Intelligent Surge Arrester Monitoring: Trender, utfordringer og fremtidig utsikt

1. Nåværende status og mangler ved online-overvåkning

For øyeblikket er online-overvåkere de mest brukte verktøyene for overvåking av lynnedslagsverninger. Selv om de kan oppdage potensielle feil, har de betydelige begrensninger: manuell registrering av data på stedet er nødvendig, noe som utestenger sanntidsovervåking; og analyse av data etter innsamling øker driftens kompleksitet. IoT-basert intelligent overvåking overkommer disse problemene—samlet inn data sendes via IoT til bearbeidingsplattformer, og kombinert med big data-analyse identifiserer det skjulte farer og gir tidlig varsling, noe som effektivt reduserer vanskeligheten ved kraftdrift og vedlikehold.

1.1 Mangler ved nåværende online-overvåkere

Som et sentralt overvåkningsmetode for lynnedslagsverninger viser online-overvåkere flere problemer i bruken:

• Dårlig miljøtilpasning: De fleste lynnedslagsverninger er installert ute, og langvarig eksponering gjør at overvåkere er utsatt for aldring av skive og segelfeil, som fører til enhetsbeskadigelse og mislykket dataobservasjon.

• Feil på mekaniske komponenter: Strømmåler bruker hovedsakelig mekaniske pekere—termisk deformasjon eller mekanisk sperring kan føre til pekerfaste, feilvisning av lekkasgestrøm. Handlingsteller med mekaniske strukturer jammer også lett, noe som påvirker tellernøyaktigheten.

• Manuell drift og vedlikehold: Drifts- og vedlikeholdsansatte må registrere avspenningshendelser og lekkasgestrøm på stedet; spesielle situasjoner (utilgjengelige områder) krever teleskop eller droner, noe som reduserer effektiviteten.

• Vanskkelig datagjenkjenning: Begrenset av overvåkernes kvalitet, har drifts- og vedlikeholdsansatte vanskelig for å effektivt vurdere utstyrsstatus fra viste data.

2. Utviklingstrekk i intelligent overvåking av lynnedslagsverninger

For å løse problemer med online-overvåkere, vil intelligent overvåking oppgraderes i tre retninger ved hjelp av Internett av ting og intelligent produksjon:

2.1 Overføringsmetode: Trådet → trådløs

Nåværende intelligent overvåking baserer seg hovedsakelig på RS485-trådet koblinger, som bare er egnet for spesifikke scenarioer som transformatorstasjoner. For linjer og fjerne områder, er overføringsavstand en begrensning. Trådløse teknologier som LoRa, NB-IoT (Narrow-Band Internet of Things), og GPRS tilbyr bred dekkeverdi og lav strømforbruk. Spesielt LoRa og NB-IoT, som nye IoT-teknologier, vil se bredere fremtidig bruk.

2.2 Straffemetode: Aktiv → passiv

For øyeblikket avhenger intelligent overvåking av eksterne DC-strømkilder. I fremtiden vil den evolusjonere mot passiv strømforsyning for grønn og lavforbrukende drift. Energiinnsamling gjennom lekkasgestrøm fra lynnedslagsverninger, solpaneler eller innebygde batterier er mulig—bruk av lekkasgestrøm for energilagring er mest fordelaktig, unngår problemer som utilstrekkelig solstråling og hyppig batteribyte.

2.3 Installasjonsmetode: Ekstern → intern

Nåværende intelligent overvåking er hovedsakelig ekstern—mens den ikke er begrenset av størrelse og lett å bytte ut, er den sårbart for miljøpåvirkninger. Intern installasjon krever integrasjon i lynnedslagsverningens huls, krever mindre størrelser og møter tekniske barrierer. Imidlertid fjerner den eksterne miljøpåvirkninger, sikrer bedre langtidsstabilitet.

3. Utvidede overvåkningsretninger for lynnedslagsverninger

Basert på feilmønstre og mekanismer, vil intelligente overvåkingsenheter fokusere på fire dimensjoner:

3.1 Trykkovervåking

For porcelænshylte lynnedslagsverninger på 35kV og over, brukes heliummassespektrometri for lekkasjeavdekking og fylling med høyrenset nitrogen (mikro-positivt trykkteknologi) under produksjonen for å forhindre fuktighetstilsikt og forbedre isolasjon. Imidlertid fører langvarig drift til segelforringelse, nitrogenlekkasje og fuktighetstilsikt, som potensielt kan føre til eksplosjoner. Intelligente overvåkingsenheter overvåker internt trykk i sanntid; dataopplasting og plattformanalyse gjør det mulig med tidlig varsling for tidsmessig erstatning og reparasjon.

3.2 Temperatur- og fuktighetsovervåking

For lynnedslagsverninger med isolerende rør/porcelænshylster og intern luft, kreves streng temperatur- og fuktighetskontroll under montering. Intelligente enheter overvåker interne forhold, laster opp data regelmessig, og utløser alarm når grenser overskrides, noe som muliggjør proaktiv drift og vedlikehold.

3.3 Lekkasgestrøm og resistiv strømovervåking

Disse strømmene er kjerneindikatorer for lynnedslagsverningens ytelse. Langvarig drift, eksterne miljøer og isolatorforurensning fører til resistoraldring og segelfeil, øker strømmene. Overvåking av strømtrender hjelper med å oppdage skjulte farer og forebygge ulykker.

3.4 Impulsavspenningsstrømovervåking

Innsamling av avspenningshendelser, strømmens størrelse og handlingstider støtter planlegging av drift og vedlikehold samt feilanalyse.

4. Tekniske gjennombruddsretninger for intelligent overvåking

Ekstern intelligent overvåking er på vei opp (ubegrenset av rom, høy kompatibilitet), men intern overvåking er i sin barndom, møter tre tekniske utfordringer:

4.1 Optimalisering av energiinnsamling

Intern overvåking avhenger av lekkasgestrøm fra lynnedslagsverninger for energi, men små strømmer hindrer sanntidsoverføring. Kombinasjon av lekkasgestrøminnsamling med innebygde batterier forkorter dataoverføringsperioder, balanserer energiforsyning og dataoverføring.

4.2 Forbedring av signaloverføring

Intern integrasjon eksponerer overvåkere for signalforkorting/skygging fra verninger og komponenter; høyspenningselectriske felt forstyrrer også. Signaler må optimaliseres for bedre penetrering og anti-elektromagnetisk støy.

4.3 Livstidsbekreftelse og pålitelighet

Intern overvåking er vanskelig å erstatte; lynnedslagsverninger krever 30-års designlivstid (mer enn 20 år i praksis). Overvåkingsenheters livstid må matche, og varme fra verningshandling må ikke påvirke modulens pålitelighet.

5. Nåværende anvendelser av intelligent overvåking

Intelligent overvåking er fortsatt i pilotfasen, hovedsakelig brukt i kraft- og jernbane demonstrasjonsprosjekter (som den intelligente trekningstransformatorstasjonen i Xiongan, 750kV Yan'an Smart Substation, og UHV DC konverterstasjoner). Piloter bekrefter teknisk gjennomførlighet, med intelligente overvåkede verninger som oppfyller ytelsesforventninger.

6. Konklusjon

Intelligent overvåking muliggjør sanntidsonline-statusoppfølging, forbedrer nøyaktigheten i risikoidentifisering og reduserer vanskeligheten ved drift og vedlikehold. Til tross for gjenstående tekniske utfordringer, i samsvar med intelligente, grønne og miljøvennlige trender, vil den gradvis erstatte tradisjonelle online-overvåkere. Bred anvendelse i kraft- og jernbanesystemer vil styrke nettets sikkerhet og støtte bærekraftig energiutvikling.