Pemantauan Pintar Penahan Gelombang: Trend, Cabaran & Prospek Masa Depan

1. Status Semasa dan Kekurangan Pemantauan Dalam Talian

Pada masa ini, pemantau dalam talian adalah alat yang paling biasa digunakan untuk pemantauan pelindung ribut. Walaupun ia boleh mengesan cacat potensial, ia mempunyai kekurangan yang signifikan: pengambilan data di tapak secara manual diperlukan, menghalang pemantauan sebenar-masa; dan analisis data selepas pengumpulan menambah kepada kerumitan operasi. Pemantauan pintar berdasarkan IoT mengatasi isu-isu ini—data yang dikumpul dimuat naik melalui IoT ke platform pemprosesan, dan apabila digabungkan dengan analisis big data, ia dapat mengenal pasti bahaya tersembunyi dan memberikan amaran awal, dengan berkesan mengurangkan kesukaran operasi dan penyelenggaraan kuasa.

1.1 Cacat Pemantau Dalam Talian Tahap Semasa

Sebagai kaedah pemantauan utama untuk pelindung ribut, pemantau dalam talian menunjukkan beberapa masalah dalam aplikasi:

• Adaptabiliti Lingkungan yang Lemah: Sebahagian besar pelindung ribut dipasang di luar, dan paparan jangka panjang menyebabkan pemantau mudah dialih usia dan gagal segel, menyebabkan kerosakan peranti dan tidak dapat mengamati data.

• Kegagalan Komponen Mekanikal: Ammeter kebanyakannya menggunakan penunjuk mekanikal—deformasi termal atau ketegangan mekanikal boleh menyebabkan jarum tersangkut, menampilkan arus bocor dengan salah. Penghitung tindakan dengan struktur mekanikal juga mudah tersangkut, mempengaruhi ketepatan penghitungan.

• Pengendalian dan Penyelenggaraan Bergantung Manual: Rekod masa pelepasan dan arus bocor di tapak oleh kakitangan operasi dan penyelenggaraan diperlukan; situasi khas (kawasan yang tidak dapat diakses) memerlukan teleskop atau dron, mengurangkan kecekapan.

• Sukar Mengenal Pasti Data: Terhad oleh kualiti pemantau, kakitangan operasi dan penyelenggaraan sukar membuat penilaian efektif tentang status peralatan dari data yang ditampilkan.

2. Trend Pembangunan Pemantauan Pintar untuk Pelindung Ribut

Untuk mengatasi isu-isu pemantau dalam talian, dengan memanfaatkan Internet of Things dan pembuatan pintar, pemantauan pintar akan dinaik taraf dalam tiga arah:

2.1 Kaedah Penghantaran: Berwayar → Tanpa Wayar

Pemantauan pintar semasa kebanyakannya bergantung pada sambungan berwayar RS485, sesuai hanya untuk skenario tertentu seperti stesen transformasi. Untuk garis dan kawasan jauh, jarak penghantaran adalah batasan. Teknologi tanpa wayar seperti LoRa, NB-IoT (Narrow-Band Internet of Things), dan GPRS menawarkan liputan luas dan penggunaan tenaga rendah. Terutamanya LoRa dan NB-IoT, sebagai teknologi IoT baru, akan melihat aplikasi yang lebih luas pada masa depan.

2.2 Kaedah Bekalan Kuasa: Aktif → Pasif

Pada masa ini, pemantauan pintar bergantung pada bekalan kuasa DC luaran. Pada masa hadapan, ia akan berkembang menuju bekalan kuasa pasif untuk operasi hijau dan rendah penggunaan tenaga. Pengumpulan tenaga melalui arus bocor pelindung ribut, panel suria, atau bateri bina-dalam adalah mungkin—menggunakan arus bocor untuk penyimpanan tenaga adalah yang paling berkelebihan, mengelakkan isu seperti radiasi suria yang tidak mencukupi dan penggantian bateri yang sering.

2.3 Kaedah Pemasangan: Luar → Dalam

Pemantauan pintar semasa kebanyakannya dilakukan dari luar—walaupun tidak terhad oleh saiz dan mudah digantikan, ia rentan terhadap pengaruh lingkungan. Pemasangan dalaman memerlukan integrasi ke dalam rongga pelindung ribut, memerlukan saiz yang lebih kecil dan menghadapi halangan teknikal. Walau bagaimanapun, ia menghilangkan pengaruh lingkungan luar, memastikan kestabilan jangka panjang yang lebih baik.

3. Arah Pemantauan yang Diperluas untuk Pelindung Ribut

Berdasarkan mod dan mekanisme rosak, unit pemantauan pintar akan fokus pada empat dimensi:

3.1 Pemantauan Tekanan

Untuk pelindung ribut bertempat tinggi 35kV dan di atasnya, deteksi kebocoran helium spektrometri massa dan pengisian nitrogen murni (teknologi mikro-tekanan positif) digunakan semasa pembuatan untuk mencegah intrusi lembapan dan meningkatkan isolasi. Namun, operasi jangka panjang menyebabkan segel menjadi tua, kebocoran nitrogen, dan intrusi lembapan, yang boleh menyebabkan letupan. Unit pemantauan pintar memantau tekanan dalaman secara sebenar-masa; muat naik data dan analisis platform membolehkan amaran awal untuk penggantian dan pembaikan tepat waktu.

3.2 Pemantauan Suhu dan Kelembapan

Untuk pelindung ribut dengan tabung insulasi/perumahan porselein dan udara dalaman, penyatuan memerlukan kawalan suhu dan kelembapan yang ketat. Unit pintar memantau keadaan dalaman, memuat naik data secara berkala, dan memicu amaran apabila had dilanggar, membolehkan operasi dan penyelenggaraan proaktif.

3.3 Pemantauan Arus Bocor dan Arus Hambat

Arus-arus ini adalah petunjuk utama prestasi pelindung ribut. Operasi jangka panjang, lingkungan luar, dan pencemaran insulator menyebabkan resistor menjadi tua dan segel gagal, meningkatkan arus. Memantau trend arus membantu mengenal pasti bahaya tersembunyi dan mencegah kemalangan.

3.4 Pemantauan Arus Pelepasan Impuls

Mengumpul masa pelepasan, magnitud arus, dan masa tindakan menyokong perancangan operasi dan penyelenggaraan serta analisis rosak.

4. Arah Penembusan Teknikal untuk Pemantauan Pintar

Pemantauan pintar luaran sedang muncul (tidak terbatas oleh ruang, sangat kompatibel), tetapi pemantauan dalaman masih dalam tahap awal, menghadapi tiga cabaran teknikal:

4.1 Peningkatan Pengumpulan Tenaga

Pemantauan dalaman bergantung pada arus bocor pelindung ribut untuk tenaga, tetapi arus kecil menghalang penghantaran sebenar-masa. Menggabungkan pengumpulan arus bocor dengan bateri bina-dalam memendekkan siklus penghantaran data, mengimbangi bekalan tenaga dan pemindahan data.

4.2 Peningkatan Penghantaran Isyarat

Integrasi dalaman mempaparkan pemantau kepada pengurangan/saringan isyarat dari pelindung ribut dan komponen; medan elektrik tegangan tinggi juga mengganggu. Isyarat perlu dioptimalkan untuk penetrasi yang lebih baik dan anti-gangguan elektromagnetik.

4.3 Pengesahan Jangka Hayat dan Kebolehpercayaan

Pemantauan dalaman sukar digantikan; pelindung ribut memerlukan jangka hayat reka bentuk 30 tahun (lebih 20 tahun dalam praktik). Jangka hayat unit pemantauan mesti sepadan, dan haba dari tindakan pelindung ribut tidak boleh mempengaruhi kebolehpercayaan modul.

5. Aplikasi Tahap Semasa Pemantauan Pintar

Pemantauan pintar masih dalam tahap percubaan, kebanyakannya digunakan dalam projek demonstrasi kuasa dan kereta api (contohnya, substation tarikan pintar di Xiongan, Stesen Pintar 750kV Yan'an, dan stesen pengubah DC UHV). Percubaan mengesahkan kelayakan teknikal, dengan pelindung ribut yang dipantau secara pintar memenuhi jangkaan prestasi.

6. Kesimpulan

Pemantauan pintar membolehkan pemantauan status dalam talian sebenar-masa, meningkatkan ketepatan pengenalpastian risiko, dan mengurangkan kesukaran operasi dan penyelenggaraan. Walaupun masih ada cabaran teknikal, sejajar dengan tren pintar, hijau, dan mesra alam, ia akan secara bertahap menggantikan pemantau dalam talian tradisional. Penggunaan meluas dalam sistem kuasa dan kereta api akan memperkuat keselamatan grid dan menyokong pembangunan tenaga mampan.