Pemantauan Pintar Pelindung Lonjakan Arus: Tren, Tantangan & Prospek Masa Depan

1. Status Saat Ini dan Kekurangan Monitor Online

Saat ini, monitor online adalah alat yang paling umum digunakan untuk pemantauan penahan petir. Meskipun mereka dapat mendeteksi cacat potensial, mereka memiliki keterbatasan yang signifikan: pencatatan data secara manual di lokasi diperlukan, menghalangi pemantauan real-time; dan analisis data pasca-pengumpulan menambah kompleksitas operasional. Pemantauan cerdas berbasis IoT mengatasi masalah ini—data yang dikumpulkan diunggah melalui IoT ke platform pengolahan, dan dengan analisis big data, ia mengidentifikasi bahaya tersembunyi dan memberikan peringatan dini, efektif mengurangi kesulitan operasi dan pemeliharaan listrik.

1.1 Cacat Monitor Online Tahap Saat Ini

Sebagai metode pemantauan inti untuk penahan petir, monitor online mengekspos beberapa masalah dalam aplikasinya:

• Kurang Adaptif terhadap Lingkungan: Sebagian besar penahan petir dipasang di luar ruangan, dan paparan jangka panjang menyebabkan monitor rentan terhadap penuaan dial dan kegagalan segel, menyebabkan kerusakan perangkat dan tidak dapat mengamati data.

• Gagal Komponen Mekanis: Amperemeter sebagian besar menggunakan jarum mekanis—deformasi termal atau macet mekanis dapat menyebabkan jarum macet, menampilkan arus bocor dengan salah. Penghitung tindakan dengan struktur mekanis juga mudah macet, mempengaruhi akurasi penghitungan.

• Operasi dan Pemeliharaan Bergantung pada Manual: Pencatatan waktu lepas dan arus bocor oleh personel operasi dan pemeliharaan diperlukan di lokasi; skenario khusus (area yang tidak dapat diakses) membutuhkan teleskop atau drone, mengurangi efisiensi.

• Sulit Mengidentifikasi Data: Terbatas oleh kualitas monitor, personel operasi dan pemeliharaan sulit untuk secara efektif menilai status peralatan dari data yang ditampilkan.

2. Tren Perkembangan Pemantauan Cerdas untuk Penahan Petir

Untuk mengatasi masalah monitor online, dengan memanfaatkan Internet of Things dan manufaktur cerdas, pemantauan cerdas akan ditingkatkan dalam tiga arah:

2.1 Metode Transmisi: Kabel → Nirkabel

Pemantauan cerdas saat ini sebagian besar bergantung pada koneksi kabel RS485, hanya cocok untuk skenario tertentu seperti gardu induk. Untuk jalur dan daerah jauh, jarak transmisi menjadi kendala. Teknologi nirkabel seperti LoRa, NB-IoT (Narrow-Band Internet of Things), dan GPRS menawarkan cakupan luas dan konsumsi daya rendah. Terutama LoRa dan NB-IoT, sebagai teknologi IoT baru, akan memiliki aplikasi yang lebih luas di masa depan.

2.2 Metode Pemasokan Daya: Aktif → Pasif

Saat ini, pemantauan cerdas bergantung pada daya DC eksternal. Di masa depan, akan berkembang menuju pemasokan daya pasif untuk operasi hijau dan rendah konsumsi. Pengambilan energi melalui arus bocor penahan petir, panel surya, atau baterai bawaan adalah layak—penggunaan arus bocor untuk penyimpanan energi paling menguntungkan, menghindari masalah seperti radiasi matahari yang kurang dan pergantian baterai yang sering.

2.3 Metode Pemasangan: Eksternal → Internal

Pemantauan cerdas saat ini sebagian besar eksternal—meskipun tidak dibatasi oleh ukuran dan mudah diganti, namun rentan terhadap pengaruh lingkungan. Pemasangan internal memerlukan integrasi ke dalam rongga penahan petir, menuntut ukuran yang lebih kecil dan menghadapi hambatan teknis. Namun, hal ini menghilangkan pengaruh lingkungan eksternal, memastikan stabilitas jangka panjang yang lebih baik.

3. Arah Pemantauan yang Diperluas untuk Penahan Petir

Berdasarkan mode dan mekanisme kerusakan, unit pemantauan cerdas akan fokus pada empat dimensi:

3.1 Pemantauan Tekanan

Untuk penahan petir berkeramik 35kV dan di atasnya, deteksi kebocoran spektrometri massa helium dan pengisian nitrogen murni tinggi (teknologi mikro-tekanan positif) digunakan selama pembuatan untuk mencegah intrusi kelembaban dan meningkatkan isolasi. Namun, operasi jangka panjang menyebabkan penuaan segel, kebocoran nitrogen, dan intrusi kelembaban, yang berpotensi menyebabkan ledakan. Unit pemantauan cerdas memantau tekanan internal secara real-time; unggah data dan analisis platform memungkinkan peringatan dini untuk penggantian dan perbaikan tepat waktu.

3.2 Pemantauan Suhu dan Kelembaban

Untuk penahan petir dengan tabung insulasi/perumahan keramik dan udara internal, perakitan memerlukan kontrol suhu dan kelembaban yang ketat. Unit cerdas memantau kondisi internal, mengunggah data secara teratur, dan memicu alarm jika batas dilampaui, memungkinkan operasi dan pemeliharaan proaktif.

3.3 Pemantauan Arus Bocor dan Arus Resistif

Arus-arus ini adalah indikator inti dari kinerja penahan petir. Operasi jangka panjang, lingkungan eksternal, dan polusi insulator menyebabkan penuaan resistor dan kegagalan segel, meningkatkan arus. Memantau tren arus membantu mendeteksi bahaya tersembunyi dan mencegah kecelakaan.

3.4 Pemantauan Arus Lepas Impuls

Pengumpulan waktu lepas, magnitudo arus, dan waktu tindakan mendukung perencanaan operasi dan pemeliharaan serta analisis kerusakan.

4. Arah Penembusan Teknis untuk Pemantauan Cerdas

Pemantauan cerdas eksternal sedang muncul (tidak dibatasi oleh ruang, sangat kompatibel), tetapi pemantauan internal masih dalam tahap awal, menghadapi tiga tantangan teknis:

4.1 Optimalisasi Pengambilan Energi

Pemantauan internal bergantung pada arus bocor penahan petir untuk energi, tetapi arus kecil menghalangi transmisi real-time. Menggabungkan pengambilan arus bocor dengan baterai bawaan mempersingkat siklus transmisi data, seimbang antara pasokan energi dan transfer data.

4.2 Peningkatan Transmisi Sinyal

Integrasi internal mengekspos monitor ke redaman/skenario pelindung sinyal dari penahan petir dan komponennya; medan listrik tegangan tinggi juga mengganggu. Sinyal harus dioptimalkan untuk penetrasi yang lebih baik dan anti-interferensi elektromagnetik.

4.3 Verifikasi Umur Pakai dan Keandalan

Pemantauan internal sulit diganti; penahan petir memerlukan desain umur pakai 30 tahun (lebih dari 20 tahun dalam praktik). Umur pakai unit pemantauan harus sesuai, dan panas dari tindakan penahan petir tidak boleh mempengaruhi keandalan modul.

5. Aplikasi Tahap Saat Ini dari Pemantauan Cerdas

Pemantauan cerdas masih dalam tahap uji coba, sebagian besar diterapkan dalam proyek demonstrasi listrik dan kereta api (misalnya, substation traksi cerdas di Xiongan, Substation Cerdas 750kV Yan'an, dan stasiun konversi DC UHV). Uji coba memverifikasi kelayakan teknis, dengan penahan petir yang dipantau secara cerdas memenuhi harapan kinerja.

6. Kesimpulan

Pemantauan cerdas memungkinkan pelacakan status online real-time, meningkatkan akurasi identifikasi risiko, dan mengurangi kesulitan operasi dan pemeliharaan. Meskipun masih ada tantangan teknis, sejalan dengan tren cerdas, hijau, dan ramah lingkungan, akan secara bertahap menggantikan monitor online tradisional. Adopsi luas dalam sistem listrik dan kereta api akan memperkuat keamanan jaringan dan mendukung pengembangan energi berkelanjutan.