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傳感器技術(shù)在電力行業(yè)中的用途論文
傳感器技術(shù)在電力行業(yè)中的用途論文【1】
【摘要】隨著傳感器技術(shù)的發(fā)展和進(jìn)步,其越來(lái)越的被運(yùn)用到電力行業(yè),并且在促進(jìn)電力運(yùn)行質(zhì)量提高和效益提升方面發(fā)揮著重要作用。
文章積極從這個(gè)角度出發(fā),探析其在電力行業(yè)中的用途。
【關(guān)鍵詞】氣隙傳感器;電力行業(yè);電力發(fā)展
傳感器技術(shù)種類(lèi)繁多,可以依據(jù)其優(yōu)勢(shì)分別運(yùn)用到電力行業(yè)中去,以保證電力電網(wǎng)建設(shè)的可靠性和安全性。
正是由于這樣的原因,傳感器技術(shù)被大量的使用到電力行業(yè)中。
一、傳感器技術(shù)概況
所謂傳感器技術(shù),是指能感受規(guī)定的被測(cè)量件并按照一定的規(guī)律(數(shù)學(xué)函數(shù)法則)轉(zhuǎn)換成可用信號(hào)的器件或裝置,通常由敏感元件和轉(zhuǎn)換元件組成的技術(shù)體系。
其特點(diǎn)為:體積小,數(shù)字化,智能化,有著多方面的效能,并且能夠?qū)崿F(xiàn)聯(lián)網(wǎng)。
二、傳感器技術(shù)在電力行業(yè)中的用途
不同類(lèi)型的傳感器技術(shù),其在運(yùn)用到電力行業(yè)的過(guò)程中,會(huì)在不同領(lǐng)域發(fā)揮出不同的效能。
具體來(lái)講,其主要涉及到以下幾方面的內(nèi)容:
1.光線傳感器在電力行業(yè)中的應(yīng)用:隨著光線,激光器,半導(dǎo)體光電探測(cè)器技術(shù)的發(fā)展和進(jìn)步,使得光學(xué)技術(shù)進(jìn)入到全新的層次。
從最初的通訊需求,到現(xiàn)在的多樣化領(lǐng)域應(yīng)用,為光線傳感器的研究和應(yīng)用打下了夯實(shí)的基礎(chǔ)。
其具備靈敏度高,對(duì)于電磁有著比較好的抗干擾效果,抗腐蝕,能夠撓曲,體積比較小,結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單,與光線傳輸線路能夠?qū)崿F(xiàn)兼容。
在這樣的優(yōu)勢(shì)背景下,可以將其運(yùn)用到電壓,電流等物理量的測(cè)量過(guò)程中去,以實(shí)現(xiàn)電力網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)的穩(wěn)定性。
2.靜電傳感器在電力行業(yè)中的應(yīng)用:靜電傳感器的運(yùn)行原理為:利用氣力輸送過(guò)程中煤粉顆粒產(chǎn)生的靜電電荷的原理,以信號(hào)采集的方式,實(shí)現(xiàn)對(duì)于信息的處理和轉(zhuǎn)換。
從本質(zhì)上來(lái)講,就是以靜電產(chǎn)生原理靜電傳感器測(cè)量系統(tǒng)為基礎(chǔ),發(fā)揮靜電電荷測(cè)量技術(shù)的優(yōu)勢(shì)。
從國(guó)際角度來(lái)講,越來(lái)越多的國(guó)家將靜電法作為進(jìn)行煤粉質(zhì)量流量測(cè)量的重要手段,利用固體顆粒的高敏感度的特點(diǎn),在不同工況調(diào)價(jià)下去進(jìn)行測(cè)量工作。
而且在此過(guò)程中,靜電傳感器僅僅會(huì)對(duì)于顆粒運(yùn)動(dòng)產(chǎn)生反應(yīng),不會(huì)受到顆粒沉積的影響,由此也不會(huì)在這樣的測(cè)量狀態(tài)下出現(xiàn)各種誤差的情況。
再加上靜電傳感器的結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單,能夠很好的進(jìn)行安裝工作,是運(yùn)用與電氣輸送管道測(cè)量工作的良好方式。
3.離子敏傳感器在電力行業(yè)中的用途:離子敏傳感器的工作原理為,在選擇待測(cè)離子的過(guò)程中,將其活度改變?yōu)殡娦盘?hào),發(fā)揮轉(zhuǎn)換器的作用。
從本質(zhì)上來(lái)講,在此過(guò)程中的敏感膜和換能器是化學(xué)傳感器的關(guān)鍵環(huán)節(jié),而其器的形式將決定離子敏感期的各種類(lèi)型。
從這個(gè)角度來(lái)講,依據(jù)其不同的歸類(lèi),可以將其分為不同效能的傳感器。
一般情況,在電力行業(yè)中使用比較多的就是玻璃膜和固態(tài)膜,以為內(nèi)其可以很好的與奇特?fù)Q能器實(shí)現(xiàn)連接,并且應(yīng)用途徑最為廣泛。
但是從綜合角度來(lái)講,離子敏傳感器是效益最為好的一種。
尤其在半導(dǎo)體技術(shù)不斷發(fā)展的背景下,使得其性能得以改造,使得其更加適合于實(shí)踐使用個(gè)需求,因此被大量的使用到實(shí)際的電力行業(yè)運(yùn)行過(guò)程中。
4.料位傳感器在電力行業(yè)中的用途:嚴(yán)格來(lái)講,料位傳感器技術(shù)是物體測(cè)量體系的重要組成部分。
這里講到的物位,實(shí)際上就是存儲(chǔ)容器或者工業(yè)生產(chǎn)設(shè)備中的物體,或者是液體,或者是粉狀的,或者是固體的,或者是氣體的,可以依據(jù)其用于將其歸結(jié)為液粒,料和界位傳感器三個(gè)類(lèi)別。
現(xiàn)階段由于我國(guó)火力發(fā)電,都是以煤炭為原料的,電力鍋爐中使用的往往都是煤粉。
由于采用傳統(tǒng)的操作方式,會(huì)使得煤炭資源難以高效的轉(zhuǎn)化為電力資源,甚至造成極大的資源浪費(fèi)情況。
因此,我們應(yīng)該積極嘗試以可靠的料位傳感器去對(duì)于煤位和粉位進(jìn)行監(jiān)督,以保證其處于最佳的狀態(tài),這是實(shí)現(xiàn)其運(yùn)行效率,保證運(yùn)行安全性的關(guān)鍵所在。
三、將傳感器技術(shù)運(yùn)用到電力行業(yè)中去的策略
對(duì)于電力行業(yè)來(lái)講,無(wú)論是電力資源來(lái)源,還是電力運(yùn)行管理,都需要使用到傳感器技術(shù),這是保證其電力運(yùn)行朝著高效率,高質(zhì)量方向發(fā)展的關(guān)鍵環(huán)節(jié),應(yīng)該引起我們的高度關(guān)注。
要想充分發(fā)揮傳感器技術(shù)在電力行業(yè)的效能,就應(yīng)該積極做好以下幾方面的工作:其一,注重傳感器技術(shù)的理論學(xué)習(xí),了解各個(gè)類(lèi)型傳感器的運(yùn)行原理,找到其優(yōu)缺點(diǎn)的同時(shí),明確其可以應(yīng)用到哪些領(lǐng)域和行業(yè),以保證傳感器技術(shù)理論體系的不斷構(gòu)建,這是應(yīng)用相應(yīng)傳感器技術(shù)的前提和基礎(chǔ)。
充分把握這一點(diǎn),可以更好的將傳感器技術(shù)運(yùn)用電力行業(yè)中去,起碼可以在制定傳感器應(yīng)用方案的時(shí)候,能夠積極提出相應(yīng)的意見(jiàn)和建議。
其二,不斷總結(jié)和歸納實(shí)際電力運(yùn)行過(guò)程中使用不同傳感器技術(shù)的經(jīng)驗(yàn)和教訓(xùn),積極做好記錄,對(duì)于現(xiàn)階段制定的傳感器應(yīng)用方案進(jìn)行優(yōu)化,以便更好的引導(dǎo)下次傳感器的應(yīng)用實(shí)踐,由此使得傳感器技術(shù)能夠在實(shí)踐過(guò)程中得以不斷優(yōu)化升級(jí)。
另外,建立健全日常傳感器運(yùn)行狀態(tài)檢查機(jī)制,將其運(yùn)行狀態(tài)記錄在案,以保證在后期開(kāi)展工作的時(shí)候,可以在了解傳感器運(yùn)行狀態(tài)的基礎(chǔ)上去進(jìn)行,這是實(shí)現(xiàn)工作效率提升的重要舉措;其三,注重引進(jìn)國(guó)外電力行業(yè)中先進(jìn)的傳感器技術(shù),學(xué)習(xí)借鑒的同時(shí),結(jié)合自身電力運(yùn)行特點(diǎn)和性質(zhì),合理的將其運(yùn)用到自身的實(shí)踐過(guò)程中去,以實(shí)現(xiàn)自身理論體系的夯實(shí),保證實(shí)踐方案有著更多的選擇。
比如將網(wǎng)絡(luò)信息化技術(shù)運(yùn)用進(jìn)去,使得傳感器朝著數(shù)字化的方向發(fā)展和進(jìn)步。
四、結(jié)束語(yǔ)
科技進(jìn)步是第一生產(chǎn)力,隨著電力規(guī)模的擴(kuò)展,電力運(yùn)行的質(zhì)量要求越來(lái)越高,對(duì)于電力運(yùn)行進(jìn)行監(jiān)控,測(cè)量工作需求量也就越來(lái)越大。
在這樣的情況下,就要求傳感器技術(shù)可以不斷革新和發(fā)展,以實(shí)際的電力行業(yè)需求為基礎(chǔ),朝著高效,高質(zhì)量的方向發(fā)展,以便為電力行業(yè)的發(fā)展打下夯實(shí)的基礎(chǔ)。
我相信,隨著在此方面實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)的不斷積累,電力行業(yè)對(duì)于傳感器技術(shù)的應(yīng)用將會(huì)越來(lái)越多,傳感器技術(shù)也將在這樣的過(guò)程中發(fā)揮其最大的效能。
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無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)在電力設(shè)備狀態(tài)監(jiān)測(cè)中的應(yīng)用【2】
【摘 要】無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)是融合了傳感器技術(shù)、數(shù)字技術(shù)、無(wú)線通信技術(shù)等多種新型技術(shù)為一體的綜合性技術(shù),并在當(dāng)前工業(yè)監(jiān)測(cè)、環(huán)境監(jiān)測(cè)、軍事、交通和醫(yī)療等多個(gè)領(lǐng)域中得到了廣泛應(yīng)用。
通過(guò)無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)對(duì)設(shè)備的在線監(jiān)測(cè),可以更加快速、方便的了解到設(shè)備的運(yùn)行情況,并對(duì)設(shè)備可能出現(xiàn)的故障作出準(zhǔn)確的分析與判斷,從而有效提高設(shè)備的維護(hù)效率。
本文無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)的技術(shù)特點(diǎn)出發(fā),并就無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)在設(shè)備在線監(jiān)測(cè)中的應(yīng)用進(jìn)行了簡(jiǎn)要的分析與探討。
【關(guān)鍵詞】無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò);設(shè)備;在線監(jiān)測(cè);應(yīng)用
無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò),也被簡(jiǎn)稱(chēng)為WSN(Wireless Sensor Network),它是由大量具有特定功能的傳感器節(jié)點(diǎn)通過(guò)自組織的無(wú)線通信方式,從而實(shí)現(xiàn)相互傳遞信息、協(xié)同完成特定功能的智能專(zhuān)用網(wǎng)絡(luò)。
當(dāng)前,由于電力系統(tǒng)設(shè)備的工作環(huán)境與運(yùn)行環(huán)境復(fù)雜多變,且存在一定的危險(xiǎn)性,而無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)能夠有效的擺脫這種困境,實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程信息監(jiān)測(cè),具有非常廣泛的應(yīng)用前景。
1 無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)的技術(shù)特點(diǎn)
傳感器網(wǎng)絡(luò)的發(fā)展歷程分為以下三個(gè)階段:傳感器→無(wú)線傳感器→無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)。
當(dāng)前,無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)在國(guó)際上被認(rèn)為是繼互聯(lián)網(wǎng)之后的第二大網(wǎng)絡(luò),在美國(guó)《技術(shù)評(píng)論》雜志中評(píng)出對(duì)人類(lèi)未來(lái)生活產(chǎn)生深遠(yuǎn)影響的十大新興技術(shù),無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)被列為第一位。
無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)在應(yīng)用中通常有以下幾方面特點(diǎn):
1.1 大規(guī)模
為了獲取精確信息,在監(jiān)測(cè)區(qū)域通常部署大量傳感器節(jié)點(diǎn),可能達(dá)到成千上萬(wàn),甚至更多。
無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)的大規(guī)模性具有以下優(yōu)點(diǎn):大量節(jié)點(diǎn)能夠增大覆蓋的監(jiān)測(cè)區(qū)域,減少盲點(diǎn)的存在通過(guò)不同空間視角獲得的信息具有更大的信噪比;大量冗余節(jié)點(diǎn)的存在,使得系統(tǒng)具有更強(qiáng)的容錯(cuò)性能;通過(guò)分布式處理大量的采集信息能夠提高監(jiān)測(cè)的精確度,降低對(duì)單個(gè)節(jié)點(diǎn)傳感器的精度要求。
1.2 動(dòng)態(tài)性
無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)可能因?yàn)橄铝幸蛩囟淖儯涵h(huán)境因素或電能耗盡造成的傳感器節(jié)點(diǎn)故障或失效;環(huán)境條件變化可能造成無(wú)線通信鏈路帶寬變化;傳感器網(wǎng)絡(luò)的傳感器、感知對(duì)象和觀察者這三要素都可能具有移動(dòng)性。
以上情況的出現(xiàn),都要求無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)的系統(tǒng)要能夠適應(yīng)這種變化,具有動(dòng)態(tài)的系統(tǒng)可重構(gòu)性。
1.3 可靠性
由于無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)監(jiān)測(cè)區(qū)域環(huán)境的限制以及傳感器節(jié)點(diǎn)數(shù)目的巨大,如果人工照顧到每個(gè)傳感器節(jié)點(diǎn),將使得網(wǎng)絡(luò)的維護(hù)會(huì)十分困難甚至不可維護(hù)。
因此,傳感器網(wǎng)絡(luò)的軟硬件必須具有較強(qiáng)的容錯(cuò)性與可靠性。
1.4 低能耗
典型的無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)要求網(wǎng)絡(luò)元件的平均功耗比現(xiàn)存無(wú)線網(wǎng)絡(luò)(如藍(lán)牙)要低的多。
應(yīng)用于監(jiān)測(cè)和控制的傳感器,要求其電池能維持足夠長(zhǎng)時(shí)間以完成任務(wù),且應(yīng)用于大面積監(jiān)測(cè)工作時(shí),需要很多器件,頻繁的更換電池是不實(shí)際的,這都要求無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)應(yīng)具有低能耗的特點(diǎn)。
2 傳統(tǒng)變電站電力設(shè)備的狀態(tài)監(jiān)測(cè)方法的局限性
傳統(tǒng)電力設(shè)備狀態(tài)監(jiān)測(cè)的傳統(tǒng)方法是經(jīng)常性的人工巡視與定期預(yù)防性檢修、試驗(yàn),通過(guò)定期對(duì)設(shè)備實(shí)行停止運(yùn)行的例行檢查,做預(yù)防性絕緣試驗(yàn)和機(jī)械動(dòng)作試驗(yàn),對(duì)結(jié)構(gòu)缺陷作出處理等。
這種經(jīng)常巡視與定期檢修的方法對(duì)于保證電力設(shè)備的安全運(yùn)行起了一定的作用,然而隨著我國(guó)電力設(shè)備額定電壓的提高、單臺(tái)設(shè)備容量的增大以及品種結(jié)構(gòu)的多樣化,都導(dǎo)致原有的狀態(tài)監(jiān)測(cè)和檢修維護(hù)方法無(wú)法滿足當(dāng)前電力系統(tǒng)自動(dòng)化和超高壓的發(fā)展需求,其局限性主要有經(jīng)濟(jì)角度和技術(shù)角度這兩個(gè)方面。
從經(jīng)濟(jì)角度而言,定期檢修和大修均需要通過(guò)停電來(lái)實(shí)現(xiàn),不僅造成了較大的直接或間接上的經(jīng)濟(jì)損失,而且也加大了在工作安排上的難度;從技術(shù)角度而言,離線狀態(tài)監(jiān)測(cè)是以預(yù)防性試驗(yàn)為主,其檢查條件不同于設(shè)備在運(yùn)行時(shí)的條件,多數(shù)是在低電壓下進(jìn)行檢查,且運(yùn)行時(shí)諸如熱應(yīng)力等因素的影響無(wú)法在離線試驗(yàn)時(shí)再現(xiàn),也導(dǎo)致可能無(wú)法發(fā)現(xiàn)設(shè)備的絕緣缺陷和潛在的故障。
隨著傳感技術(shù)與計(jì)算機(jī)技術(shù)的發(fā)展,電力設(shè)備的狀態(tài)監(jiān)測(cè)方法向著自動(dòng)化、智能化的方向發(fā)展。
根據(jù)相關(guān)資料顯示,通過(guò)在線監(jiān)測(cè)和故障診斷技術(shù)的應(yīng)用,使得我國(guó)每年平均的故障停電時(shí)間減少了75%,而維修費(fèi)用也降低了25%~50%。
3 無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)在變電站設(shè)備狀態(tài)監(jiān)測(cè)中的應(yīng)用
3.1 無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)體系結(jié)構(gòu)
用于電力系統(tǒng)設(shè)備的無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn),根據(jù)需要監(jiān)測(cè)對(duì)象的不同,將其配置在電力傳輸線、斷路器、變壓器、電抗器等電力設(shè)備上,以監(jiān)測(cè)不同的對(duì)象現(xiàn)象,如變壓器的油溫、相電流、斷路器狀態(tài)等等。
當(dāng)測(cè)得所需要的數(shù)據(jù)信息以后,既可以在無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)中進(jìn)行分布式處理,也可通過(guò)網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)將檢測(cè)到數(shù)據(jù)信息傳送到控制中心,再進(jìn)行處理。
如下圖1所示,即為一個(gè)無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)在電力系統(tǒng)中的典型配置,其中實(shí)心圓圈為匯集節(jié)點(diǎn)、空心圓圈為無(wú)線傳感器節(jié)點(diǎn),黑方框則為網(wǎng)關(guān)。
圖1 電力系統(tǒng)中無(wú)線傳感器節(jié)點(diǎn)的配置
從網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)來(lái)看,應(yīng)用于電力系統(tǒng)設(shè)備實(shí)時(shí)在線監(jiān)測(cè)中的無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)通常采用分布式分層結(jié)構(gòu)。
該網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)主要由無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)層和區(qū)域管理層所構(gòu)成,網(wǎng)絡(luò)層中的節(jié)點(diǎn)主要負(fù)責(zé)實(shí)現(xiàn)對(duì)數(shù)據(jù)的采集與處理,然后將數(shù)據(jù)信息傳遞給對(duì)應(yīng)的管理節(jié)點(diǎn),同時(shí)完成從管理節(jié)點(diǎn)傳送過(guò)來(lái)的任務(wù)操作。
3.2 監(jiān)測(cè)節(jié)點(diǎn)功能及系統(tǒng)優(yōu)勢(shì)
無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)用于電力設(shè)備中心監(jiān)測(cè)中節(jié)點(diǎn),其功能主要由數(shù)據(jù)采集單元、通信單元、微控制器單元、執(zhí)行器單元以及供電元單元這五個(gè)部分組成。
數(shù)據(jù)采集單元主要功能是實(shí)現(xiàn)電力設(shè)備運(yùn)行參數(shù)的采集,并根據(jù)需要完成的電流、電壓、公路、電網(wǎng)頻率、溫濕度和電流/電壓不平衡度等參數(shù),以及繼電器和各個(gè)開(kāi)關(guān)的閉合狀態(tài)以獲取所需要采集的信息。
而微控制單元?jiǎng)t主要為其它單元提供互操作的平臺(tái)與接口,通過(guò)在軟件上實(shí)現(xiàn)接口驅(qū)動(dòng)、通信協(xié)議、嵌入式操作系統(tǒng)以及上層應(yīng)用等模塊。
無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)在電力設(shè)備在線監(jiān)測(cè)中的應(yīng)用,其優(yōu)勢(shì)主要有以下幾點(diǎn):布設(shè)方便,不需要另行布線,可實(shí)現(xiàn)即插即用
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