How to use fiber optic temperature measurement devices to monitor the temperature of controllable silicon in the excitation system of hydropower stations

Tại sao hệ thống kích thích cần theo dõi nhiệt độ?

Để giải quyết đặc điểm sai số đo nhiệt độ lớn và hiệu suất thời gian thực kém của các bộ phận nguồn trong tủ điện hệ thống kích thích truyền thống, nguyên tắc cơ bản, installation method, và cấu trúc liên kết mạng đo nhiệt độ sợi quang huỳnh quang được giới thiệu. Thực tiễn ứng dụng kết hợp công nghệ đo nhiệt độ sợi quang trong hệ thống kích thích trạm thủy điện thứ cấp cho thấy sử dụng công nghệ đo nhiệt độ sợi quang huỳnh quang có đặc điểm là độ chính xác đo nhiệt độ cao., hiệu suất thời gian thực tốt, cài đặt dễ dàng, và bảo trì dễ dàng, và có tác dụng giám sát tốt và triển vọng ứng dụng rộng rãi.

Với sự phát triển bền vững và ổn định của nền kinh tế quốc dân, tiến bộ xã hội đã đi vào làn đường nhanh, posing higher requirements for the stable and sustainable operation of the power system. Trong hệ thống điện, temperature is an important indicator for the normal operation of equipment. Due to the current focus on offline monitoring of equipment through regular use of infrared thermal imagers, temperature guns, and other instruments by on duty personnel, such methods have large measurement errors and can only measure the surface temperature of the equipment. They cannot effectively measure and monitor the temperature of enclosed, điện áp cao, and strong electromagnetic contact points. Vì thế, it is urgent to find a more effective temperature measurement method to achieve more effective temperature monitoring of the equipment.

How can a hydroelectric power station use a fluorescent fiber optic temperature measurement system to monitor temperature?

 

The second level hydropower station adopts the largest bulb through flow turbine unit in China, equipped with 6 single unit capacity 58MW bulb through flow turbine generator units, with a total installed capacity of 348MW. The rated stator voltage is 10.5kV, which is boosted to 500kV through the main transformer and connected to the 500kV substation.

The secondary hydropower station adopts an excitation system, and the power cabinet adopts a three-phase bridge type fully controlled rectifier circuit, with a rated excitation current of 1015A. The excitation system, as a part of the hydroelectric power generation system, controls the terminal voltage and excitation current of the generator and plays a crucial role in the safe and stable operation of the unit. The controllable silicon and other power components of the excitation system power cabinet are the main heating components of the excitation system, and temperature measurement and real-time monitoring are important indicators for the safe operation of equipment.

The excitation system of the secondary hydropower station adopts fluorescence fiber optic temperature measurement technology to achieve online temperature measurement and real-time transmission of the controllable silicon components in the power cabinet, ensuring the reliable, an toàn, and stable operation of the excitation system. Practice has shown that fiber optic temperature measurement technology has the characteristics of high measurement accuracy, hiệu suất thời gian thực tốt, cài đặt dễ dàng, và bảo trì dễ dàng, và có tác dụng giám sát tốt và triển vọng ứng dụng rộng rãi.

Nguyên lý cơ bản cũng như phương pháp lắp đặt và sử dụng thiết bị đo nhiệt độ trực tuyến sợi quang huỳnh quang là gì?

 

Nguyên lý cơ bản và thiết bị đo nhiệt độ của đo nhiệt độ sợi quang là thiết bị đo nhiệt độ sợi quang huỳnh quang, phù hợp hơn cho các nhu cầu đo nhiệt độ môi trường phức tạp như điện áp cao và điện từ mạnh, cũng như giám sát nhiệt độ đa điểm với cấu trúc tôpô phức tạp.

Nguyên lý đo nhiệt độ sợi quang huỳnh quang là gì?

 

Cảm biến nhiệt độ sợi huỳnh quang dùng trong thiết bị đo nhiệt độ sợi quang huỳnh quang thuộc loại truyền dẫn cảm biến nhiệt độ sợi quang. Đầu dò cảm biến bao gồm sợi quang đa mode và thân huỳnh quang, which uses fiber optic as the sensor for transmitting measurement signals. Fluorescents generally use special rare earth fluorescent materials. When the fluorescent material is triggered by a certain wavelength of light, the fluorescence emitted by the fluorescent material decays exponentially. Due to the different decay times of fluorescence at different temperatures, fluorescent fiber optic temperature sensors can be placed in a certain way within the measured temperature range to achieve temperature measurement by measuring the decay life of fluorescence. Contact us for the schematic diagram of fluorescence fiber optic measurement.

The fluorescence fiber optic temperature measurement device mainly consists of a fluorescence fiber optic sensor, an extended fiber optic, and a fiber optic temperature demodulator. Bộ giải điều chế nhiệt độ sợi quang phát ra xung ánh sáng kích thích. Xung ánh sáng đến đầu dò cảm biến huỳnh quang bằng cách kéo dài sợi quang và kích thích huỳnh quang. Huỳnh quang được đưa trở lại bộ điều biến thông qua sợi quang chịu nhiệt độ. Bộ điều biến tính toán thời gian phân rã huỳnh quang để thu được nhiệt độ tương ứng.

Bộ giải điều chế nhiệt độ sợi quang thường có modbus 485 communication function, tải tín hiệu nhiệt độ đo được lên hệ thống giám sát máy tính phía trên thông qua giao tiếp. Máy tính phía trên có thể thực hiện các thao tác điều khiển hoặc báo động tương ứng dựa trên thông tin nhiệt độ đo được.

Thiết bị đo nhiệt độ sợi quang huỳnh quang thực tế được ứng dụng như thế nào ở trạm thủy điện?

 

The excitation system of the secondary hydropower station adopts fluorescence fiber optic temperature measurement technology. The fiber optic temperature probe is directly installed near the position of the thyristor electrode plate, ensuring that the temperature probe can accurately and directly reflect the temperature of the thyristor body, with accurate measurement values and fast response speed. Đồng thời, due to the strong insulation performance of temperature resistant optical fibers and extended optical fibers, the insulation performance of the fluorescent fiber temperature measurement device is ensured during the operation of high voltage and high current controllable silicon rectifier bridges, ensuring the safe and stable operation of the device. To ensure the reliable operation of the equipment and accurate temperature monitoring, the excitation system of the secondary hydropower station also uses platinum resistance temperature measurement in addition to fluorescent fiber temperature measurement. Platinum resistance measures the ambient temperature inside the screen cabinet between the installation of controllable silicon, while platinum resistance measures the ambient temperature. Fluorescent fiber directly measures the temperature of controllable silicon, so the temperature measured by platinum resistance is lower than that measured by optical fiber.

Hiện tại, the platinum resistance and fluorescent fiber optic temperature measurement devices of the excitation system of the second level hydropower station are operating normally. The platinum resistance temperature measurement temperature of the excitation system of six units is generally about 6 ℃ lower than that of the fluorescent fiber optic temperature measurement, which reflects the actual working condition of the thyristor temperature normally.

What are the specific steps for the installation and use of a fluorescent fiber optic temperature measurement device?

 

The installation method of the fluorescent fiber optic temperature probe is to open a small hole through the thyristor heat sink. The fluorescent temperature probe coated with rare earth substances is installed in this small hole and comes into contact with the thyristor shell. The small hole is then filled with silicone to fix the fluorescent temperature probe.

The temperature measuring probe is fixed on the thyristor body to truly detect the temperature of the thyristor. Each power cabinet has 6 thyristor components, với 1 fluorescent temperature measurement point set on each thyristor component. There are a total of 6 điểm đo nhiệt độ, corresponding to a set of 6-channel fluorescent fiber temperature thermometers.

The excitation system of the second level hydropower station has 6 temperature displays of the controllable silicon. The platinum resistance test temperature in the air duct is 20.31 oC, and the temperature measurement of the 6 fluorescent optical fibers is between 25-27 oC. The temperature displays of the other operating units under the same excitation current are all between 25-27 oC, which truly reflects the current operating temperature of the controllable silicon.

The topology diagram of the fluorescence fiber optic temperature measurement system was obtained from us. The entire power plant temperature measurement system consists of six excitation system temperature measurement devices, various monitoring hosts, data concentration units, centralized monitoring computers, and human-machine interaction software. The centralized data unit and centralized monitoring computer are generally installed in the main control room to facilitate online temperature detection of electrical equipment by operators.

The fluorescent fiber optic online monitoring software system installed in the monitoring computer provides a simple, practical, and efficient monitoring platform. The main functions of the software system include local monitoring of real-time temperature, remote monitoring of real-time data, báo động nhiệt độ cao / thấp, cảnh báo nhiệt độ cao/thấp, phát lại dữ liệu lịch sử, trước – và gửi đường cong báo động, và xuất nhiệt độ sang Excel. Hệ thống phần mềm cung cấp giao diện người-máy tốt, khả năng xử lý dữ liệu mạnh mẽ, và có thể lưu trữ và truy vấn dữ liệu lịch sử.

Các đặc điểm của đo nhiệt độ sợi quang huỳnh quang là gì?

 

Thiết bị đo nhiệt độ sợi quang huỳnh quang sử dụng sợi quang làm cảm biến để truyền tín hiệu đo, có nhiều ưu điểm như chống nhiễu điện từ, cách điện cao áp, sự ổn định và độ tin cậy, độ chính xác cao, độ nhạy cao, kích thước nhỏ, tuổi thọ dài, chống ăn mòn, và khả năng thích ứng tốt. Chúng đặc biệt thích hợp để theo dõi nhiệt độ trong môi trường công nghiệp đặc biệt như điện áp cao và nhiễu điện từ mạnh (nhiễu điện từ EMI, nhiễu tần số vô tuyến RFI, và xung điện từ EMP). The application of fluorescent fiber optic online temperature measurement device in the excitation system of secondary hydropower stations effectively solves the real-time temperature monitoring function of controllable silicon components, and the measured values accurately reflect the true values of the equipment, achieving good measurement and monitoring effects. Đồng thời, this temperature measurement device can also be widely promoted for online temperature monitoring of high current equipment joints such as stator welding blocks, thiết bị chuyển mạch cao áp, generator outlet busbar joints, thiết bị đầu cuối cáp, vân vân., providing better protection for the safe and reliable operation of the power system.