چگونه روندهای نظارت بر دما به صورت آنلاین ایمنی شبکه و کارایی نگهداری را بهبود می بخشد
سیستم برق یک شبکه در مقیاس بزرگ است که شامل مولفه‌های متعددی از جمله تولید، انتقال، زیراستانسیون، توزیع و تجهیزات کاربر نهایی می‌باشد. شکست در تجهیزات برق نه تنها می‌تواند منجر به قطع برق غیرمنتظره و ضرر مالی برای شرکت‌های برق شود بلکه می‌تواند خسارات اقتصادی قابل توجهی را به مصرف‌کنندگان وارد کند. بنابراین، قابلیت اطمینان و وضعیت عملکرد این دستگاه‌ها به طور مستقیم تعیین‌کننده پایداری و ایمنی کل سیستم برق و همچنین عملکرد اقتصادی، کیفیت برق و قابلیت اطمینان خدمات ارائه‌دهندگان برق می‌باشند.
نظارت آنلاین بر روی تجهیزات برق - با ترکیب روش‌های محاسباتی پیشرفته برای تحلیل داده‌های جمع‌آوری شده - امکان تشخیص زودهنگام خرابی‌های بالقوه، تسهیل اقدامات پیشگیرانه و حمایت از تشخیص علمی خطا و نگهداری بر اساس شرایط را فراهم می‌کند. این نقش مهمی در افزایش قابلیت اطمینان و ایمنی عملیات سیستم برق دارد.
با پیشرفت‌های مداوم و رسیدن به بلوغ فناوری‌های نظارت آنلاین، به همراه کاربردهای موفق در بخش برق چین در سال‌های اخیر، نگهداری بر اساس شرایط به تدریج جایگزین نگهداری بر اساس زمان شده و یک روند اجتناب‌ناپذیر می‌باشد. از اوایل سال 2010، شرکت برق دولتی چین راهنمای فنی سیستم‌های نظارت آنلاین تجهیزات زیراستانسیون را منتشر کرده و اجرای جامع نگهداری بر اساس شرایط را آغاز کرده است، با هدف افزایش هوشمندسازی تجهیزات، ترویج دستگاه‌ها و فناوری‌های هوشمند و دستیابی به هشدارهای ایمنی آنلاین و نظارت هوشمند تجهیزات.
در حال حاضر، نظارت آنلاین عمدتاً بر تجهیزات اصلی در زیراستانسیون‌ها متمرکز است، از جمله:
تجهیزات ظرفیتی: نظارت آنلاین بر روی ظرفیت و ضریب اتلاف (tanδ)
فنرهای ضد سوختن اکسید فلزی: نظارت آنلاین بر روی جریان کل لوئید و جریان مقاومتی
ترانسفورماتورها: نظارت آنلاین بر روی تجزیه گازهای محلول (DGA) در روغن عایق، تخلخل فراکی (UHF)، تخلخل جزئی (PD)، PD و tanδ بوشینگ و مشخصات دینامیکی تغییر دهنده‌های تاپ چنگ
GIS: تخلخل جزئی UHF و محتوای رطوبت (آب میکرو)
سوئیچ‌ها: نظارت بر مشخصات مکانیکی و چگالی گاز SF₆
1. لزوم نظارت آنلاین بر دما برای تجهیزات برق
دمای یک شاخص کلیدی عملکرد عادی تجهیزات اصلی است. نقاط اتصال در تجهیزات برق ممکن است به دلیل فشار کم، فشار ناکافی یا تخریب سطح تماس به دلیل چرخه‌های حرارتی، تغییرات پایه، عیوب ساخت، آلودگی محیطی، بارگذاری شدید یا اکسیداسیون دچار مشکل شوند. این مسائل باعث افزایش مقاومت تماس و بالا رفتن دما در جریان الکتریکی می‌شوند. این امر موجب تسریع در پیری عایق، کاهش عمر تجهیزات و در شرایط شدید، ایجاد خطاهای قوس الکتریکی، سوختن تجهیزات، گسترش خسارات یا حتی آتش‌سوزی و انفجار می‌شود - به ویژه در نقاط تماس متحرک و ثابت سوئیچ‌های جداکننده که نرخ شکست بالایی دارند. همه این‌ها تهدید دائمی برای عملکرد ایمن تجهیزات می‌باشند.
در حال حاضر، بیشتر نظارت بر دما به روش‌های سنتی مانند نشانگرهای دما Wax و تصویربرداری ترمیک دوربینی متناوب انجام می‌شود. این روش‌ها دارای محدودیت‌هایی هستند:
نشانگرهای Wax ممکن است پیر شوند و جدا شوند، دامنه دما محدودی دارند، دقت کمی دارند، نیاز به خواندن دستی دارند و نمی‌توانند مدیریت خودکار را پشتیبانی کنند؛
دماشناس‌های ترمیک نیاز به اندازه‌گیری خط بینایی دارند، تحت تأثیر شرایط محیطی قرار می‌گیرند و اغلب وقتی مسدود می‌شوند ناموفق عمل می‌کنند؛
بازرسی‌های دستی کارآمد هستند، نیاز به نزدیک شدن (که خطرات ایمنی را می‌افزاید) دارند و قابلیت زمان‌بندی در زمان حقیقی ندارند؛
نظارت آفلاین نمی‌تواند روندهای دما را ثبت کند یا ناهماهنگی‌ها را به موقع تشخیص دهد.
بنابراین، روش‌های سنتی آفلاین دیگر نیازهای عملیات کارآمد، ایمن و قابل اعتماد سیستم برق را برآورده نمی‌کنند. نیاز مبرم به فناوری‌های نظارت آنلاین وجود دارد که امکان ردیابی دما در زمان حقیقی، تشخیص به موقع ناهماهنگی‌ها و پیشگیری از خسارت تجهیزات و حوادث برق را فراهم کنند. علاوه بر این، نظارت آنلاین بر دما دامنه نظارت بر شرایط را گسترش می‌دهد و پارامترهای عملیاتی حیاتی برای نگهداری بر اساس شرایط را فراهم می‌کند و به عملکرد ایمن و پایدار تجهیزات فردی و کل سیستم برق می‌افزاید.
2. روندهای توسعه فناوری نظارت آنلاین بر دما برای تجهیزات برق
فناوری نظارت آنلاین بر دما معمولاً شامل سیستم‌های سنسور پیشرفته، شبکه‌های ارتباطی، کامپیوتر و پردازش اطلاعات، سیستم‌های تحلیل خبره و مخازن داده است. با پیشرفت مداوم فناوری، این حوزه به سمت خودکارسازی، هوشمندسازی و عملی شدن در حال تحول است.
2.1 کاربرد فناوری اینترنت اشیاء (IoT)
IoT به عنوان موج بعدی از فناوری اطلاعات پس از کامپیوترها و اینترنت شناخته شده و به عنوان صنعت نوظهور استراتژیک ملی در چین، به صراحت در توسعه شبکه هوشمند یکپارچه شده است. IoT اشیاء فیزیکی را از طریق سنسورها مانند RFID، GPS و اسکنرهای لیزری به اینترنت متصل می‌کند و از طریق تبادل اطلاعات، شناسایی هوشمند، ردیابی، نظارت و مدیریت را امکان‌پذیر می‌کند.
یک معماری IoT برای نظارت بر دما تجهیزات برق شامل سه لایه است: ادراک، شبکه و کاربرد.
لایه ادراک: با استفاده از سنسورها (مانند تماس یا نوع ترمیک) که مستقیماً روی تجهیزات نصب شده‌اند، داده‌های دما را به طور زنده جمع‌آوری می‌کند. فناوری‌های بی‌سیم کوتاه‌برد مانند Zigbee، 2.4G یا 433M برای انتقال سیگنال استفاده می‌شوند که ایزولاسیون ولتاژ بالا را تضمین می‌کند.
لایه شبکه: داده‌ها را بین لایه‌های ادراک و کاربرد انتقال می‌دهد. از شبکه‌های ارتباطی قدرتی امن، قابل اعتماد و زنده استفاده می‌کند - عمدتاً از فیبر نوری، با پشتیبانی از سیستم‌های حامل خط قدرت و میکروویو دیجیتال.
لایه کاربرد: داده‌های دما را در چندین دستگاه پردازش، تحلیل و بصری‌سازی می‌کند و خدماتی مانند هشدار ناهماهنگی، تحلیل روند، تشخیص آنلاین و به اشتراک گذاری داده از طریق پلتفرم‌های هوشمند ارائه می‌دهد.
IoT امکان آگاهی کامل و زنده، اتصال قابل اعتماد و تحلیل هوشمند داده را فراهم می‌کند و پایه‌ای برای سیستم‌های نظارت بر دما قوی و قابل مقیاس است.
2.2 فناوری سنسوری غیرفعال - جایگزینی نیروی باتری
بیشتر سنسورهای دما بی‌سیم از باتری‌ها استفاده می‌کنند که در محیط‌های ولتاژ و جریان بالا و نویز الکترومغناطیسی با چالش‌هایی مواجه هستند. باتری‌ها عمر محدودی دارند، نیاز به جایگزینی مکرر دارند و در شرایط دما بالا خطر انفجار را افزایش می‌دهند، که قابلیت اطمینان و ایمنی سیستم را محدود می‌کند.
برای غلبه بر این محدودیت‌ها، فناوری‌های سنسوری غیرفعال - از جمله جمع‌آوری انرژی از میدان‌های الکتریکی/مغناطیسی، نیروی RF، گرادیان‌های حرارتی و امواج سطحی آکوستیک - به عنوان جهت آینده ظاهر شده‌اند. سنسورهای غیرفعال مزایای واضحی دارند:
عملکرد بدون نگهداری طی عمر تجهیزات، که قابلیت اطمینان سیستم را افزایش می‌دهد
عدم وجود باتری موجب عدم خطر انفجار و نظارت پیوسته در دما بالا برای تشخیص زودهنگام خرابی‌ها می‌شود؛
کاهش استفاده از باتری‌ها تأثیرات زیست‌محیطی را کاهش می‌دهد و ارزش اجتماعی را افزایش می‌دهد.
2.3 نظارت یکپارچه بر دما با روش نقطه-خط-سطح
این رویکرد ترکیبی از استراتژی‌های مختلف نظارت بر اساس نوع و اهمیت تجهیزات برای پوشش بهینه است.
نظارت نقطه‌ای: هدف آن نقاط داغ محلی مانند تماس‌های سوئیچ‌ها، میله‌های اصلی و اتصالات کابلی است که بازرسی خارجی دشوار است. سنسورها مستقیماً در این نقاط نصب می‌شوند تا نظارت زنده را فراهم کنند.
نظارت خطی: تمرکز آن بر روی کابل‌های قدرت ولتاژ بالا در تونل‌ها، گودال‌ها یا باندهای کابلی است. گرم شدن می‌تواند منجر به آتش‌سوزی و قطع برق گسترده شود. استفاده گسترده از سنسورسازی توزیع شده با لیزری (DTS) که مقاومت عایق، مقاومت در برابر فرسودگی، تحمل دما بالا و عدم تداخل الکترومغناطیسی دارد. DTS امکان تهیه پروفایل دما دقیق و پیوسته در طول کل کابل و مکان‌یابی دقیق خطا برای واکنش سریع را فراهم می‌کند.
برنامه‌های موبایل - نظارت زنده هر زمان و هر جا
