Kan kobles til 8-veis PT100-sensorer, egnet for temperaturmåling av elektriske kontakter i lavspenningsbryterutstyr, transformatorviklinger, klikkviklinger osv.; |
 | ARTM-24 | 35 mm DIN-skinneinstallasjon; AC85-265V eller DC100-300V strømforsyning; Enveis opplink RS485-grensesnitt, Modbus-protokoll; 24 kanaler med NTC eller PT100, 1 kanal for temperatur- og fuktighetsmåling, 2 kanaler med reléalarmutgang, brukt til temperaturmåling av lavspenningskontakter, transformatorviklinger, klikkviklinger og andre steder; | |
| Trådløs sender/mottaker |  | ATC450-C | Motta data fra 60 stk. ATE100/ATE100M/ATE200/ATC400/ATE100P/ATE200P sensorer |
 | ATC600 | ATC600 har to spesifikasjoner: ATC600-C kan motta data fra 240 stk. ATE100/ATE100M/ATE200/ATC400/ ATE100P/ATE200P-sensor. ATC600-Z har transparent reléoverføring. | |
| Batteritype Trådløs temperatursensor |  | ATE100M | Batteridrevet, levetid ≥ 5 år; -50°C~+125°C; nøyaktighet ±1°C; 470 MHz, åpen avstand 150 meter; 32,4*32,4*16 mm (lengde*bredde*høyde) |
 | ATE200 | Batteridrevet, levetid ≥ 5 år; -50°C~+125°C; nøyaktighet ±1°C; 470 MHz, åpen avstand 150 meter; 35*35*17 mm, L=330 mm (lengde*bredde*høyde, trefarget rem). | |
 | ATE200P | Batteridrevet, levetid ≥ 5 år; -50°C~+125°C; nøyaktighet ±1°C; 470 MHz, åpen avstand 150 meter, beskyttelsesklasse IP68; 35*35*17 mm, L=330 mm (lengde*bredde*høyde, trefarget bånd). | |
| CT strømtar trådløs temperatursensor |  | ATE400 | CT induksjonsstrømforsyning, startstrøm ≥5A; -50℃~+125℃; nøyaktighet ±1℃; 470 MHz, åpen avstand 150 meter; fast legeringsplate, strømforsyning; trefarget skall; 25,82 * 20,42 * 12,8 mm (lengde * bredde * høyde). |
| Kablet temperatursensor |  | PT100 | Når den brukes til måling av lavspenningskontakttemperatur, vennligst kontakt leverandøren for spesifikk emballasje, nøyaktighet, ledningssystem, ledningsmateriale og ledningslengde; Når den brukes til temperaturmåling av transformator- og motorviklinger, anbefales det å forhåndsinnbygge Pt100 i transformatoren eller motoren. |
 | NTC | Når den brukes til måling av lavspenningskontakttemperatur, vennligst kontakt leverandøren for spesifikk emballasje, nøyaktighet, ledningssystem, ledningsmateriale og ledningslengde; Når det brukes til måling av temperatur på transformator- og motorviklinger, anbefales det at transformatoren eller motoren forhåndsinnbygges |
7. Konklusjon
På grunn av den kontinuerlige utviklingen av sensorer, trådløs datakommunikasjon, datautvinning og andre teknologier, vil sanntidsovervåkingssystemer for høyspent elektrisk temperatur bli mer vitenskapelige. Med anvendelsen og populariseringen av trådløse temperaturmålingssystemer er landets kraftindustri også mer stabil og sikker, og den teknologiske fremgangen har bidratt til utviklingen av landet vårt.
Referanser:
[1] Acrel Enterprise Microgrid Design and Application Manual. Versjon 2022.05
Publiseringstidspunkt: 02. mai 2025