Cách đo nhiệt độ trong thiết bị đóng cắt bằng cảm biến sợi quang huỳnh quang-INNO

1、 Phương pháp giám sát nhiệt độ cho thiết bị đóng cắt

Có nhiều phương pháp khác nhau để theo dõi nhiệt độ của thiết bị đóng cắt, và sau đây là những cái phổ biến:

Cảm biến nhiệt độ sợi quang huỳnh quang phương pháp:

Phương pháp đo nhiệt độ dựa trên công nghệ cảm biến sợi phát quang huỳnh quang, sử dụng nguyên lý tuổi thọ của sợi sau để đạt được phép đo và giám sát nhiệt độ. Bằng cách lắp đặt cảm biến sợi quang huỳnh quang bên trong thiết bị đóng cắt điện áp cao, thông tin nhiệt độ thời gian thực có thể được lấy ở các địa điểm khác nhau. Phương pháp này có ưu điểm là độ chính xác cao và khả năng chống nhiễu điện từ mạnh., và phù hợp để theo dõi liên tục nhiệt độ đa điểm. Do đặc tính cách nhiệt tuyệt vời của nó, Sợi quang có độ an toàn cao hơn trong môi trường điện áp cao như thiết bị đóng cắt, và có thể bố trí linh hoạt ở những vị trí cần giám sát, bao phủ một khu vực lớn hơn.

Sự tiếp xúc cảm biến nhiệt độ không dây phương pháp:

Đây là phương pháp đo nhiệt độ đáng tin cậy cho thiết bị đóng cắt điện áp cao. Bằng cách cài đặt cảm biến tiếp xúc (chẳng hạn như cặp nhiệt điện, nhiệt điện trở, v.v.) bên trong hoặc tại các vị trí quan trọng của thiết bị đóng cắt, tiếp xúc trực tiếp với bề mặt của vật cần đo, dữ liệu nhiệt độ thời gian thực của bề mặt vật thể có thể thu được. Phương pháp này có độ chính xác cao và tốc độ phản hồi nhanh, và phù hợp để giám sát chính xác các vị trí hoặc thành phần cụ thể. Chẳng hạn, lắp đặt cảm biến cặp nhiệt điện tại các điểm kết nối quan trọng của một số thiết bị đóng cắt có thể đo chính xác sự thay đổi nhiệt độ tại điểm đó, để phát hiện kịp thời các tình trạng gia nhiệt bất thường. Nhưng phương pháp này có thể gặp vấn đề như nối dây phức tạp, và nếu cảm biến gặp trục trặc, nó có thể ảnh hưởng đến kết quả đo và khó phát hiện.

Phương pháp đo nhiệt độ hồng ngoại:

Đây là công cụ đo nhiệt độ cầm tay thích hợp cho việc đo nhiệt độ nhanh chóng., phát hiện nhiệt độ không tiếp xúc của thiết bị đóng cắt điện áp cao. Khi sử dụng, chỉ cần nhắm vào bề mặt mục tiêu để nhanh chóng thu được giá trị nhiệt độ bề mặt tại vị trí đó. Nguyên lý là sử dụng bức xạ hồng ngoại phát ra từ bề mặt vật thể, tỷ lệ thuận với nhiệt độ bề mặt của nó. Bằng cách phát hiện và xử lý bức xạ hồng ngoại, dữ liệu nhiệt độ bề mặt của đối tượng mục tiêu có thể được lấy. Tuy nhiên, Phương pháp này bị ảnh hưởng rất nhiều bởi yếu tố môi trường, chẳng hạn như các nguồn nhiệt xung quanh, bụi, v.v., có thể ảnh hưởng đến kết quả đo. Hơn nữa, nó chỉ có thể đo nhiệt độ bề mặt và có thể không phản ánh chính xác những thay đổi nhiệt độ sâu bên trong thiết bị đóng cắt.

Phương pháp giám sát camera CCD:

Chụp ảnh bên trong thiết bị đóng cắt bằng camera CCD, sau đó phân tích thông tin nhiệt độ trong ảnh bằng các thuật toán liên quan. Tuy nhiên, phương pháp này có những hạn chế vì nó có thể không phân biệt được chính xác nhiệt độ của các bộ phận khác nhau, và có thể không theo dõi được nhiệt độ của một số khu vực bị che khuất một cách hiệu quả. Ngoài ra, Bản thân độ chính xác và khả năng thích ứng với môi trường của camera CCD cũng có thể ảnh hưởng đến độ chính xác của việc theo dõi nhiệt độ.

Phương pháp giám sát sáp nhiệt độ:

Đây là phương pháp theo dõi nhiệt độ truyền thống hơn. Tấm sáp báo nhiệt độ sẽ thay đổi màu sắc hoặc hình dạng theo sự thay đổi nhiệt độ, và nhiệt độ bên trong thiết bị đóng cắt có thể được xác định bằng cách quan sát những thay đổi trong tấm sáp. Tuy nhiên, phương pháp này chỉ có thể cung cấp phạm vi nhiệt độ thô, không thể đo chính xác giá trị nhiệt độ, và không thể được theo dõi trong thời gian thực. Nó yêu cầu giám sát thủ công thường xuyên. Khi nhiệt độ vượt quá nhiệt độ phản ứng của tấm sáp, nó chỉ có thể được biết sau đó và không thể được cảnh báo kịp thời.

2、 Ứng dụng của Đo nhiệt độ sợi quang huỳnh quang trong Giám sát nhiệt độ của thiết bị đóng cắt

Nguyên tắc cơ bản của việc sử dụng công nghệ đo nhiệt độ sợi huỳnh quang để giám sát nhiệt độ thiết bị đóng cắt là tận dụng các đặc tính phản ứng nhiệt độ của vật liệu huỳnh quang. Khi chiếu sợi huỳnh quang bằng ánh sáng kích thích, nó sẽ phát ra huỳnh quang, và thời gian sống của huỳnh quang có mối quan hệ cụ thể với nhiệt độ. Giá trị nhiệt độ có thể được xác định bằng cách đo thời gian sống huỳnh quang. Trong thiết bị chuyển mạch, Cảm biến sợi quang huỳnh quang có thể được lắp đặt gần các bộ phận chính như thanh cái, di chuyển danh bạ, và các điểm tiếp xúc cố định để theo dõi sự thay đổi nhiệt độ ở những khu vực này. Chẳng hạn, cho các tiếp điểm chuyển động trong thiết bị đóng cắt, do sự tích tụ nhiệt trong quá trình đóng mở, việc sử dụng cảm biến sợi quang huỳnh quang có thể theo dõi nhiệt độ của chúng theo thời gian thực. Khi nhiệt độ tăng bất thường, báo động có thể được đưa ra kịp thời để ngăn ngừa tai nạn. Hệ thống đo nhiệt độ sợi quang huỳnh quang còn có khả năng chống nhiễu mạnh, điểm mù vùng phủ sóng nhỏ, giám sát thời gian thực và giám sát từ xa, khiến nó rất phù hợp cho nhu cầu giám sát nhiệt độ trong các môi trường phức tạp như thiết bị đóng cắt.

3、 Ưu điểm của việc đo nhiệt độ sợi quang

độ chính xác cao:
Cảm biến nhiệt độ sợi quang có thể đạt được phép đo nhiệt độ có độ chính xác cao. Lấy cảm biến sợi quang huỳnh quang làm ví dụ, chúng rất nhạy cảm với sự thay đổi nhiệt độ và có thể phát hiện những thay đổi nhiệt độ nhỏ. Khả năng đo có độ chính xác cao này cho phép phát hiện kịp thời sự gia tăng nhiệt độ bất thường khó phát hiện trong giám sát nhiệt độ thiết bị đóng cắt, và cảnh báo sớm các rủi ro lỗi tiềm ẩn. Chẳng hạn, trong việc giám sát các bộ phận quan trọng trong một số tủ chuyển mạch có yêu cầu nhiệt độ cực cao, Đo nhiệt độ sợi quang có thể đo chính xác sự thay đổi nhiệt độ lên đến vài phần mười độ, trong khi các phương pháp đo nhiệt độ truyền thống có thể không đạt được độ chính xác như vậy.

Khả năng chống nhiễu mạnh mẽ:

Đo nhiệt độ sợi quang có những ưu điểm độc đáo trong môi trường có nhiều nhiễu điện từ, chẳng hạn như thiết bị chuyển mạch. Fiber optic itself is non-conductive and will not be affected by electromagnetic interference. Whether it is the strong electromagnetic field generated during the operation of the high-voltage switchgear or the electromagnetic interference generated by other surrounding electrical equipment, it will not interfere with the fiber optic temperature measurement system. This enables the fiber optic temperature measurement system to work stably and accurately, ensuring the reliability of temperature monitoring data. Ngược lại, some electronic temperature sensors may experience measurement errors or even malfunction due to electromagnetic interference.

An toàn và đáng tin cậy:

Fiber optic cables have good insulation properties, which makes fiber optic temperature measurement very safe in high-voltage environments such as switchgear. Trong thiết bị chuyển mạch, Sợi quang có thể tiếp xúc trực tiếp với các linh kiện có điện áp cao để đo nhiệt độ mà không có nguy cơ bị điện giật như một số cảm biến kim loại. Hơn nữa, Sợi quang không tạo ra các mối nguy hiểm về an toàn như tia lửa điện và phù hợp với nhiều môi trường nguy hiểm khác nhau. Chẳng hạn, trong môi trường dễ cháy nổ, hệ thống đo nhiệt độ sợi quang có thể hoạt động an toàn và đáng tin cậy, đảm bảo giám sát nhiệt độ trơn tru của thiết bị đóng cắt.

Thích hợp cho giám sát đa điểm:

Cáp quang có thể được bố trí thuận tiện theo cách phân tán, cho phép giám sát nhiệt độ đồng thời của nhiều điểm bên trong thiết bị đóng cắt. Bằng cách lắp đặt cảm biến sợi quang tại các vị trí khác nhau của thiết bị đóng cắt, chẳng hạn như thanh cái, Liên hệ, và các điểm kết nối, một mạng lưới giám sát nhiệt độ toàn diện có thể được xây dựng. Bằng cách này, thông tin nhiệt độ từ nhiều địa điểm có thể được lấy cùng một lúc, giúp phân tích sự phân bố nhiệt độ tổng thể và xu hướng của thiết bị đóng cắt dễ dàng hơn. Chẳng hạn, trong hệ thống chuyển mạch lớn, nhiều cảm biến khác nhau có thể được kết nối thông qua sợi quang để theo dõi tình hình nhiệt độ tại các vị trí khác nhau trong toàn hệ thống trong thời gian thực và phát hiện kịp thời các vấn đề quá nhiệt cục bộ.

Điểm mù vùng phủ sóng nhỏ:

Nhiệt độ sợi quang Hệ thống đo lường có thể bố trí linh hoạt các cảm biến sợi quang theo cấu trúc bên trong của thiết bị đóng cắt, có thể làm giảm hiệu quả các điểm mù giám sát. Cho dù đó là không gian chật hẹp bên trong thiết bị đóng cắt hay xung quanh các bộ phận có hình dạng phức tạp, Việc giám sát nhiệt độ có thể đạt được bằng cách bố trí các sợi quang hợp lý. Ngược lại, một số phương pháp đo nhiệt độ khác, chẳng hạn như giám sát camera CCD, có thể có điểm mù không thể phát hiện được, trong khi đo nhiệt độ sợi quang có thể bao quát toàn diện hơn các bộ phận khác nhau bên trong thiết bị đóng cắt.

Có thể đạt được giám sát từ xa:

Hệ thống đo nhiệt độ sợi quang có thể truyền dữ liệu nhiệt độ thu thập được về trung tâm giám sát từ xa thông qua sợi quang. Điều này cho phép nhân viên vận hành và bảo trì xem dữ liệu nhiệt độ theo thời gian thực từ một vị trí ở xa cách xa tủ để theo dõi và quản lý từ xa. Chẳng hạn, trong một trạm biến áp lớn, nhân viên vận hành và bảo trì có thể theo dõi nhiệt độ của từng thiết bị đóng cắt trong thời gian thực bằng cách sử dụng dữ liệu nhiệt độ được truyền qua cáp quang từ phòng điều khiển chính. Khi phát hiện nhiệt độ bất thường, có thể thực hiện các biện pháp kịp thời để nâng cao hiệu quả và sự thuận tiện trong vận hành và bảo trì.

4、 So sánh giữa đo nhiệt độ sợi quang và các phương pháp khác trong giám sát nhiệt độ thiết bị đóng cắt

So sánh với phương pháp cảm biến nhiệt độ không dây tiếp xúc:

Về độ chính xác, Đo nhiệt độ sợi quang có đặc tính chính xác cao và có thể phát hiện những thay đổi nhiệt độ nhỏ. Mặc dù phương pháp cảm biến nhiệt độ không dây tiếp xúc cũng có độ chính xác cao, trong một số trường hợp cần độ chính xác cao, đo nhiệt độ sợi quang có thể có nhiều lợi thế hơn. Chẳng hạn, when monitoring the temperature of small connection points inside a switchgear, fiber optic temperature measurement can be accurate to a few tenths of a degree, while contact sensors may have a certain range of errors.

Khả năng chống nhiễu: Fiber optic temperature measurement has strong anti electromagnetic interference ability and can work stably in strong electromagnetic environments such as switchgear; Contact sensors may be affected by electromagnetic interference, which may affect their measurement accuracy, especially in complex electromagnetic environments inside switchgear, and additional anti-interference measures may be required.

Sự an toàn: Fiber optic cables have good insulation properties, making them safer to use in high-voltage environments of switchgear; If insulation damage occurs during the installation or use of contact sensors, it may pose a risk of electric shock.

Khả năng giám sát đa điểm: Fiber optic temperature measurement is suitable for multi-point monitoring and can easily deploy sensors at multiple locations inside the switchgear to build a monitoring network; If contact sensors need to perform multi-point monitoring, they may require more wiring and equipment, and installation and management are relatively complex.

Compared with infrared temperature measurement method:

Phương pháp đo: Infrared temperature measurement is a non-contact and rapid measurement method that can only measure the surface temperature of an object; Fiber optic temperature measurement can be achieved by contacting or approaching the measured object through fiber optic sensors, which can measure the temperature inside or on the surface of the object and achieve continuous monitoring. Chẳng hạn, để theo dõi nhiệt độ của các bộ phận sâu bên trong thiết bị đóng cắt, phương pháp đo nhiệt độ hồng ngoại không thể thu được chính xác, trong khi đo nhiệt độ sợi quang có thể bố trí các cảm biến tại các vị trí tương ứng để đo.

Khả năng thích ứng môi trường: Đo nhiệt độ hồng ngoại bị ảnh hưởng rất nhiều bởi yếu tố môi trường, chẳng hạn như các nguồn nhiệt xung quanh, bụi, khói, v.v., có thể ảnh hưởng đến kết quả đo; Đo nhiệt độ sợi quang ít bị ảnh hưởng bởi các yếu tố môi trường, có khả năng chống nhiễu mạnh mẽ, và có thể đo nhiệt độ chính xác trong môi trường phức tạp.

Độ chính xác và ổn định: Đo nhiệt độ sợi quang có độ chính xác cao và ổn định tốt, và có thể theo dõi sự thay đổi nhiệt độ ổn định trong thời gian dài; Độ chính xác của phép đo nhiệt độ hồng ngoại tương đối thấp, và kết quả đo có thể không ổn định do sự biến động của các yếu tố môi trường.

So sánh với phương pháp giám sát camera CCD:

Độ chính xác đo nhiệt độ: Phương pháp giám sát camera CCD thu được thông tin nhiệt độ thông qua phân tích hình ảnh, có độ chính xác tương đối thấp và khó phân biệt chính xác nhiệt độ của các bộ phận khác nhau; Đo nhiệt độ sợi quang có thể đo nhiệt độ trực tiếp với độ chính xác cao hơn, và có thể thu được chính xác giá trị nhiệt độ ở từng vị trí cảm biến.
Giám sát điểm mù: Phương pháp giám sát camera CCD có thể có điểm mù giám sát, không thể giám sát hiệu quả các bộ phận bị tắc nghẽn; Đo nhiệt độ sợi quang có thể làm giảm các điểm mù giám sát và đạt được khả năng giám sát nhiệt độ toàn diện hơn bằng cách bố trí các cảm biến sợi quang một cách hợp lý.

Hiệu suất thời gian thực: Đo nhiệt độ sợi quang có thể theo dõi sự thay đổi nhiệt độ trong thời gian thực và cung cấp phản hồi dữ liệu kịp thời; Phương pháp giám sát camera CCD có thể có một số độ trễ vì nó yêu cầu thu nhận hình ảnh, xử lý, và phân tích để thu được thông tin nhiệt độ.

So sánh với phương pháp giám sát sáp nhiệt độ:
Độ chính xác đo lường: Phương pháp theo dõi sáp nhiệt độ chỉ có thể cung cấp phạm vi nhiệt độ thô và không thể đo chính xác các giá trị nhiệt độ; Đo nhiệt độ sợi quang có thể đo nhiệt độ chính xác và cung cấp dữ liệu nhiệt độ chính xác.

Hiệu suất thời gian thực và khả năng cảnh báo: Phương pháp giám sát sáp nhiệt độ không thể theo dõi nhiệt độ theo thời gian thực và cần phải kiểm tra thủ công thường xuyên, không thể đưa ra cảnh báo kịp thời; Đo nhiệt độ sợi quang có thể theo dõi sự thay đổi nhiệt độ trong thời gian thực, và khi nhiệt độ vượt quá ngưỡng cài đặt, nó có thể đưa ra cảnh báo kịp thời, tạo điều kiện thực hiện các biện pháp kịp thời.

5、 Phân tích ví dụ về đo nhiệt độ sợi quang trong giám sát nhiệt độ thiết bị đóng cắt

Ứng dụng đo nhiệt độ cách tử Bragg sợi bằng cách sử dụng thiết bị đóng cắt trạm biến áp làm ví dụ:
Trong hệ thống giám sát nhiệt độ của thiết bị đóng cắt ở một trạm biến áp nào đó, Công nghệ đo nhiệt độ sợi quang huỳnh quang được sử dụng. Cảm biến sợi quang huỳnh quang đã được lắp đặt tại các vị trí quan trọng như thanh cái, Liên hệ, và các điểm kết nối trong thiết bị đóng cắt. Các cảm biến này được kết nối với máy chủ giám sát thông qua sợi quang huỳnh quang. Do hoạt động của thiết bị đóng cắt, các bộ phận như thanh cái và các điểm tiếp xúc dễ sinh nhiệt do dòng điện quá cao và tiếp xúc kém. Bằng cách sử dụng cảm biến sợi quang huỳnh quang, sự thay đổi nhiệt độ ở những khu vực này có thể được theo dõi trong thời gian thực. Chẳng hạn, khi có sự tiếp xúc kém giữa các địa chỉ liên lạc, xảy ra hiện tượng quá nhiệt cục bộ. Cảm biến sợi quang huỳnh quang có thể nhanh chóng phát hiện sự gia tăng nhiệt độ và truyền tín hiệu nhiệt độ dưới dạng sợi quang đến máy chủ giám sát. Giám sát máy chủ để phân tích và thu được các giá trị nhiệt độ cụ thể. Khi nhiệt độ vượt quá ngưỡng an toàn đã đặt, hệ thống sẽ ngay lập tức phát ra cảnh báo để thông báo cho nhân viên vận hành và bảo trì. Chức năng giám sát và cảnh báo theo thời gian thực này giúp tránh các sự cố thiết bị đóng cắt do quá nhiệt một cách hiệu quả và cải thiện độ an toàn vận hành của trạm biến áp.. Hơn nữa, vì cảm biến sợi quang huỳnh quang có thể đạt được phép đo nhiệt độ có độ chính xác cao, chúng có thể phản ánh chính xác những thay đổi tinh vi của nhiệt độ, giúp nhân viên bảo trì phát hiện kịp thời các vấn đề tiềm ẩn. Chẳng hạn, trong quá trình hoạt động bình thường, nhiệt độ của thanh cái có thể dao động nhẹ do thay đổi tải. Cảm biến sợi quang huỳnh quang có thể đo chính xác những biến động này và cung cấp thông tin chi tiết về xu hướng nhiệt độ cho nhân viên bảo trì để đưa ra quyết định bảo trì hợp lý.

Ví dụ ứng dụng đo nhiệt độ sợi quang huỳnh quang trong thiết bị đóng cắt:

Thiết bị đóng cắt của một doanh nghiệp nhất định áp dụng một Hệ thống đo nhiệt độ sợi quang huỳnh quang. Cảm biến sợi quang huỳnh quang được lắp đặt trong thanh cái, di chuyển danh bạ, địa chỉ liên lạc cố định, và các bộ phận khác bên trong thiết bị đóng cắt. Cảm biến sợi quang huỳnh quang sử dụng đặc tính phản ứng nhiệt độ của vật liệu huỳnh quang để xác định nhiệt độ bằng cách đo tuổi thọ huỳnh quang. Trong hoạt động thực tế, khi tải của thiết bị đóng cắt thay đổi hoặc các bộ phận bị hỏng, nhiệt độ của các bộ phận tương ứng sẽ thay đổi. Chẳng hạn, khi điểm tiếp xúc chuyển động bị hao mòn sau khi hoạt động kéo dài, điện trở tiếp xúc tăng, dẫn đến sự gia tăng nhiệt độ. Cảm biến sợi quang huỳnh quang có thể phát hiện kịp thời sự thay đổi nhiệt độ và truyền dữ liệu về hệ thống giám sát. Hệ thống giám sát xác định nhiệt độ có bất thường hay không dựa trên dữ liệu nhận được, và gửi tín hiệu cảnh báo nếu có bất thường. Trong khi đó, due to the strong anti-interference ability and small coverage blind zone of the fluorescent fiber optic temperature measurement system, it can stably and comprehensively monitor temperature in the complex electromagnetic environment and compact structural space of switchgear. So với các phương pháp đo nhiệt độ truyền thống, the adoption of a fluorescent Hệ thống đo nhiệt độ sợi quang by the enterprise greatly improves the accuracy and reliability of temperature monitoring for switchgear, reduces equipment failures and downtime caused by temperature anomalies, and improves production efficiency.