Νοηματική Παρακολούθηση Προστατευτών Υπερτάσεων: Τάσεις, Προκλήσεις και Μέλλον

1. Τρέχουσα Στάση και Ελλείψεις των Δικτυακών Μονιτόρ

Παρόλο που οι δικτυακοί μονίτορ είναι τα πιο συνηθισμένα εργαλεία για την παρακολούθηση αντιπαραβολτικών, παρουσιάζουν σημαντικές περιορισμούς: απαιτείται χειροκίνητη εγγραφή δεδομένων στο χώρο, που αποκλείει την πραγματικοποιημένη παρακολούθηση, και η ανάλυση των δεδομένων μετά τη συλλογή τους αυξάνει την πολυπλοκότητα της λειτουργίας. Η προηγμένη παρακολούθηση βασισμένη στο IoT (Internet of Things) ξεπερνά αυτά τα προβλήματα - τα συλλεγμένα δεδομένα ανεβάζονται μέσω του IoT σε πλατφόρμες επεξεργασίας, και σε συνδυασμό με την ανάλυση μεγάλων δεδομένων, αναγνωρίζουν κρυμμένες απειλές και παρέχουν προειδοποιήσεις, μειώνοντας αποτελεσματικά τη δυσκολία της λειτουργίας και της συντήρησης της ηλεκτρικής ενέργειας.

1.1 Ελλείψεις των Σημερινών Δικτυακών Μονιτόρ

Ως κύριο μέσο παρακολούθησης για τους αντιπαραβολτικούς, οι δικτυακοί μονίτορ αποκαλύπτουν πολλά προβλήματα στην εφαρμογή:

• Κακή Προσαρμογή στο Περιβάλλον: Οι περισσότεροι αντιπαραβολτικοί είναι εγκατεστημένοι εξωτερικά, και η μακροχρόνια εκτέλεση αφήνει τους μονίτορ ευάλωτους σε γήρανση και αποτυχία των σφραγίδων, προκαλώντας κατάρρευση των συσκευών και αδυναμία παρακολούθησης δεδομένων.

• Αποτυχίες Μηχανικών Συστατικών: Οι αμπερόμετροι χρησιμοποιούν κυρίως μηχανικούς δείκτες - η θερμική μεταμόρφωση ή η μηχανική κατάληψη μπορεί να προκαλέσει παγίδευση του δείκτη, παραπλανώντας την εμφάνιση του ρεύματος διάρροης. Οι μετρητές ενεργειών με μηχανικές δομές επίσης παγιδεύονται εύκολα, επηρεάζοντας την ακρίβεια της μέτρησης.

• Χειροκίνητη Λειτουργία και Συντήρηση: Απαιτείται χειροκίνητη εγγραφή των φορών απολήξεως και του ρεύματος διάρροης από το προσωπικό λειτουργίας και συντήρησης· ειδικές συνθήκες (απομακρυσμένες περιοχές) απαιτούν τηλεσκόπια ή δρομείς, μειώνοντας την αποτελεσματικότητα.

• Δυσκολία Αναγνώρισης Δεδομένων: Λόγω της ποιότητας των μονιτόρ, το προσωπικό λειτουργίας και συντήρησης αντιμετωπίζει δυσκολίες στην αποτελεσματική αξιολόγηση της κατάστασης της συσκευής από τα εμφανιζόμενα δεδομένα.

2. Τάσεις Ανάπτυξης της Προηγμένης Παρακολούθησης για Αντιπαραβολτικούς

Για να αντιμετωπιστούν τα προβλήματα των δικτυακών μονιτόρ, με την αξιοποίηση του Internet of Things και της προηγμένης κατασκευής, η προηγμένη παρακολούθηση θα ενημερωθεί σε τρεις κατευθύνσεις:

2.1 Μέθοδος Μεταφοράς: Συνδεδεμένη → Ασύρματη

Η τρέχουσα προηγμένη παρακολούθηση βασίζεται κυρίως σε συνδεδεμένες συνδέσεις RS485, που είναι κατάλληλες μόνο για συγκεκριμένες συνθήκες όπως στατίου. Για γραμμές και απομακρυσμένες περιοχές, η απόσταση μεταφοράς είναι περιορισμός. Ασύρματες τεχνολογίες όπως LoRa, NB-IoT (Narrow-Band Internet of Things) και GPRS παρέχουν ευρεία κάλυψη και χαμηλό κατανάλωμα ενέργειας. Ιδιαίτερα οι LoRa και NB-IoT, ως νέες τεχνολογίες IoT, θα έχουν ευρύτερες μελλοντικές εφαρμογές.

2.2 Μέθοδος Εφοδιασμού: Ενεργή → Ανενεργή

Σήμερα, η προηγμένη παρακολούθηση εξαρτάται από εξωτερική DC ενέργεια. Στο μέλλον, θα εξελιχθεί προς ανενεργή εφοδιασμό για πράσινη και χαμηλή κατανάλωση. Η εξόρυξη ενέργειας από το ρεύμα διάρροης των αντιπαραβολτικών, ηλιακά πάνελ, ή ενσωματωμένες μπαταρίες είναι εφικτή - η χρήση του ρεύματος διάρροης για αποθήκευση ενέργειας είναι η πιο ευνοϊκή, αποφεύγοντας προβλήματα όπως η ανεπαρκής ηλιακή ακτινοβολία και συχνή αλλαγή μπαταριών.

2.3 Μέθοδος Εγκατάστασης: Εξωτερική → Εσωτερική

Η τρέχουσα προηγμένη παρακολούθηση είναι κυρίως εξωτερική - αν και δεν περιορίζεται από το μέγεθος και είναι εύκολη να αντικατασταθεί, είναι ευάλωτη σε περιβαλλοντικές επιδράσεις. Η εσωτερική εγκατάσταση απαιτεί ολοκλήρωση στο κενό του αντιπαραβολτικού, απαιτώντας μικρότερες διαστάσεις και αντιμετωπίζοντας τεχνικές προκλήσεις. Ωστόσο, αποκλείει τις εξωτερικές περιβαλλοντικές επιδράσεις, εξασφαλίζοντας καλύτερη μακροπρόθεσμη σταθερότητα.

3. Επεκτεταμένες Κατευθύνσεις Παρακολούθησης για Αντιπαραβολτικούς

Βάσει των προσωπικών και μηχανικών προβλημάτων, οι προηγμένες μονάδες παρακολούθησης θα εστιάσουν σε τέσσερις διαστάσεις:

3.1 Παρακολούθηση Πίεσης

Για αντιπαραβολτικούς 35kV και άνω με κεραμικό καταπακτή, χρησιμοποιούνται ηλιοσκοπική μαζοσπεκτροσκοπία και εισαγωγή υψηλής καθαρότητας αζώτου (μικρή θετική πίεση) κατά την κατασκευή για να αποτρέψουν την εισδοχή υγρασίας και να βελτιώσουν την απομόνωση. Ωστόσο, η μακροχρόνια λειτουργία προκαλεί γήρανση των σφραγίδων, διάρροη αζώτου και εισδοχή υγρασίας, που μπορεί να οδηγήσει σε εκρήξεις. Οι προηγμένες μονάδες παρακολούθησης παρακολουθούν την εσωτερική πίεση σε πραγματικό χρόνο, οι δεδομένες ανεβάζονται και αναλύονται σε πλατφόρμες, παρέχοντας προειδοποιήσεις για έγκαιρη αντικατάσταση και επισκευή.

3.2 Παρακολούθηση Θερμοκρασίας και Υγρασίας

Για αντιπαραβολτικούς με απομονωτικά σωλήνη/κεραμικούς καταπακτής και εσωτερικό αέρα, η συναρμολόγηση απαιτεί αυστηρή ελεγχούμενη θερμοκρασία και υγρασία. Οι προηγμένες μονάδες παρακολούθησης παρακολουθούν τις εσωτερικές συνθήκες, ανεβάζουν τα δεδομένα κατά περίοδο και ενεργοποιούν προειδοποιήσεις όταν υπερβαίνουν τους ορίους, επιτρέποντας προληπτική λειτουργία και συντήρηση.

3.3 Παρακολούθηση Ρεύματος Διάρροης και Ρεύματος Αντίστασης

Αυτά τα ρεύματα είναι βασικά δείκτες της απόδοσης των αντιπαραβολτικών. Η μακροχρόνια λειτουργία, οι εξωτερικές συνθήκες και η ρύπανση των απομονωτών προκαλούν γήρανση της αντίστασης και αποτυχία των σφραγίδων, αυξάνοντας τα ρεύματα. Η παρακολούθηση των τάσεων των ρευμάτων βοηθά στην ανίχνευση κρυμμένων απειλών και την πρόληψη ατυχημάτων.

3.4 Παρακολούθηση Ρεύματος Παροξυσμικής Απολήξεως

Η συλλογή των φορών απολήξεως, των μεγεθών ρεύματος και των χρόνων ενέργειας υποστηρίζει την προγραμματισμό λειτουργίας και συντήρησης και την ανάλυση παραλλαγών.

4. Κατευθύνσεις Τεχνικών Προόδων για Προηγμένη Παρακολούθηση

Η εξωτερική προηγμένη παρακολούθηση είναι εμφανής (χωρίς περιορισμούς χώρου, υψηλή συμβατότητα), αλλά η εσωτερική παρακολούθηση είναι σταδιακή, αντιμετωπίζοντας τρεις τεχνικές προκλήσεις:

4.1 Βελτίωση Εξόρυξης Ενέργειας

Η εσωτερική παρακολούθηση εξαρτάται από το ρεύμα διάρροης των αντιπαραβολτικών, αλλά μικρά ρεύματα εμποδίζουν την πραγματικοποιημένη μεταφορά. Η συνδυασμός της εξόρυξης ρεύματος διάρροης με ενσωματωμένες μπαταρίες μειώνει τους κύκλους μεταφοράς δεδομένων, ισορροπώντας την παροχή ενέργειας και τη μεταφορά δεδομένων.

4.2 Ενίσχυση Μεταφοράς Σημάτων

Η εσωτερική ολοκλήρωση εκτίθεται σε αδύναμη μεταφορά/στοίχηση σημάτων από τους αντιπαραβολτικούς και τα συστατικά, και οι υψηλές ηλεκτρικές πεδία επίσης παρενοχλούν. Τα σήματα πρέπει να βελτιωθούν για καλύτερη διάφανη μεταφορά και αντι-ηλεκτρομαγνητική παρενόχληση.

4.3 Επαλήθευση Ζωής και Βασικότητα

Η εσωτερική παρακολούθηση είναι δύσκολη να αντικατασταθεί, οι αντιπαραβολτικοί απαιτούν 30-ετή σχεδιασμό ζωής (περίπου 20 χρόνια στην πράξη). Η ζωή των μονάδων παρακολούθησης πρέπει να ταιριάζει, και η θερμότητα από τις ενέργειες των αντιπαραβολτικών δεν πρέπει να επηρεάζει την αξιοπιστία των μονάδων.

5. Τρέχουσες Εφαρμογές της Προηγμένης Παρακολούθησης

Η προηγμένη παρακολούθηση είναι ακόμη σε πιλοτικό στάδιο, κυρίως εφαρμοσμένη σε προτυπικά έργα ενέργειας και σιδηροδρόμων (π.χ., η προηγμένη στασία τρανσμίσσιμης ηλεκτρικής ενέργειας στην Ξιόνγκαν, η 750kV Φροντιστή Στατίου στην Υανάν και οι UHV DC μετατροπείς). Τα πιλοτικά επαληθεύουν την τεχνική εφαρμοσιμότητα, με τους προηγμένα παρακολουθούμενους αντιπαραβολτικούς να ανταποκρίνονται στις προσδοκίες απόδοσης.

6. Συμπέρασμα

Η προηγμένη παρακολούθηση επιτρέπει την πραγματικοποιημένη παρακολούθηση της τρέχουσας κατάστασης, βελτιώνοντας την ακρίβεια της ανίχνευσης κινδύνων και μειώνοντας τη δυσκολία της λειτουργίας και συντήρησης. Παρά τις παραμένουσες τεχνικές προκλήσεις, συμβαδίζοντας με τις τάσεις προηγμένης, πράσινης και φιλικής προς το περιβάλλον, θα αντικαταστήσει σταδιακά τους παραδοσιακούς δικτυακούς μονιτόρ. Η ευρεία χρήση σε συστήμ