Monitorización Intelixente de Paraugas: Tendencias Retos e Perspectivas Futuras

1. Estado actual e deficiencias dos monitores en liña

Actualmente, os monitores en liña son as ferramentas máis comúnmente utilizadas para a monitorización de pararraios. Aínda que poden detectar posibles defectos, teñen limitacións significativas: é necesaria a rexistro manual de datos no local, o que impide a monitorización en tempo real; e a análise de datos posterior á recollida aumenta a complexidade operativa. A monitorización inteligente baseada en IoT supera estas cuestións—os datos recollidos suben a través do IoT a plataformas de procesamento, e combinados coa análise de grandes volumes de datos, identifican perigos ocultos e proporcionan alertas tempranas, reducindo eficazmente a dificultade da operación e mantemento de enerxía.

1.1 Deficiencias dos monitores en liña actuais

Como método central de monitorización de pararraios, os monitores en liña expónse a múltiples problemas na aplicación:

• Pouca adaptabilidade ao medio ambiente: A maioría dos pararraios están instalados ao aire libre, e a exposición a longo prazo deixa os monitores propensos ao envellecemento do dial e ao fallo do sello, causando danos no dispositivo e impedindo a observación de datos.

• Fallos nos compoñentes mecánicos: Os amperímetros usan principalmente agulhas mecánicas—la deformación térmica ou el bloqueo mecánico pode causar que a agulla se atasque, mostrando incorrectamente a corrente de fuga. Os contadores de acción con estructuras mecánicas tamén se atascan facilmente, afectando a precisión do conteo.

• Operación e mantemento dependente do humano: É necesario que o persoal de operación e mantemento rexistre no local as veces de descarga e a corrente de fuga; en escenarios especiais (zonas inaccesibles) é necesario usar telescopios ou drones, reducindo a eficiencia.

• Dificultade na identificación de datos: Limitado pola calidade do monitor, o persoal de operación e mantemento ten dificultades para xulgar eficazmente o estado do equipo a partir dos datos mostrados.

2. Tendencias de desenvolvemento da monitorización inteligente para pararraios

Para abordar os problemas dos monitores en liña, aproveitando a Internet das Coisas e a fabricación inteligente, a monitorización inteligente actualizase en tres direccións:

2.1 Método de transmisión: Con cable → Sen cable

A monitorización inteligente actual confía principalmente nas conexións con cable RS485, adecuadas só para escenarios específicos como subestacións. Para liñas e áreas remotas, a distancia de transmisión é unha restrición. As tecnoloxías sen fío como LoRa, NB-IoT (Narrow-Band Internet of Things) e GPRS ofrecen amplia cobertura e baixo consumo de enerxía. Especialmente LoRa e NB-IoT, como tecnoloxías IoT emergentes, terán unha aplicación máis amplia no futuro.

2.2 Método de alimentación: Activo → Pasivo

Actualmente, a monitorización inteligente depende da enerxía DC externa. No futuro, evolucionará cara a unha alimentación pasiva para unha operación verde e de baixo consumo. A captura de enerxía a través da corrente de fuga do pararraios, paneis solares ou baterías integradas é factible—usar a corrente de fuga para almacenar enerxía é a opción máis vantaxosa, evitando problemas como a insuficiente radiación solar e a substitución frecuente de baterías.

2.3 Método de instalación: Externo → Interno

A monitorización inteligente actual é principalmente externa—mentres non está limitada polo tamaño e é fácil de substituir, é vulnerábel ás influencias ambientais. A instalación interna require integrarse na cavidade do pararraios, demandando tamaños máis pequenos e enfrentando barreiras técnicas. No entanto, elimina as influencias ambientais externas, asegurando unha estabilidade a longo prazo mellor.

3. Direccións de expansión da monitorización de pararraios

Baseándose nos modos e mecanismos de fallo, as unidades de monitorización inteligente centraranse en catro dimensións:

3.1 Monitorización da presión

Para pararraios de porcelana de 35kV e superior, durante a fabricación úsanse a detección de fugas mediante espectrometría de masa de helio e o enchido con nitróxeno de alta pureza (tecnoloxía de micro-pressión positiva) para evitar a intrusión de humidade e mellorar o aislamento. No entanto, a operación a longo prazo causa o envellecemento do sello, a fuga de nitróxeno e a entrada de humidade, podendo levar a explosións. As unidades de monitorización inteligente monitorizan a presión interna en tempo real; a subida de datos e a análise na plataforma permiten alertas tempranas para a substitución e reparación oportunas.

3.2 Monitorización da temperatura e humidade

Para pararraios con tubos aislantes/cubiertas de porcelana e aire interno, o montaxe require un control estricto da temperatura e humidade. As unidades inteligentes monitorizan as condicións internas, suben datos regularmente e activan alarmas cando se superan os límites, permitindo un mantemento proactivo.

3.3 Monitorización da corrente de fuga e corrente resistiva

Estas correntes son indicadores centrais do rendemento do pararraios. A operación a longo prazo, o medio externo e a contaminación do aislante causan o envellecemento do resistor e o fallo do sello, aumentando as correntes. A monitorización das tendencias de corrente axuda a detectar perigos ocultos e prevenir accidentes.

3.4 Monitorización da corrente de descarga impulsiva

Recoller as veces de descarga, as magnitudes da corrente e os tempos de acción apoia a planificación de operación e mantemento e a análise de fallos.

4. Direccións de avance técnico para a monitorización inteligente

A monitorización inteligente externa está a emerxir (non limitada polo espazo, altamente compatible), pero a monitorización interna está na súa infancia, enfrentando tres desafíos técnicos:

4.1 Optimización da captura de enerxía

A monitorización interna depende da corrente de fuga do pararraios para a enerxía, pero as correntes pequenas obstaculizan a transmisión en tempo real. Combinar a captura de corrente de fuga con baterías integradas acorta os ciclos de transmisión de datos, equilibrando o suministro de enerxía e a transferencia de datos.

4.2 Melhora da transmisión de sinais

A integración interna expón os monitores á atenuación/bloqueo de sinais debido aos pararraios e compoñentes; os campos eléctricos de alta tensión tamén interfieren. Os sinais deben optimizarse para unha mellor penetración e antinterferencia electromagnética.

4.3 Verificación da vida útil e fiabilidade

A monitorización interna é difícil de substituír; os pararraios requiren unha vida útil de deseño de 30 anos (máis de 20 anos na práctica). A vida útil das unidades de monitorización debe coincidir, e o calor das accións do pararraios non debe afectar a fiabilidade do módulo.

5. Aplicacións actuais da monitorización inteligente

A monitorización inteligente aínda está en fase de proba, aplicándose principalmente en proxectos demostrativos de enerxía e ferrocarril (por exemplo, a subestación de tracción inteligente en Xiongan, a Subestación Intelixente de 750kV Yan'an e as estacións conversoras UHV DC). As probas verifican a viabilidade técnica, con pararraios monitorizados intelixentemente que cumpren as expectativas de rendemento.

6. Conclusión

A monitorización intelixente permite o seguimento en liña en tempo real, mellorando a precisión na identificación de riscos e reducindo a dificultade da operación e mantemento. A pesar dos desafíos técnicos remanentes, alineada con as tendencias intelixentes, verdes e respetuosas co medio ambiente, irá substituíndo gradualmente os monitores en liña tradicionais. A adopción xeralizada en sistemas de enerxía e ferrocarril fortalecerá a seguridade da rede e apoiará o desenvolvemento sustentable da enerxía.