پایش هوشمند ابزار کاهش فشار: روندها، چالش‌ها و دیدگاه آینده
1. حالت فعلی و نقاط ضعف سیستم‌های نظارت آنلاین
در حال حاضر، سیستم‌های نظارت آنلاین ابزارهای رایج‌ترین برای نظارت بر محافظ‌های ضد شوک هستند. اگرچه می‌توانند عیوب بالقوه را شناسایی کنند، اما محدودیت‌های قابل توجهی دارند: ضرورت ثبت داده‌ها به صورت دستی در محل منجر به عدم امکان نظارت زنده می‌شود؛ و تحلیل داده‌ها پس از جمع‌آوری، پیچیدگی عملیاتی را افزایش می‌دهد. نظارت هوشمند مبتنی بر اینترنت اشیاء (IoT) این مشکلات را حل می‌کند - داده‌های جمع‌آوری شده از طریق IoT به پلتفرم‌های پردازشی ارسال می‌شوند و با ترکیب با تحلیل داده‌های بزرگ، خطرات پنهان را شناسایی و هشدارهای اولیه را فراهم می‌کند، به طور موثری سختی عملیات نگهداری و تعمیرات را کاهش می‌دهد.
1.1 عیوب سیستم‌های نظارت آنلاین فعلی
به عنوان یک روش نظارت کلیدی برای محافظ‌های ضد شوک، سیستم‌های نظارت آنلاین چندین مشکل در کاربرد نشان می‌دهند:
2. روندهای توسعه نظارت هوشمند برای محافظ‌های ضد شوک
برای حل مشکلات سیستم‌های نظارت آنلاین، با استفاده از اینترنت اشیاء و ساخت هوشمند، نظارت هوشمند در سه جهت به روز رسانی خواهد شد:
2.1 روش انتقال: سیمی → بی‌سیم
نظارت هوشمند فعلی بیشتر به وسیله اتصالات سیمی RS485 انجام می‌شود که تنها برای سناریوهای خاص مانند زیرمجموعه‌ها مناسب است. برای خطوط و مناطق دور، محدودیت فاصله انتقال وجود دارد. فناوری‌های بی‌سیم مانند LoRa، NB-IoT (اینترنت اشیاء پهنای باند کم) و GPRS پوشش گسترده و مصرف انرژی کم دارند. به ویژه LoRa و NB-IoT به عنوان فناوری‌های نوظهور اینترنت اشیاء، در آینده کاربردهای گسترده‌تری خواهند داشت.
2.2 روش تأمین انرژی: فعال → غیرفعال
در حال حاضر، نظارت هوشمند به تأمین انرژی مستقیم DC وابسته است. در آینده، به سمت تأمین انرژی غیرفعال برای عملکرد سبز و کم‌مصرف تکامل خواهد یافت. جمع‌آوری انرژی از طریق جریان نشتی محافظ ضد شوک، پانل‌های خورشیدی یا باتری‌های داخلی امکان‌پذیر است - استفاده از جریان نشتی برای ذخیره انرژی مزیت‌های بیشتری دارد و مشکلاتی مانند کمبود تابش خورشیدی و تغییر باتری‌ها را حل می‌کند.
2.3 روش نصب: خارجی → داخلی
نظارت هوشمند فعلی بیشتر خارجی است - در حالی که محدودیت اندازه و تعویض آسان ندارد، در معرض تأثیرات محیطی قرار دارد. نصب داخلی نیازمند یکپارچه‌سازی در داخل حفره محافظ ضد شوک است، که اندازه کوچکتری نیاز دارد و موانع فنی را مطرح می‌کند. با این حال، این روش تأثیرات محیطی خارجی را حذف می‌کند و پایداری بلندمدت بهتری فراهم می‌کند.
3. جهت‌های گسترش نظارت بر محافظ‌های ضد شوک
بر اساس مد‌های خرابی و مکانیزم‌ها، واحد‌های نظارت هوشمند بر چهار بعد تمرکز خواهند کرد:
3.1 نظارت بر فشار
برای محافظ‌های ضد شوک سرامیکی 35kV و بالاتر، در زمان تولید از طیف‌سنجی ماسه هلیوم و پر کردن با نیتروژن با خلوص بالا (فناوری فشار مثبت کم) استفاده می‌شود تا جلوگیری از ورود رطوبت و بهبود عایق‌سازی انجام شود. با این حال، عملکرد بلندمدت باعث پیری ختمه‌ها، نشتی نیتروژن و ورود رطوبت می‌شود که ممکن است منجر به انفجار شود. واحد‌های نظارت هوشمند فشار داخلی را به صورت زنده نظارت می‌کنند؛ ارسال داده‌ها و تحلیل آن‌ها در پلتفرم امکان هشدارهای اولیه را برای جایگزینی و تعمیر به موقع فراهم می‌کند.
3.2 نظارت بر دمای محیط و رطوبت
برای محافظ‌های ضد شوک با لوله‌های عایق‌سازی / پوشش سرامیکی و هوا داخلی، مونتاژ نیازمند کنترل دقیق دمای محیط و رطوبت است. واحد‌های هوشمند شرایط داخلی را نظارت می‌کنند، داده‌ها را به صورت منظم ارسال می‌کنند و در صورت تجاوز از حدود مجاز، هشدارهایی را فعال می‌کنند تا عملیات و تعمیرات پیشگیرانه انجام شود.
3.3 نظارت بر جریان نشتی و جریان مقاومتی
این جریان‌ها شاخص‌های اصلی عملکرد محافظ‌های ضد شوک هستند. عملکرد بلندمدت، محیط خارجی و آلودگی عایق‌سازها باعث پیری مقاومت‌ها و ختمه‌ها می‌شود و جریان‌ها را افزایش می‌دهد. نظارت بر روند جریان‌ها به شناسایی خطرات پنهان و جلوگیری از حوادث کمک می‌کند.
3.4 نظارت بر جریان تخلیه ضربه‌ای
جمع‌آوری زمان‌های تخلیه، مقدار جریان و زمان‌های عملکرد، برنامه‌ریزی عملیات و تحلیل خرابی‌ها را پشتیبانی می‌کند.
4. جهت‌های شکست فنی نظارت هوشمند
نظارت هوشمند خارجی در حال ظهور است (بدون محدودیت فضا و سازگاری بالا)، اما نظارت داخلی در مراحل نخستین است و با سه چالش فنی مواجه است:
4.1 بهینه‌سازی جمع‌آوری انرژی
نظارت داخلی به جریان نشتی محافظ ضد شوک برای تأمین انرژی متکی است، اما جریان‌های کوچک مانع انتقال زنده می‌شوند. ترکیب جمع‌آوری جریان نشتی با باتری‌های داخلی دورة انتقال داده‌ها را کوتاه می‌کند و تأمین انرژی و انتقال داده‌ها را متعادل می‌کند.
4.2 بهبود انتقال سیگنال
یکپارچه‌سازی داخلی سیستم‌های نظارت را در معرض کاهش/حاشیه‌گذاری سیگنال‌ها از طرف محافظ‌های ضد شوک و قطعات می‌گذارد؛ همچنین میدان‌های الکتریکی با ولتاژ بالا نیز تداخل ایجاد می‌کنند. سیگنال‌ها باید برای نفوذ بهتر و مقاومت در برابر تداخل الکترومغناطیسی بهینه شوند.
4.3 تأیید عمر مفید و قابلیت اطمینان
نظارت داخلی جایگزینی آسان نیست؛ محافظ‌های ضد شوک نیاز به طراحی با عمر 30 سال (بیش از 20 سال در عمل) دارند. عمر واحد‌های نظارت باید با آن‌ها مطابقت داشته باشد و گرما ناشی از عملکرد محافظ‌های ضد شوک نباید روی قابلیت اطمینان ماژول‌ها تأثیر بگذارد.
5. کاربردهای فعلی نظارت هوشمند
نظارت هوشمند هنوز در مرحله آزمایشی است و عمدتاً در پروژه‌های نمایشی برق و ریل (مانند زیرمجموعه‌های تحریک هوشمند در Xiongan، زیرمجموعه هوشمند 750kV یانآن و ایستگاه‌های مبدل UHV DC) کاربرد دارد. آزمایش‌ها امکان فنی را تأیید می‌کنند و محافظ‌های ضد شوک نظارت شده هوشمند انتظارات عملکردی را برآورده می‌کنند.
6. نتیجه‌گیری
نظارت هوشمند امکان ردیابی وضعیت آنلاین زنده را فراهم می‌کند، دقت شناسایی ریسک‌ها را افزایش می‌دهد و سختی عملیات و تعمیرات را کاهش می‌دهد. با وجود چالش‌های فنی باقی‌مانده، با توجه به روندهای هوشمند، سبز و محیط‌زیست‌دوستانه، به تدریج جایگزین سیستم‌های نظارت آنلاین سنتی خواهد شد. استفاده گسترده در سیستم‌های برق و ریل امنیت شبکه را تقویت می‌کند و توسعه پایدار انرژی را پشتیبانی می‌کند.
