Inteligentno nadzor varovalnikov pred prenapetostmi: Tendence, izzivi in prihodnje perspektive
1. Trenutno stanje in pomanjkljivosti spletnih nadzornikov
Trenutno so spletni nadzorniki najpogostejša orodja za nadzor varnikov pred prekinitvami. Čeprav lahko zaznajo potencialne defekte, imajo značilne omejitve: zahtevajo ročno zabeleževanje podatkov na mestu, kar onemogoča časovno nadziranje v realnem času, in analiza podatkov po zbiranju dodaja operativni zapletenosti. Inteligentni nadzor temeljilen na IoT te težave premosti – zbrani podatki se prenesejo preko IoT na platforme za obdelavo in s kombinacijo s posodobljenimi analizami velikih podatkov identificira skrite tveganja ter zagotavlja zgodnja opozorila, s čimer učinkovito zmanjša težave pri vzdrževanju električnih omrežij.
1.1 Pomanjkljivosti trenutnih spletnih nadzornikov
Kot ključna metoda za nadzor varnikov pred prekinitvami spletni nadzorniki razkrivajo več problemov v uporabi:
2. Razvojni trendi inteligentnega nadzora varnikov pred prekinitvami
Za reševanje problemov spletnih nadzornikov bodo s pomočjo interneta stvari in inteligentne proizvodnje inteligentni nadzor nadgradili v treh smereh:
2.1 Način prenosa: žično → brezžično
Trenutni inteligentni nadzor se največ oslanja na žične povezave RS485, ki so primerni le za specifične situacije, kot so transformatorne postaje. Za linije in oddaljena območja je omejujoč dejavnik razdalja prenosa. Brezžične tehnologije, kot so LoRa, NB-IoT (Narrow-Band Internet of Things) in GPRS, ponujajo široko pokritost in nizko porabo energije. Še posebej LoRa in NB-IoT, kot nove tehnologije IoT, bosta v prihodnosti uporabljena širše.
2.2 Način oskrbe z energijo: aktivno → pasivno
Trenutno se inteligentni nadzor oslanja na zunanji DC vir energije. V prihodnosti bo evoluiral proti pasivni oskrbi z energijo za zeleno in nizko porabo. Možno je nabiranje energije preko strujnega pretoka varnikov pred prekinitvami, solarnih paneli ali vgrajenih baterij – uporaba strujnega pretoka za shranjevanje energije je najboljša, ker se izognemo problemom, kot so nedostatek sončnega sevanja in pogosto menjanje baterij.
2.3 Način namestitve: zunanji → notranji
Trenutni inteligentni nadzor je predvsem zunanji – čeprav ni omejen glede velikosti in je lažje zamenjati, je ranljiv na okoljske vplive. Notranja namestitev zahteva integracijo v jamo varnika pred prekinitvami, kar zahteva manjšo velikost in srečuje tehnične ovire. Vendar pa odstrani zunanje okoljske vplive, kar zagotavlja boljšo dolgoročno stabilnost.
3. Širjenje smeri nadzora varnikov pred prekinitvami
Na podlagi načinov in mehanizmov otečk inteligentne enote za nadzor se bodo osredotočile na štiri dimenzije:
3.1 Nadzor tlaka
Za varnike pred prekinitvami z keramskim domom nad 35kV se uporabljata detekcija odtokov s helijevim masnim spektrometrijo in polnjenje z visoko čistim dušikom (mikro pozitivno tlakova tehnologija) med proizvodnjo, da se prepreči vstop vlage in izboljša izolacijo. Vendar pa dolgotrajna uporaba povzroči staranje zaprtja, odtok dušika in vstop vlage, kar lahko vodi do eksplozij. Inteligentne enote za nadzor v realnem času spremljajo notranji tlak; prenos podatkov in analiza na platformi omogočata zgodnja opozorila za ustrezno zamenjavo in popravilo.
3.2 Nadzor temperature in vlage
Za varnike pred prekinitvami z izolacijskimi cevi/keramskimi domovi in zrakom znotraj je za montažo potrebno strogo nadzirati temperaturo in vlago. Inteligentne enote spremljajo notranje pogoje, redno prenašajo podatke in sprožijo alarme, ko so presegne omejitve, kar omogoča proaktivno vzdrževanje in upravljanje.
3.3 Nadzor strujnega pretoka in upornega struja
Ti strujni pretoki so ključni kazalniki zmogljivosti varnikov pred prekinitvami. Dolgotrajna uporaba, zunanji okolji in onesnaženost izolatorjev povzročajo staranje upornikov in odpoved zaprtja, kar poveča strujne pretoke. Spremljanje trendov strujnih pretokov pomaga zaznati skrita tveganja in preprečiti nesreče.
3.4 Nadzor impulznega strujnega pretoka pri razpološčenju
Zbiranje časov razpološčenja, velikosti strujnih pretokov in časov delovanja podpira načrtovanje vzdrževanja in upravljanja ter analizo otečk.
4. Smeri za tehnološke preboje inteligentnega nadzora
Zunanji inteligentni nadzor se pojavlja (neomejen glede prostora, visoko združljiv), toda notranji nadzor je še v začetku, s tremi tehničnimi izzivi:
4.1 Optimalizacija nabiranja energije
Notranji nadzor se oslanja na strujni pretok varnika pred prekinitvami za energijo, toda majhni strujni pretoki ovirajo prenos v realnem času. Kombinacija nabiranja energije preko strujnega pretoka z vgrajenimi baterijami skračuje cikle prenosa podatkov, kar uravnava oskrbo z energijo in prenos podatkov.
4.2 Izboljšanje prenosa signalov
Integracija znotraj izpostavlja nadzornike na utiha/skupinsko dejanje od varnikov in komponent; visokonapetostna električna polja tudi motijo. Signali morajo biti optimizirani za boljšo penetracijo in odpornost na elektromagnetno motnjo.
4.3 Potrditev življenjske dobe in zanesljivost
Notranji nadzor je težko zamenjati; varniki pred prekinitvami zahtevajo projektiranje za 30-letno življenjsko dobo (v praksi več kot 20 let). Življenjska doba enot za nadzor mora biti usklajena, in toplota od dejanja varnikov ne sme vplivati na zanesljivost modula.
5. Trenutne uporabe inteligentnega nadzora
Inteligentni nadzor je še v fazni pilot projekta, predvsem uporabljen v demonstracijskih projektih v energetiki in železnicah (npr., inteligentna trakcijska postaja v Xiongan, 750kV pametna postaja v Yan'an in UHV DC pretvorniki). Pilot projekti preverjajo tehnično izvedljivost, z inteligentno nadziranimi varniki, ki izpolnjujejo pričakovanja zmogljivosti.
6. Zaključek
Inteligentni nadzor omogoča sledenje statusu v realnem času, izboljša natančnost prepoznavanja tveganj in zmanjša težave pri vzdrževanju in upravljanju. Kljub ostalim tehničnim izzivom, skladno z inteligentnimi, zelenimi in okolju prijaznimi trendi, bo postopoma nadomestil tradicionalne spletne nadzornike. Široka uporaba v sistemih za energijo in železnice bo okrepila varnost omrežja in podprla trajnostni razvoj energije.
