Com els Tendències de Monitoratge de Temperatura En Línia Milloren la Seguretat de la Xarxa i l'Eficiència de Manteniment

Un sistema elèctric és una xarxa a gran escala compost per nombrosos components interconnectats, incloent generació, transmissió, subestacions, distribució i equipaments d'usuari final. Els errors en l'equipament elèctric no només poden provocar apagades inesperades i pèrdues econòmiques per a les companyies elèctriques, sinó que també poden causar danys econòmics significatius als consumidors. Per tant, la fiabilitat i l'estat operatiu d'aquests dispositius determinen directament la estabilitat i seguretat de tot el sistema elèctric, així com el rendiment econòmic, la qualitat de l'energia i la fiabilitat del servei dels proveïdors d'energia.

El monitoratge en línia de l'equipament elèctric, combinat amb mètodes computacionals avançats per analitzar les dades recollides, permet la detecció precoç de possibles errors, facilita les accions preventives i suporta el diagnòstic científic d'errors i la manteniment basat en l'estat. Això desempenya un paper crític en millorar la fiabilitat i seguretat de les operacions del sistema elèctric.

Amb els continuos avanços i maduresa de les tecnologies de monitoratge en línia, juntament amb aplicacions exitoses en el sector elèctric de Xina en els darrers anys, el manteniment basat en l'estat ha anat reemplaçant gradualment el manteniment basat en el temps i s'ha convertit en una tendència inevitable. Ja el 2010, la Corporació Estatal de Xina va emitir les Directrius Tècniques per a Sistemes de Monitoratge en Línia d'Equipament de Subestacions i va iniciar la implementació integral del manteniment basat en l'estat, amb l'objectiu d'augmentar la intel·ligència de l'equipament, promoure dispositius i tecnologies intel·ligents, i assolir advertiments de seguretat en línia i monitoratge intel·ligent de l'equipament.

Actualment, el monitoratge en línia es centra principalment en l'equipament primari de les subestacions, incloent:

• Equipament capacitiva: monitoratge en línia de la capacitància i la pèrdua dielèctrica (tanδ)

• Paratrius d'òxid metàl·lic: monitoratge en línia de la corrent total de fuga i la corrent resistiva

• Transformadors: monitoratge en línia de l'anàlisi de gas dissolt (DGA) en oli aïllant, descàrrega parcial d'ultraalta freqüència (UHF), PD de bornes i tanδ, i característiques dinàmiques dels canviadors de relés sobrecarregats

• GIS: descàrrega parcial UHF i monitoratge del contingut d'humitat (micro-aigua)

• Interruptors: monitoratge de característiques mecàniques i densitat de gas SF₆

1. Necessitat del Monitoratge en Línia de la Temperatura per a l'Equipament Elèctric

La temperatura és un indicador clau de l'operació normal de l'equipament primari. Els punts de connexió en l'equipament elèctric poden patir compressió floja, pressió insuficient o degradació de la superfície de contacte degut a cicles tèrmics, moviments de la base, defectes de fabricació, contaminació ambiental, sobrecàrrega severa o oxidació. Aquests problemes augmenten la resistència al contacte, provocant un augment de la temperatura quan passa la corrent. Això accelera l'envelleiment de l'aïllament, reduint la vida útil de l'equipament, i en casos greus, pot provocar falles d'arc, quema de l'equipament, daus extensos, o fins i tot incendis i explosions—especialment en els contactes mòbils i fixos dels interruptors, que tenen un alt índex de fallada. Tot això posa una amenaça constant a l'operació segura de l'equipament.

Actualment, la major part del monitoratge de la temperatura depèn de mètodes tradicionals com indicadors de temperatura de cera i termografia infraroja periòdica. Aquests enfocaments tenen diversos inconvenients:

• Els indicadors de cera són propensos a l'envelleiment i la desconnexió, tenen rangs de temperatura estrets, baixa precisió, requereixen lectura manual i no poden suportar la gestió automatitzada;

• Els termòmetres infrarojos requereixen mesuraments en línia de visió, estan afectats per les condicions ambientals i sovint fallen quan estan obstruïts;

• Les inspeccions manuals són intensives en treball, requereixen proximitat (que suposa riscos de seguretat) i no tenen capacitat en temps real;

• El monitoratge fora de línia no captura les tendències de temperatura ni detecta irregularitats a temps.

Per tant, els mètodes tradicionals fora de línia ja no compleixen les necessitats d'operacions eficients, segures i fiables del sistema elèctric. Hi ha una necessitat urgente de tecnologies de monitoratge en línia que permetin el seguiment de la temperatura en temps real, la detecció oportuna de condicions anòmales i la prevenció de daus en l'equipament i accidents d'energia. A més, el monitoratge en línia de la temperatura amplia l'àmbit del monitoratge de l'estat, proporcionant paràmetres operatius vitals per al manteniment basat en l'estat i contribuint significativament a l'operació segura i estable tant de l'equipament individual com de tot el sistema elèctric.

2. Tendències en el Desenvolupament de Tecnologies de Monitoratge en Línia de la Temperatura per a l'Equipament Elèctric

La tecnologia de monitoratge en línia de la temperatura típicament integra sistemes de sensors avançats, xarxes de comunicació, informàtica i processament d'informació, sistemes d'anàlisi d'experts i repositoris de dades. Amb el continu progrés tecnològic, aquest camp evoluciona cap a l'automatització, la intel·ligència i la practicitat.

2.1 Aplicació de la Tecnologia de l'Internet de les Coses (IoT)

L'IoT es considera la següent onada de tecnologia de la informació després dels ordinadors i internet, i s'ha reconegut com a indústria estratègica emergent a nivell nacional a Xina, integrada explícitament en el desenvolupament de grills intel·ligents. L'IoT connecta objectes físics a internet mitjançant sensors com RFID, GPS i scanners làser, permetent la identificació, seguiment, monitoratge i gestió intel·ligents a través de l'intercanvi d'informació.

Una arquitectura IoT per al monitoratge de la temperatura de l'equipament elèctric consta de tres capes: percepció, xarxa i aplicació.

• Capa de Percepció: Recull dades de temperatura en temps real utilitzant sensors (com de contacte o infraroigs) instal·lats directament en l'equipament. Es fan servir tecnologies de comunicació sense fil de curt abast com Zigbee, 2.4G o 433M per a la transmissió de senyals, assegurant aïllament de voltes altes.

• Capa de Xarxa: Transmet dades entre les capes de percepció i aplicació. Fa servir xarxes de comunicació d'energia segures, fiables i en temps real, principalment fibra òptica, complementades amb portadores de línia d'energia i sistemes de microones digitals.

• Capa d'Aplicació: Processa, analitza i visualitza dades de temperatura a través de múltiples dispositius, oferint serveis com alertes d'anomalies, anàlisi de tendències, diagnòstic en línia i compartició de dades a través de plataformes intel·ligents.

L'IoT permet una consciència global, en temps real, connectivitat fiable i anàlisi de dades intel·ligent, formant la base per a sistemes robusts i escalables de monitoratge de la temperatura.

2.2 Tecnologia de Sensor Passiu – Reemplaçant l'Alimentació de Bateria

La majoria dels sensors de temperatura sense fil depenen de bateries, que tenen dificultats en entorns de voltes altes, corrents fortes i electromagnèticament sorolluts. Les bateries tenen una vida útil limitada, requereixen substitucions freqüents i presenten riscs d'explosió en condicions de temperatures altes, limitant la fiabilitat i seguretat del sistema.

Per superar aquests límits, les tecnologies de sensor passiu, incloent la captació d'energia des de camps elèctrics/magnètics, energia RF, gradients tèrmics i ones acústiques superficials, estan emergint com la direcció futura. Els sensors passius ofereixen avantatges evidents:

• Operació sense manteniment durant el cicle de vida de l'equipament, millorant la fiabilitat del sistema

• Sense bateria, no hi ha risc d'explosió i es pot fer un monitoratge continu de temperatures altes per a la detecció precoç de falles;

• La reducció de l'ús de bateries disminueix l'impacte ambiental, afegint valor social.

2.3 Monitoratge Integrat de Temperatura Punt-Línia-Superfície

Aquest enfocament combina diferents estratègies de monitoratge basades en el tipus d'equipament i la seva importància per a una cobertura òptima.

• Monitoratge de Punt: Es dirigeix a zones calentes localitzades com punts de contacte d'interruptors, barras de bus i unions de cables on l'inspecció externa és difícil. Es instal·len sensors directament a aquests punts per al monitoratge en temps real.

• Monitoratge de Línia: Es centra en cables d'energia de voltes altes en túnels, trinxeres o bandejes. El sobrecalentament pot provocar incendis i apagades extenses. El sensor de fibra òptica distribuïda (DTS) s'utilitza àmpliament, oferint aïllament, resistència a la corrosió, tolerància a temperatures altes i immunitat a la interferència electromagnètica. El DTS permet un perfilatge de temperatura continu i precís a llarg de tot el cable, amb localització precisa de falles per a una resposta ràpida.

Aplicacions Mòbils – Monitoratge en Temps Real a Qualsevol Lloc i Moment

Amb l'increment de l'amplada de banda de les xarxes mòbils i els smartphones i taules potents—especialment en l'era 4G—les aplicacions mòbils han esdevingut eines essencials en les operacions empresarials. La seva mobilitat, conveniència, puntualitat i personalització s'han adoptat àmpliament en la gestió d'utilitats.

Integrar les dades de monitoratge de l'equipament en aplicacions mòbils a través d'internet i xarxes mòbils porta beneficis clau:

• Supera les limitacions dels sistemes intranet tradicionals, permetent l'accés en temps real a l'estat de l'equipament a qualsevol lloc i moment;

• Millora l'eficiència de les inspeccions amb funcionalitats com registre digital, captura de fotos, etiquetatge GPS i escaneig de codis QR, transformant les inspeccions de rondes en un procés mòbil, digital i intel·ligent.

• En situacions d'emergència, el personal pot localitzar ràpidament les falles, veure dades en temps real i històriques, i respondre més ràpidament, minimitzant la durada i l'abast de les apagades.

Les aplicacions mòbils eliminan les barres espacials i temporals, milloren l'eficiència operativa, incrementen la seguretat de l'equipament i suporten el creixement sostenible de les utilitats.

3. Conclusió

La tecnologia de monitoratge en línia de l'estat, especialment el monitoratge de la temperatura, és un component central de les grills intel·ligents futures, ajudant les utilitats a millorar la seguretat de l'equipament i el rendiment econòmic. A mesura que avança la tecnologia, el monitoratge de la temperatura evoluciona cap a solucions comprehensives, intel·ligents i pràctiques. La integració amb l'IoT, les aplicacions mòbils i altres tecnologies emergents definiran la trajectòria futura d'aquest camp.