Cómo las tendencias de monitoreo de temperatura en línea mejoran la seguridad de la red y la eficiencia del mantenimiento
Un sistema de energía es una red a gran escala compuesta por numerosos componentes interconectados, incluyendo generación, transmisión, subestaciones, distribución y equipos de usuario final. Las fallas en el equipo eléctrico no solo pueden llevar a apagones inesperados y pérdidas financieras para las empresas de electricidad, sino también causar daños económicos significativos a los consumidores. Por lo tanto, la confiabilidad y el estado operativo de estos dispositivos determinan directamente la estabilidad y seguridad del sistema de energía en su totalidad, así como el rendimiento económico, la calidad del suministro y la confiabilidad del servicio de los proveedores de servicios públicos.
El monitoreo en línea del equipo eléctrico, combinado con métodos computacionales avanzados para analizar los datos recopilados, permite la detección temprana de posibles fallos, facilita acciones preventivas y apoya el diagnóstico de fallas basado en ciencia y el mantenimiento condicional. Esto juega un papel crítico en la mejora de la confiabilidad y seguridad de las operaciones del sistema de energía.
Con el avance continuo y la madurez de las tecnologías de monitoreo en línea, junto con aplicaciones exitosas en el sector eléctrico de China en los últimos años, el mantenimiento condicional ha reemplazado gradualmente al mantenimiento basado en tiempo y se ha convertido en una tendencia inevitable. Ya en 2010, la Corporación Estatal de la Red Eléctrica de China emitió las Guías Técnicas para Sistemas de Monitoreo en Línea de Equipos de Subestación y comenzó la implementación integral del mantenimiento condicional, con el objetivo de mejorar la inteligencia de los equipos, promover dispositivos y tecnologías inteligentes, y lograr advertencias de seguridad en línea y monitoreo inteligente de equipos.
Actualmente, el monitoreo en línea se centra principalmente en los equipos principales de las subestaciones, que incluyen:
Equipos capacitivos: monitoreo en línea de la capacitancia y la pérdida dieléctrica (tanδ)
Pararrayos de óxido metálico: monitoreo en línea de la corriente de fuga total y la corriente resistiva
Transformadores: monitoreo en línea del análisis de gases disueltos (DGA) en aceite aislante, descargas parciales de ultra alta frecuencia (UHF), PD y tanδ en cubiertas, y características dinámicas de los reguladores de tensión bajo carga
GIS: monitoreo de descargas parciales UHF y contenido de humedad (microagua)
Interruptores: monitoreo de características mecánicas y densidad de gas SF₆
1. Necesidad del Monitoreo en Línea de Temperatura para el Equipo Eléctrico
La temperatura es un indicador clave del funcionamiento normal del equipo principal. Los puntos de conexión en el equipo de potencia pueden sufrir compresión suelta, presión insuficiente o degradación de la superficie de contacto debido a ciclos térmicos, desplazamientos de la base, defectos de fabricación, contaminación ambiental, sobrecarga severa u oxidación. Estos problemas aumentan la resistencia de contacto, lo que lleva a un aumento de la temperatura cuando fluye la corriente. Esto acelera el envejecimiento del aislamiento, reduce la vida útil del equipo y, en casos graves, puede desencadenar fallas de arco, quemaduras de equipo, daños extendidos o incluso incendios y explosiones, especialmente en los contactos móviles y fijos de los interruptores de seccionamiento, que tienen altas tasas de fallo. Todo esto representa una amenaza constante para la operación segura del equipo.
Actualmente, la mayor parte del monitoreo de temperatura depende de métodos tradicionales como indicadores de temperatura de cera e infrarrografía periódica. Estos enfoques tienen varias desventajas:
Los indicadores de cera son propensos al envejecimiento y desprendimiento, tienen rangos de temperatura estrechos, baja precisión, requieren lectura manual y no pueden soportar la gestión automatizada;
Los termómetros infrarrojos requieren medición a la vista, se ven afectados por las condiciones ambientales y a menudo fallan cuando están obstruidos;
Las inspecciones manuales son intensivas en mano de obra, requieren proximidad cercana (que plantea riesgos de seguridad) y carecen de capacidad en tiempo real;
El monitoreo fuera de línea no captura tendencias de temperatura ni detecta anomalías a tiempo.
Por lo tanto, los métodos tradicionales fuera de línea ya no cumplen con las demandas de operaciones eficientes, seguras y confiables del sistema de energía. Existe una necesidad urgente de tecnologías de monitoreo en línea que permitan el seguimiento de la temperatura en tiempo real, la detección oportuna de condiciones anormales y la prevención de daños en el equipo y accidentes de energía. Además, el monitoreo en línea de la temperatura amplía el alcance del monitoreo de condiciones, proporcionando parámetros operativos vitales para el mantenimiento basado en condiciones y contribuyendo significativamente a la operación segura y estable tanto de equipos individuales como de todo el sistema de energía.
2. Tendencias de Desarrollo en Tecnología de Monitoreo en Línea de Temperatura para Equipo Eléctrico
La tecnología de monitoreo en línea de temperatura generalmente integra sistemas de sensores avanzados, redes de comunicación, computadoras y procesamiento de información, sistemas de análisis experto y repositorios de datos. Con el progreso tecnológico continuo, este campo está evolucionando hacia la automatización, la inteligencia y la practicidad.
2.1 Aplicación de la Tecnología de Internet de las Cosas (IoT)
El IoT se considera la próxima ola de la tecnología de la información después de las computadoras e internet, y ha sido reconocido como una industria estratégica emergente nacional en China, integrada explícitamente en el desarrollo de la red inteligente. El IoT conecta objetos físicos a internet a través de sensores como RFID, GPS y escáneres láser, permitiendo la identificación, rastreo, monitoreo y gestión inteligentes a través del intercambio de información.
Una arquitectura de IoT para el monitoreo de temperatura de equipos eléctricos consta de tres capas: percepción, red y aplicación.
Capa de Percepción: Recopila datos de temperatura en tiempo real utilizando sensores (por ejemplo, de contacto o infrarrojos) instalados directamente en el equipo. Se utilizan tecnologías inalámbricas de corto alcance como Zigbee, 2.4G o 433M para la transmisión de señales, asegurando el aislamiento de alta tensión.
Capa de Red: Transmite datos entre las capas de percepción y aplicación. Utiliza redes de comunicación de energía seguras, confiables y en tiempo real, principalmente fibra óptica, complementadas por sistemas de portadora de línea de alimentación y microondas digitales.
Capa de Aplicación: Procesa, analiza y visualiza los datos de temperatura a través de múltiples dispositivos, ofreciendo servicios como alertas de anomalías, análisis de tendencias, diagnóstico en línea y compartición de datos a través de plataformas inteligentes.
El IoT permite una conciencia completa y en tiempo real, una conectividad confiable y un análisis de datos inteligente, formando la base para sistemas de monitoreo de temperatura robustos y escalables.
2.2 Tecnología de Sensado Pasivo – Reemplazando la Energía de Batería
La mayoría de los sensores de temperatura inalámbricos dependen de baterías, que enfrentan desafíos en entornos de alta tensión, alta corriente y ruido electromagnético. Las baterías tienen una vida útil limitada, requieren reemplazo frecuente y presentan riesgos de explosión en condiciones de alta temperatura, limitando la confiabilidad y la seguridad del sistema.
Para superar estas limitaciones, las tecnologías de sensado pasivo, incluyendo la cosecha de energía de campos eléctricos/magnéticos, potencia RF, gradientes térmicos y ondas acústicas de superficie, están emergiendo como la dirección futura. Los sensores pasivos ofrecen ventajas claras:
Operación sin mantenimiento durante el ciclo de vida del equipo, mejorando la confiabilidad del sistema
Sin batería, no hay riesgo de explosión y se puede realizar un monitoreo continuo de alta temperatura para la detección temprana de fallas;
La reducción del uso de baterías disminuye el impacto ambiental, agregando valor social.
2.3 Monitoreo Integrado de Punto-Línea-Superficie de Temperatura
Este enfoque combina diferentes estrategias de monitoreo según el tipo y la criticidad del equipo para una cobertura óptima.
Monitoreo de Punto: Se dirige a puntos calientes localizados como contactos de interruptores, barras colectoras y uniones de cables donde la inspección externa es difícil. Los sensores se instalan directamente en estos puntos para monitoreo en tiempo real.
Monitoreo de Línea: Se enfoca en cables de potencia de alta tensión en túneles, zanjas o bandejas de cable. El sobrecalentamiento puede causar incendios y apagones extensos. El sensado de fibra óptica distribuida (DTS) se utiliza ampliamente, ofreciendo aislamiento, resistencia a la corrosión, tolerancia a altas temperaturas e inmunidad a la interferencia electromagnética. El DTS permite un perfil de temperatura continuo y preciso a lo largo de toda la longitud del cable, con localización precisa de fallas para una respuesta rápida.
Aplicaciones Móviles – Monitoreo en Tiempo Real en Cualquier Momento y Lugar
Con el aumento de la anchura de banda de las redes móviles y la potencia de los teléfonos inteligentes y tabletas, especialmente en la era 4G, las aplicaciones móviles se han convertido en herramientas esenciales en las operaciones empresariales. Su movilidad, conveniencia, oportunidad y personalización son ampliamente adoptadas en la gestión de servicios públicos.
Integrar los datos de monitoreo de equipos en aplicaciones móviles a través de internet y redes celulares brinda beneficios clave:
Rompe las limitaciones de los sistemas intranet tradicionales, permitiendo el acceso en tiempo real al estado del equipo en cualquier momento y lugar;
Mejora la eficiencia de las inspecciones con funciones como registro digital, captura de fotos, etiquetado GPS y escaneo de códigos QR, transformando las inspecciones de patrulla en un proceso móvil, digital e inteligente.
Durante emergencias, el personal puede localizar rápidamente las fallas, ver datos en tiempo real e históricos, y responder más rápido, minimizando la duración y el alcance de los apagones.
Las aplicaciones móviles eliminan las barreras espaciales y temporales, mejoran la eficiencia operativa, refuerzan la seguridad del equipo y respaldan el crecimiento sostenible de los servicios públicos.
3. Conclusión
La tecnología de monitoreo en línea de condiciones, especialmente el monitoreo de temperatura, es un componente central de las futuras redes inteligentes, ayudando a las empresas de servicios públicos a mejorar la seguridad del equipo y el rendimiento económico. A medida que avanza la tecnología, el monitoreo de temperatura evolucionará hacia soluciones comprehensivas, inteligentes y prácticas. La integración con IoT, aplicaciones móviles y otras tecnologías emergentes definirá la trayectoria futura de este campo.
