The advantages and disadvantages of using infrared temperature measurement and wireless temperature measurement in switchgear-INNO

Mengapa sistem tenaga memerlukan pengukuran suhu

Peralatan listrik primer pada sistem tenaga listrik umumnya terdiri dari pemutus arus, transformator, kabel, busbar, switchgear dan peralatan listrik lainnya; Mereka terhubung satu sama lain melalui busbar, mengarah, kabel, dll.. Karena arus yang mengalir melalui titik sambungan, panas pasti dihasilkan, dan hampir semua gangguan listrik akan menyebabkan perubahan suhu pada titik gangguan; Karena itu, pemantauan suhu peralatan dalam sistem tenaga listrik seperti switchgear adalah praktik umum untuk mendeteksi kesalahan secara tepat waktu. Selama bertahun-tahun, karena keterbatasan teknologi, tingkat pengoperasian sistem tenaga listrik yang aman telah dibatasi sampai batas tertentu. Meskipun termometer inframerah, perangkat pencitraan inframerah, kabel penginderaan suhu, dan titik tradisional sistem pengukuran suhu telah digunakan untuk mengatasi permasalahan di atas, pemantauan real-time tidak dapat dicapai, dan hanya pemeriksaan berkala yang dapat dilakukan, mengakibatkan bahaya keselamatan karena deteksi dan pelaporan yang terlewat. Untuk switchgear, untuk meningkatkan kondisi pengoperasiannya dan melindungi keselamatan personel, switchgear konvensional kini seluruhnya berstruktur logam. Tradisional metode pengukuran suhu untuk switchgear tidak lagi berlaku untuk switchgear baru, terutama untuk switchgear pusat yang dapat dipindahkan. Bagian konduktif semuanya ditutupi oleh bahan insulasi selama pengoperasian, dan metode pengukuran suhu inframerah konvensional tidak dapat mengukur peralatan internal. Karena itu, perlu menggunakan metode pengukuran internal pada switchgear untuk memantau pengoperasian komponen internal pada switchgear arus tinggi secara real time, mendeteksi sumber kesalahan sejak dini, dan mencegah terjadinya kecelakaan.

Pengukuran suhu kontak dan pengukuran suhu non-kontak

Untuk switchgear, ada dua metode pengukuran suhu yang umum digunakan di dalam dan luar negeri: pengukuran suhu kontak dan pengukuran suhu non-kontak:

Prinsip pengukuran suhu kontak: The contact temperature measurement method is to directly contact the sensor with the object being measured, so that the sensor and the object being measured maintain the same temperature;

The principle of non-contact temperature measurement: The sensor does not directly contact the measured object, but measures the temperature of the measured equipment through the principle of thermal radiation, which is a non-contact measurement method.

Pengukuran suhu inframerah:

Infrared temperature measurement method is a typical non direct contact measurement method. The basic basis of infrared thermometry is the blackbody radiation law of Stefan Boltzmann, Planck, dan lainnya. Blackbodies are ideal objects that emit the same electromagnetic spectrum at the same temperature, regardless of the specific composition and shape of the blackbody. Ukuran dan distribusi panjang gelombang energi radiasi infra merah suatu benda berkaitan erat dengan suhu permukaannya. Dengan mengukur energi radiasi infra merah benda itu sendiri, suhu permukaannya ditentukan, yang merupakan prinsip dasar yang menjadi dasar termometri radiasi infra merah. Dewasa ini, termometer inframerah umumnya terdiri dari sistem optik, detektor inframerah, penguat sinyal, pemrosesan sinyal, keluaran tampilan, dan bagian lainnya. Intinya adalah detektor inframerah, yang mengubah energi radiasi infra merah menjadi bentuk sinyal listrik lain yang dapat diukur. Sinyal dihitung dan dikoreksi oleh amplifier dan rangkaian pemrosesan sinyal sesuai dengan algoritma internal instrumen, lalu diubah menjadi nilai suhu benda yang diukur, yang ditampilkan pada sistem optik.

Metode pengukuran suhu inframerah dimulai sekitar Perang Dunia II, dan teknologi pengukuran suhu inframerah pertama kali diterapkan di bidang militer. Perangkat pencitraan inframerah generasi pertama yang digunakan di bidang militer dikembangkan dan dikembangkan oleh Texas Land Instruments di Amerika Serikat, dikenal sebagai Sistem Pencarian Penglihatan Inframerah (FLIR). Pada pertengahan tahun 1960an, perusahaan Swedia AGA mengembangkan sistem pencitraan real-time industri pertama (THV), namun memiliki karakteristik biaya yang tinggi, volume besar, beban berat, dan portabilitas yang tidak nyaman. Setelah beberapa generasi perbaikan pada instrumen, imager termal yang berfungsi penuh diluncurkan 1988, yang terintegrasi pengukuran suhu, modifikasi, analisa, akuisisi gambar, dan penyimpanan. Fungsionalitas instrumen, ketepatan, and operability were significantly improved. In the mid-1990s, FSI Corporation in the United States was the first to successfully develop and commercialize an infrared thermal imager (CCD), which was transformed from military technology (FPA) to civilian use. The technical functions were more advanced, and on-site temperature measurement only needed to aim at the target to capture images, and store the above information on the PC card inside the machine to complete all operations. The setting of various parameters can be returned to indoor software for modification and analysis of data, and finally, the detection report can be directly obtained. Due to technological improvements and structural changes, complex mechanical scanning has been replaced, and the instrument weighs less than two kilograms. Ini digunakan seperti kamera genggam, dan dapat dengan mudah dioperasikan dengan satu tangan. Kemudian, teknologi pengukuran suhu inframerah banyak diterapkan di industri tenaga listrik, dan berbagai sensor suhu infra merah berhasil dikembangkan dan dipasarkan dalam jumlah besar.

Keuntungan pengukuran suhu inframerah: mudah dioperasikan dan ukurannya kompak. Saat ini, termometer inframerah hanya perlu mengatur parameter dan menyelaraskan dengan objek yang diukur untuk segera mengukur suhu permukaan objek. Mereka juga memiliki fungsi mengambil foto dan secara otomatis menemukan titik pengukuran suhu tertinggi. Mereka sangat nyaman untuk digunakan di tempat dan telah digunakan secara luas, menjadi sarana teknis utama untuk pengukuran suhu di banyak peralatan industri tenaga listrik.

Kekurangan pengukuran suhu inframerah: Itu hanya dapat mengukur peralatan yang terkena udara. Although some universities have also developed infrared temperature measurement systems for high-voltage switchgear, the infrared probe temperature measurement method for high-voltage switchgear is easily affected by the obstruction of the infrared radiation path by internal components of the switchgear, dan tidak dapat mengukur suhu kontak secara akurat. Although certain corrections can be taken, there are many factors that affect infrared radiation and they are time-varying, making it difficult to calibrate them one by one. Karena itu, this method has poor universality and cannot be promoted for use. This method is only applicable to early switchgear structures and cannot be used for measuring high-voltage switchgear with insulation wrapping.

The working principle of wireless temperature measurement

Wireless temperature measurement method is an improvement on contact temperature measurement method, mainly aimed at solving the problem of high and low voltage isolation between temperature measurement equipment and power system. Umumnya, wireless temperature measurement system is composed of three parts: distributed temperature measurement node, data receiver, and backend data processing system. Distributed temperature measurement nodes are directly installed in the parts that need to be measured, which belongs to the contact temperature measurement method. The data receiver is placed at a certain distance from the switchgear body. Wireless communication is used between the distributed temperature measurement nodes and the data receiver for data transmission, sehingga mencapai isolasi tegangan tinggi dan pengumpulan data pengukuran suhu, memecahkan masalah suhu pengoperasian kontak di dalam switchgear tegangan tinggi yang tidak mudah dipantau dengan pengukuran suhu inframerah.

Kekurangan dari pengukuran suhu nirkabel
Meskipun pengukuran suhu nirkabel secara efektif memecahkan masalah keamanan perangkat pengukuran suhu, ada juga beberapa masalah dalam aplikasi praktis. Diantaranya, kestabilan alat pengukur suhu yang ditempatkan pada posisi kontak saklar merupakan permasalahan yang paling inti. Dalam aplikasi praktis, Catu daya modul ini sering kali merupakan catu daya induksi arus yang memperoleh energi dari saluran listrik (jika daya baterai digunakan, tidak hanya perlu diganti secara berkala, namun baterai juga rentan terhadap alarm palsu di lingkungan bersuhu tinggi dan kondisi pengisian daya baterai, sangat mempengaruhi akurasi pemantauan). Besarnya energi yang diperoleh catu daya ini sangat bervariasi sesuai dengan beban saluran listrik, sehingga modul sering kali mengalami kekurangan pasokan daya. Menanggapi permasalahan ini, beberapa telah mengusulkan menggunakan baterai, mengurangi konsumsi daya perangkat pengukuran suhu, dll.. Metode, Cara ini memiliki permasalahan seperti perlunya mengganti baterai secara berkala setelah habis dikonsumsi, dan hal ini juga dapat mengakibatkan rendahnya daya transmisi nirkabel dan interferensi elektromagnetik dari lingkungan sekitar, menyebabkan kesalahan dalam transmisi data pengukuran suhu. Perangkat pengganti baterai memerlukan switchgear tegangan tinggi untuk menghentikan pasokan listrik, which cannot meet the continuous operation requirements of the high-voltage switchgear.

Passive wireless temperature measurement

Some companies use surface acoustic wave devices to make temperature sensors, which provide feedback on temperature changes through antennas. There is no need to power the sensor components to solve the related problems caused by active wireless temperature measurement batteries. Namun, this type of device is immature, uses crystal materials with poor thermal stability, is expensive, and does not improve the signal quality of wireless transmission methods.