تطبيق نظام قياس درجة الحرارة اللاسلكي في المعدات الكهربائية عالية الجهد في مناجم الفحم

ملخص:مع التطور المستمر للاقتصاد الاجتماعي ، يتحرك نظام الطاقة نحو الجهد العالي والقدرة العالية.التكنولوجيات الجديدة والمعدات من نظام الطاقة تظهر في تيار لا نهاية له، وتستمر القدرة على نقل الطاقة في التحسن.تحميل الطاقة عالية الجهد التي تحملها المعدات الكهربائية عالية الجهد أيضا يجعل ارتفاع درجة الحرارة الخاصة بها الجاني الذي يهدد استقرار شبكة الطاقةأصبحت درجة حرارة المعدات معايير مهمة للعمل المستقر لمعدات نقل الطاقة في شبكة الطاقة الحالية.بناء على أسباب ارتفاع درجة حرارة المعدات الكهربائية عالية الجهد، تحلل هذه المقالة هيكل وتطبيق نظام قياس درجة الحرارة اللاسلكي، وتحلل مزايا وعيوب تطبيقه،وتقدم أمثلة تطبيقات لتوفير مرجع للعمل المستقر وتطوير نظام الطاقة في بلدنا.

كلمة رئيسية:نظام قياس درجة الحرارة اللاسلكي؛ المعدات الكهربائية عالية الجهد؛ المزايا والعيوب

المعدات الكهربائية عالية الجهد في نظام الكهرباء في بلدنا لديها مجموعة متنوعة من نقاط الاتصال، مثل مفاصل المفاتيح المعزولة، العقدة شريط الحافلات، الخ.بسبب مشاكل الجودة في عملية التصنيع أو السلامة، العديد من الأجهزة لديها مشاكل اتصال سيئة وسيتم إنشاء مقاومة كبيرة أثناء الاستخدام، مما يؤدي إلى مشاكل ارتفاع درجة الحرارة.

أسباب ارتفاع درجة حرارة المعدات الكهربائية عالية الجهد

تطبيق نظام قياس درجة الحرارة لا ينفصل عن تحليل سبب مشكلة ارتفاع درجة الحرارة.الأول هو مشاكل جودة وتثبيت المعدات الكهربائية عالية الجهد نفسها، وخاصة في مفاصل محاور المعدات. ما إذا كانت نقاط الاتصال تلبي المعايير، وما إذا كانت الضيقة تلبي المعايير كلها تؤثر على قوة المقاومة.العديد من اتصالات المعدات سيكون لها مشاكل غير متساوية وقاسية أثناء التثبيتكما يؤدي طحن غير كاف إلى زيادة المقاومة وسوء الاتصال، مما يؤثر على استخدام المعدات ويجعل مشكلة ارتفاع درجة الحرارة واضحة.الحماية الغير حذرة أثناء نقل المعدات الكهربائية عالية الجهد سوف تسبب ارتطام، مما يؤدي إلى تشوه نقاط الاتصال أو الأجزاء الرئيسية ، مما يؤدي إلى ضعف الاتصال.ثالثًا ،السطح المعدني للمعدات الكهربائية عالية الجهد نفسه عرضة لتفاعلات التآكل أو الأكسدة، والعقبات على سطح المعدات سوف تؤثر أيضا على اتصال المعدات.والرياح العاتية، سوف تسريع شيخوخة المعدات نفسها، مما يسبب مشاكل خطيرة في ارتفاع درجة الحرارة.العديد من مواقع تشغيل المعدات معقدة نسبيا، والروابط المختلفة مثل تثبيت المعدات واستخدامها وصيانتها عرضة للخطأ ، مما يؤدي إلى اتصال سيء للعديد من موصلات الكابلات ومفاتيح العزل ،ومشاكل خطيرة في ارتفاع درجة الحرارةخامساً، تكون المعدات تحت ضغط الحمل العالي لفترة طويلة. المعدات الكهربائية عالية الجهد نفسها تحمل نقل وتطبيق الكهرباء عالية الجهد.عندما يكون التيار كبير جدا ويتجاوز القدرة على تحمل المعدات، إلى جانب التأثير الحراري للتيار نفسه، فإن درجة حرارة المعدات ترتفع بسرعة.

في عملية التشغيل الفعلية للمعدات ، ستحدث المشاكل الخمسة المذكورة أعلاه في مفاصل مفاصل الدوائر ، ومفصلات ، ومفاصل الكابلات ، والحافظات والحافلات ، إلخ.هذه المناطق لديها العديد من الأخطاء و عرضة لمشاكل ارتفاع درجة الحرارةفي عمليات التفتيش والصيانة اليومية، يجب على الموظفين التركيز على التفتيش والصيانة.قياس درجة حرارة الجهاز لا يمكنه فقط التقاط حالة الجهاز أثناء الاستخدام، ولكن أيضا اكتشاف في الوقت المناسب الحرارة المفرطة الناتجة عن اتصال سيئة أو الحمل المفرط. في الحالة المشحونة، بسبب تأثير التيار والحرارة،من الطبيعي أن تكون درجة الحرارة الداخلية أعلى من الخارج، ولكن يتعين مراقبة التغيرات الحرارية بسبب فشل المعدات نفسها أو الحمل المفرط عن كثب. هذه المشكلة ارتفاع درجة الحرارة سيزيد من شيخوخة المعدات،مما يقلل من عمر المعدات، ويمكن أن يسبب حتى حرق المعدات. لذلك، فمن الضروري جدا لتطبيق نظام قياس درجة الحرارة للمعدات الكهربائية عالية الجهد.

في الصين، أساليب قياس درجة الحرارة الأكثر استخدامًا لمعدات الطاقة عالية الجهد هي طريقة رقاقة الشمع لعرض درجة الحرارة، طريقة قياس درجة الحرارة تحت الحمراء،طريقة قياس درجة حرارة الألياف البصرية ونظام قياس درجة الحرارة اللاسلكييتم تشغيل كل من طريقة عرض درجة الحرارة و مقياس الحرارة تحت الحمراء يدوياً، ولا يمكن جمع البيانات في الوقت الحقيقي.يمكن الحصول على نتائج القياس في الوقت الحقيقيومع ذلك، في حالة الجهد العالي والمنخفض، فإنه لا يمكن عزل تماما العوامل البيئية،ولا يمكنها تلبية متطلبات مواصفات الأجهزة الكهربائية لأجهزة الجهد العالي. علاوة على ذلك، عند تثبيت في الخزانة،هناك أيضا عقبات كبيرة لتركيبها بسبب مشاكل مثل الألياف الضوئية ليست مقاومة لدرجات الحرارة العالية والأسلاك صعبةتقنية قياس درجة الحرارة اللاسلكية القائمة تعتمد بشكل رئيسي على وضع الانتقال اللاسلكي الحالي للتغلب على مشاكل الاتصال والتوصيل للحلقات الأولية والثانوية,وبالتالي تحسين سلامة استخدام الطاقة عالية الجهد.

2تحليل هيكل نظام قياس درجة الحرارة اللاسلكي وتطبيق المعدات

يمكن تقسيم تركيبة نظام قياس درجة الحرارة اللاسلكي إلى جزء مستشعر درجة الحرارة وجزء عرض وتحليل نتائج مراقبة درجة الحرارة ،وكذلك الأجهزة والبرمجيات للنظامهيكل نظام قياس درجة الحرارة اللاسلكي لمعدات الطاقة عالية الجهد كما هو مبين في الشكل 1 عادة ما يتم تثبيته مع أجهزة استشعار درجة الحرارة في تقاطع خزانات التبديل.مفاصل الكابلاتلضمان دقة القياس ، عادة ما يكون المستشعر في نفس موقف الجهد كغرض الاختبار ،ثم يتم نقل الإشارة المجمعة وعرضها باستخدام تكنولوجيا لاسلكيةمن أجل ضمان سلامة قياس درجة الحرارة، يتم عزل الأجزاء العاملة عالية الجهد والمنخفضة الجهد لمنع التسرب وغيرها من الحوادث.يتم توفير قنوات متعددة على السطح الخارجي لمعدات العمل لمراقبة البيانات في الوقت الحقيقي ومعالجتها من مواقع متعددة.ثم يتم نقل البيانات التي تتلقى من قبل جهاز الاستقبال إلى الكمبيوتر من خلال منفذ سلسلة أو مواز، وتحليلها ومعالجتها من قبل البرنامج المبرمج مسبقا.

الشكل 1 مخطط هيكلي لنظام قياس الحرارة اللاسلكي لمعدات الطاقة عالية الجهد

2.1 جهاز استشعار درجة الحرارة

تتمثل وظيفة جهاز استشعار درجة الحرارة في تحويل إشارة درجة الحرارة إلى إشارة كهربائية. عادةً ما يستخدم عداد حرارة Pt100 ، ويمكن أن تصل دقة قياسه إلى 0.1 درجة مئويةيمكن أيضا استخدام جهاز استشعار التيار المصغّر ذو التدفق الصفري، والذي له أيضا قيمة تطبيقية عالية. من الناحية الفنية، يختار جهاز الاستشعار المغناطيسي Permalloy ذو الخسارة المنخفضة كقلب حديدي،ويستخدم تقنية الضغط السلبي الخاصة ووسائل الحماية لتحقيق تعويض تلقائي للقلب الحديدي، بحيث يكون النواة الحديدية في حالة عمل مثالية من التدفق المغناطيسي الصفر. بالإضافة إلى جهاز قياس درجة الحرارة ، يشمل جهاز استشعار درجة الحرارة اللاسلكي أيضًا مصدر طاقة ،دائرة قياس، دائرة التحكم المنطقي و دائرة الاتصالات اللاسلكية على تردد محدد.أنابيب عالية الضغط قابلة للتقلص الحراري، ولها خصائص معينة ضد الماء والغبار لضمان الاستخدام على المدى الطويل.يجب تقليص حجمها قدر الإمكان لتلبية ظروف العمل أثناء الاستخدامعند استخدام جهاز استشعار درجة الحرارة ، يمكن استخدام سلك لصق مقاوم للحرارة أو تقنية الصق للجمع بين العنصر الحساس للحرارة مع سطح الكائن ،ولكن يجب الحرص على إبقاء نقاط الاتصال قريبة للحد من أخطاء القياسيجب أن يكون لجهاز استشعار درجة الحرارة اللاسلكي نطاق عمل خطي واسع. عادة ما يتم اختيار عنصر استشعار درجة الحرارة من -55 ~ 130 درجة مئوية،ويتم اختيار مستشعر درجة الحرارة وفقا لمتطلبات دقة القياس وخطأ القياس في ظل ظروف العمل المختلفة.

2.2 كاشف درجة الحرارة اللاسلكي

يحتوي نظام كاشف درجة الحرارة اللاسلكي على قنوات استقبال متعددة ، والتي يمكن أن تعالج وتعرض نقاط قياس مختلفة متعددة في الوقت الحقيقي.هناك الحكم وإدارة الأخطاء وظائف في كاشف درجة الحرارة اللاسلكيةيتم تحديد منطقة السلامة مسبقاً من قبل الموظفين، ويتم مقارنة المعلومات التي تم جمعها مع الحد الأدنى المحدد بواسطة جهاز الكشف عن درجة الحرارة اللاسلكي.انها سوف تدخل وحدة معالجة الخطأ وإخراج نص التحذير، وتخرج مجموعة من المستويات العالية والمنخفضة لبدء إشارة الإنذار والصوت. بالإضافة إلى وظائف الكشف الأساسية والإنذار،كاشف الحرارة اللاسلكي لديه أيضا القدرة على نقل المعلوماتيمكن توصيلها إلى جهاز كمبيوتر عبر خط بيانات أو شريحة اتصال محطة سلسلة / موازية ويمكن للموظفين مراقبة العديد من المفاتيح وأجزاء الاتصال في الوقت الحقيقي،والسيطرة على حالة تشغيلهاحتى يتم اكتشاف مشاكل السلامة الحالية في الوقت المناسب.

2.3 نظام مراقبة درجة الحرارة في الوقت الحقيقي

بالمقارنة مع المرافق الأجهزة المذكورة أعلاه مثل أجهزة الاستشعار وأجهزة الكشف،نظام مراقبة درجة الحرارة في الوقت الحقيقي أكثر ميلاً إلى نظام البرمجيات في نظام قياس درجة الحرارة اللاسلكينظام مراقبة درجة الحرارة في الوقت الفعلي هو تكامل العمليات الكلية لجهاز قياس درجة الحرارة اللاسلكي ومعالجة البيانات وجمع الإشارات ووظائف أخرى.إنه يتواصل مع الموظفين من خلال واجهة العميل ويحمل ويصدر التعليماتمن أجل تقليل كثافة عمل المشغلين، قام العاملون التقنيون بتطوير نظام مراقبة درجة الحرارة في الوقت الحقيقي يلبي الوصف أعلاه،بحيث تحليل ومعالجة نتائج قياس درجة حرارة جزء الأجهزةنظام مراقبة درجة الحرارة في الوقت الحقيقي لديه وظائف عرض درجة الحرارة، وتخزين البيانات، وتحليل البيانات التاريخية والمقارنة، وتحذير الخطأ، وتحليل الخطأ،تحليل حالة تشغيل المعدات، وما إلى ذلك، ويمكن أن تدمج وتكمل وظائف الجزء الأجهزة.يمكن استخدام بعض طرق التصميم الوحدوي لعمل معالجة البيانات الزائدة، ويتم تفكيك كل وحدة وحدة حسب الوظيفة ، ويتم تخزين البيانات ومعالجتها حسب الفئة.هذه الطريقة التصميم وحدات يمكن أن تجعل نظام مراقبة درجة الحرارة في الوقت الفعلي لديها تطبيق أعلى والسلامةيمكن أن يساعد نظام مراقبة درجة الحرارة في الوقت الحقيقي العاملين التقنيين في جمع واستخراج ومقارنة وتحليل كمية كبيرة من البيانات.ويمكن أن تبلغ مختلف الظروف غير الطبيعية في الوقت الحقيقي وفقا لدرجات الحرارة المختلفة من المعدات المختلفة لضمان التشغيل الطبيعي للأجهزة المختلفةفي نفس الوقت، نظام مراقبة درجة الحرارة في الوقت الحقيقي لديه أيضا عملية رياضية جيدة وأداء التصور،والتي يمكن أن تعرض بيانات فترة معينة كرسوم بيانات وتعريف البيانات لتسهيل الصيانة في وقت لاحق.

3مزايا وعيوب نظام قياس درجة الحرارة اللاسلكي المطبق على المعدات الكهربائية عالية الجهد

3.1 المزايا التقنية لنظام قياس درجة الحرارة اللاسلكي المطبق في المعدات الكهربائية

مع تقدم العلوم والتكنولوجيا ، خضع نظام قياس درجة الحرارة اللاسلكي للعديد من التحديثات والتحديثات ، وأصبح أدائه أقوى وأقوى ،ومراقبة درجة الحرارة أصبحت أكثر دقةإن بناء الطاقة الحالي يتطلب أن يكون نظام قياس درجة الحرارة اللاسلكي أكثر دقة وأكثر دقة في الوقت الحقيقي ، خاصة بالنسبة للمعدات الكهربائية عالية الجهد.كما يتم ضبط نظام قياس درجة الحرارة اللاسلكي باستمرار باستخدام معدات كهربائية عالية الجهدمن حيث استقبال الإشارة، يمتد نظام قياس درجة الحرارة اللاسلكي تردد إشارة أعلى بناءً على خصائص المعدات الكهربائية عالية الجهد.الذي له استقرار جيد ولا يزعج بسهولة من قبل العوامل الخارجيةتستخدم تكنولوجيا الاتصالات اللاسلكية في نقل الإشارات، والتي هي بسيطة نسبيا، وانخفاض استهلاك الطاقة والتكلفة، ويمكن تحليلها ومعالجتها وفقا للبيانات المستلمة،ويمكن مراقبة حالة عمل الجهاز في الوقت الحقيقي دون أن تتأثر بالقيود المتعلقة بالظروف الجويةيمكن مراقبة درجة حرارة الجهاز في الوقت الفعلي لتجنب الاكتشاف المفقود. في الوقت نفسه ، يمكن تعيين إنذار ارتفاع درجة الحرارة للجهاز وفقًا لاحتياجات المستخدم ،ويمكن أن يذكر المشغل بموقع المعدات المحددة من خلال الصوت والإشارة.

3.2 عدم كفاية تطبيق نظام قياس درجة الحرارة اللاسلكي في المعدات الكهربائية

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 timeومع ذلك، هناك أيضا بعض أوجه القصور في نظام قياس درجة الحرارة اللاسلكي في الاستخدام الفعلي.والتي تتطلب بطارية مدمجة لتزويد الطاقةعندما يتم استنفاد البطارية، سيتم إيقاف تشغيل نظام قياس درجة الحرارة اللاسلكي تلقائيًا، ولا يمكن للموظفين رؤية درجة حرارة الجهاز،ويمكن فقط استعادة الاتصال عن طريق فصل الخط لاستبدال البطاريةونتيجة لذلك، يزداد عدد عمليات التبديل و انقطاع الكهرباء غير المخطط لها في المحطة الفرعية بشكل كبير.استبدال البطارية المدمجة بمصدر طاقة سلبي، واستخدام الموجة الكهرومغناطيسية الناتجة عن تيار النقطة الثابتة كطاقة، بحيث تحسنت موثوقية النظام بأكمله.بعض مؤشرات التحكم في درجة الحرارة من جهاز إمدادات الطاقة غالبا ما تفشل في التطبيقات العمليةيُحكم بشكل مبدئي أن بطارية جهاز قياس درجة الحرارة اللاسلكي غير كافية. بعد انقطاع الطاقة واستبدال جهاز قياس درجة الحرارة اللاسلكي،هذه الظاهرة لا تزال موجودةفي هذه الحالة، من الضروري اكتشاف الموقع، وإصلاح تثبيت الطرف المتلقي،تقليص المسافة بين نقطة قياس درجة الحرارة ونظام قياس درجة الحرارة اللاسلكي، وتجنب هذا الوضع.بالإضافة إلى ذلك، مستشعر درجة الحرارة اللاسلكية مع تكنولوجيا نشطة خاصة بها لا يمكن استبدال البطارية.يجب استبدال جهاز الاستشعار اللاسلكيهذا لن يزيد فقط من تكلفة صيانة الجهاز، ولكن أيضا يسبب استهلاك الموارد للمعدات.

أمثلة تطبيق نظام قياس درجة الحرارة اللاسلكي

مقارنة بتكنولوجيا نظام قياس درجة الحرارة اللاسلكي الأجنبي ، فإن تطوير تكنولوجيا قياس درجة الحرارة المحلية متخلف نسبياً ،ولكن بسبب الاهتمام المستمر للصناعة المحلية في السنوات الأخيرة، تم تحسين الاستثمارات والقوى العاملة والموارد المادية في هذا المجال.خاصة معدات مراقبة لتشغيل الطاقةأي عندما يصل الحبل إلى حمولة معينة أو درجة حرارة عالية، فإن الجهاز سيتوقف تلقائيًا عن توفير الطاقة لتجنب الحوادث.هذه المنتجات الجديدة العملية تستخدم في الغالب في المعدات الكهربائية عالية الجهد، ومواجهاتهم مثبتة مسبقا ولا يمكن استبدالها.على الرغم من أنها ستقلل من توليد المقاومة إلى حد ما، فمن السهل أن يسبب الفشل بسبب العمل على المدى الطويل،والتي ستزيد من مقاومة الجهاز نفسه وتزيد من الحرارة أثناء التشغيللذا لفترة طويلة، كان من السهل أن تسبب حوادث السلامة، مما يعرض صحة الأشخاص والممتلكات للخطر.بعض الشركات المحلية قد طبقت تقنية قياس درجة الحرارة اللاسلكية في إنتاج الطاقةمع شعبية هذه التكنولوجيا، فإنه يستخدم على نطاق واسع الآن ليس فقط في صناعة الطاقة، ولكن أيضا في الصناعات الأخرى مع مشاكل ارتفاع درجة الحرارة.

5سيناريوهات التطبيق

جهاز قياس درجة الحرارة عبر الإنترنت للاتصال الكهربائي مناسب لمراقبة درجة حرارة مفاصل الكابلات في خزانات مفاتيح الجهد العالي والمنخفض ، واتصالات مفاتيح الدوائر ، مفاتيح السكاكين ،الرؤوس المتوسطة للكابلات عالية الجهديمكن أن يمنع مخاطر السلامة المحتملة الناجمة عن مقاومة الاتصال المفرطة والتسخين بسبب الأكسدة والهبوطالغبار والعوامل الأخرى أثناء التشغيل، وبالتالي تحسين سلامة المعدات، في الوقت المناسب، باستمرار ودقة تعكس حالة تشغيل المعدات، وتقليل معدلات حوادث المعدات.

6تكوين أجهزة النظام

يتكون نظام مراقبة درجة الحرارة عبر الإنترنت أساسًا من جهاز استشعار درجة الحرارة ووحدة اكتساب درجة الحرارة / عرض في طبقة المعدات ،بوابة الحوسبة الحافة في طبقة الاتصال، ومضيف نظام قياس درجة الحرارة في طبقة التحكم في المحطة لتحقيق مراقبة درجة الحرارة عبر الإنترنت للمكونات الكهربائية الرئيسية لنظام تحويل الطاقة وتوزيعها.

7الاستنتاج

بسبب التطوير المستمر للمستشعرات، والاتصالات اللاسلكية للبيانات، وتعدين البيانات وتقنيات أخرى،سيصبح نظام مراقبة درجة حرارة الكهرباء عالية الجهد في الوقت الحقيقي أكثر علميةمع تطبيق وتعميم نظام قياس درجة الحرارة اللاسلكي ، صناعة الطاقة في بلدنا هي أيضا أكثر استقرارا وأمانا ،وتقدمها التكنولوجي ساهم في تطوير بلدنا.

المراجع:

[1] دليل تصميم وتطبيق Acrel Enterprise Microgrid. الإصدار 2022.05