Inteligentny monitoring przeciwdziałaniowy: trendy wyzwania i perspektywy przyszłości

1. Obecny stan i wady monitorów online

Obecnie monitorowanie online jest najpopularniejszym narzędziem do monitorowania zabezpieczeń przeciwdziałających przepięciom. Chociaż mogą one wykrywać potencjalne wady, mają istotne ograniczenia: wymagana jest ręczna rejestracja danych na miejscu, co uniemożliwia monitorowanie w czasie rzeczywistym; a analiza danych po ich zebraniu dodatkowo zwiększa złożoność operacyjną. Inteligentne monitorowanie oparte na IoT pokonuje te problemy — zebrane dane są przesyłane za pomocą IoT do platform przetwarzania, a połączone z analizą dużych danych identyfikują ukryte zagrożenia i dostarczają wczesnych ostrzeżeń, skutecznie zmniejszając trudności w utrzymaniu i obsłudze sieci elektrycznej.

1.1 Wady obecnych monitorów online

Jako kluczowa metoda monitorowania zabezpieczeń przeciwdziałających przepięciom, monitorowanie online ujawnia wiele problemów w zastosowaniu:

• Słaba adaptacja do środowiska: Większość zabezpieczeń przeciwdziałających przepięciom jest montowana na zewnątrz, a długotrwałe narażenie na warunki atmosferyczne powoduje starzenie się tarcz i uszkodzenie szczelności, prowadząc do uszkodzenia urządzenia i niemożności obserwacji danych.

• Awarie elementów mechanicznych: Amperometry mostly use mechanical pointers—thermal deformation or mechanical jamming can cause needle sticking, misdisplaying leakage current. Action counters with mechanical structures also easily jam, affecting counting accuracy.

• Ręczna obsługa i utrzymanie: Wymagana jest ręczna rejestracja czasów rozładowania i prądu przeciekającego przez personel obsługi; w szczególnych scenariuszach (nieosiągalne obszary) potrzebne są lunety lub drony, co obniża efektywność.

• Trudność w identyfikacji danych: Ze względu na jakość monitora, personel obsługi ma trudności w skutecznym ocenianiu stanu sprzętu na podstawie wyświetlanych danych.

2. Tendencje rozwojowe inteligentnego monitorowania zabezpieczeń przeciwdziałających przepięciom

Aby rozwiązać problemy z monitorami online, wykorzystując Internet Rzeczy i inteligentną produkcję, inteligentne monitorowanie będzie rozwijało się w trzech kierunkach:

2.1 Metoda transmisji: Przewodowa → Bezprzewodowa

Obecne inteligentne monitorowanie opiera się głównie na przewodowych połączeniach RS485, które są odpowiednie tylko dla określonych scenariuszy, takich jak stacje transformatorowe. Dla linii i odległych obszarów, dystans transmisji jest ograniczeniem. Technologie bezprzewodowe, takie jak LoRa, NB-IoT (Narrow-Band Internet of Things) i GPRS, oferują szerokie zasięgi i niskie zużycie energii. Szczególnie LoRa i NB-IoT, jako nowe technologie IoT, będą miały szersze zastosowania w przyszłości.

2.2 Metoda zasilania: Aktywna → Pasywna

Obecnie inteligentne monitorowanie polega na zewnętrznym zasilaniu DC. W przyszłości będzie ewoluować w kierunku pasywnego zasilania dla zielonej i niskopożerającej operacji. Wydobywanie energii poprzez prąd przeciekający z zabezpieczeń przeciwdziałających przepięciom, panele słoneczne lub wbudowane baterie jest możliwe — wykorzystanie prądu przeciekającego do przechowywania energii jest najbardziej korzystne, unikając problemów, takich jak niewystarczające promieniowanie słoneczne i częste wymiany baterii.

2.3 Metoda montażu: Zewnętrzna → Wewnętrzna

Obecne inteligentne monitorowanie jest głównie zewnętrzne — choć nie ograniczone przez rozmiar i łatwe do wymiany, jest narażone na wpływ środowiskowy. Montaż wewnętrzny wymaga integracji w komorę zabezpieczenia przeciwdziałającego przepięciom, co wymaga mniejszych rozmiarów i napotyka bariery technologiczne. Jednak eliminuje on wpływy zewnętrzne, zapewniając lepszą długoterminową stabilność.

3. Rozszerzone kierunki monitorowania zabezpieczeń przeciwdziałających przepięciom

Na podstawie trybów i mechanizmów awarii, inteligentne jednostki monitorujące będą skupiać się na czterech wymiarach:

3.1 Monitorowanie ciśnienia

Dla zabezpieczeń przeciwdziałających przepięciom o napięciu 35kV i wyższym, wytwarzanych z ceramicznymi obudowami, stosuje się detekcję przecieków metodą spektrometrii masowej helu i wypełnianie wysokoczystym azotem (technologia mikropozostawiająca), aby zapobiec wtargnięciu wilgoci i poprawić izolację. Jednak długotrwała eksploatacja powoduje starzenie się szczelności, przecieki azotu i wtargnięcie wilgoci, co może prowadzić do eksplozji. Inteligentne jednostki monitorujące śledzą ciśnienie wewnątrz w czasie rzeczywistym; przesyłanie danych i analiza na platformie umożliwiają wczesne ostrzeżenia, umożliwiające及时停止，看来在翻译过程中出现了部分英文内容未被翻译的情况。我将修正并完成剩余部分的翻译。 ```html

3. Rozszerzone kierunki monitorowania zabezpieczeń przeciwdziałających przepięciom

Na podstawie trybów i mechanizmów awarii, inteligentne jednostki monitorujące będą skupiać się na czterech wymiarach:

3.1 Monitorowanie ciśnienia

Dla zabezpieczeń przeciwdziałających przepięciom o napięciu 35kV i wyższym, wytwarzanych z ceramicznymi obudowami, stosuje się detekcję przecieków metodą spektrometrii masowej helu i wypełnianie wysokoczystym azotem (technologia mikropozostawiająca), aby zapobiec wtargnięciu wilgoci i poprawić izolację. Jednak długotrwała eksploatacja powoduje starzenie się szczelności, przecieki azotu i wtargnięcie wilgoci, co może prowadzić do eksplozji. Inteligentne jednostki monitorujące śledzą ciśnienie wewnątrz w czasie rzeczywistym; przesyłanie danych i analiza na platformie umożliwiają wczesne ostrzeżenia, umożliwiające szybką wymianę i naprawę.

3.2 Monitorowanie temperatury i wilgotności

Dla zabezpieczeń przeciwdziałających przepięciom z izolatorami tubularnymi/ceramicznymi i wewnętrznym powietrzem, montaż wymaga surowego kontroli temperatury i wilgotności. Inteligentne jednostki monitorują warunki wewnętrzne, regularnie przesyłają dane i wywołują alarmy, gdy zostaną przekroczone limity, umożliwiając proaktywne zarządzanie i utrzymanie.

3.3 Monitorowanie prądu przeciekającego i prądu opornego

Te prądy są kluczowymi wskaźnikami wydajności zabezpieczeń przeciwdziałających przepięciom. Długotrwała eksploatacja, warunki zewnętrzne i zanieczyszczenie izolatorów powodują starzenie się rezystorów i uszkodzenie szczelności, co zwiększa te prądy. Monitorowanie trendów prądu pomaga wykryć ukryte zagrożenia i zapobiega wypadkom.

3.4 Monitorowanie impulsowego prądu rozładowania

Zbieranie czasów rozładowania, wielkości prądu i czasów działania wspiera planowanie utrzymania i analizę awarii.

4. Kierunki przełomowe w technologii inteligentnego monitorowania

Zewnętrzne inteligentne monitorowanie jest w fazie powstania (nieograniczone przez przestrzeń, highly compatible), ale wewnętrzne monitorowanie jest w początkowej fazie, napotykając trzy techniczne wyzwania:

4.1 Optymalizacja wydobywania energii

Wewnętrzne monitorowanie opiera się na prądzie przeciekającym z zabezpieczeń przeciwdziałających przepięciom, ale małe prądy utrudniają transmisję w czasie rzeczywistym. Połączenie wydobywania energii z prądem przeciekającym z wbudowanymi bateriami skraca cykle transmisji danych, balansując dostawę energii i transfer danych.

4.2 Wzmocnienie transmisji sygnałów

Integracja wewnętrzna naraża monitory na osłabienie/zasłanianie sygnałów przez zabezpieczenia i komponenty; pola elektryczne o wysokim napięciu również interferują. Sygnały muszą być zoptymalizowane, aby zapewnić lepsze przenikanie i odporność na zakłócenia elektromagnetyczne.

4.3 Weryfikacja żywotności i niezawodność

Wewnętrzne monitorowanie jest trudne do wymiany; zabezpieczenia przeciwdziałające przepięciom wymagają projektu na 30 lat (ponad 20 lat w praktyce). Czas życia jednostek monitorujących musi być zgodny, a ciepło generowane przez działanie zabezpieczeń nie może wpływać na niezawodność modułów.

5. Obecne zastosowania inteligentnego monitorowania

Inteligentne monitorowanie nadal znajduje się w fazie pilotażowej, głównie stosowane w projektach demonstracyjnych w energetyce i kolejnictwie (np., inteligentna stacja trakcyjna w Xiongan, inteligentna stacja transformatorowa 750kV w Yan'an, stacje przekształtnikowe UHV DC). Pilotaż weryfikuje techniczną wykonalność, a inteligentnie monitorowane zabezpieczenia przeciwdziałające przepięciom spełniają oczekiwania dotyczące wydajności.

6. Podsumowanie

Inteligentne monitorowanie umożliwia monitorowanie stanu w czasie rzeczywistym, poprawiając dokładność identyfikacji ryzyka i zmniejszając trudności w utrzymaniu i obsłudze. Mimo pozostałych technicznych wyzwań, zgodnie z trendami inteligentnymi, zielonymi i przyjaznymi dla środowiska, stopniowo zastąpi tradycyjne monitory online. Szerokie zastosowanie w systemach energetycznych i kolejnictwa wzmocni bezpieczeństwo sieci i wspomoże zrównoważony rozwój energetyki.