Como a Monitorización en Línea da Temperatura Melhora a Seguridade e a Eficiencia na Mantemento da Rede

Un sistema eléctrico é unha rede de gran escala composta por numerosos componentes interconectados, incluíndo xeración, transmisión, subestacións, distribución e equipos de usuarios finais. As fallos no equipo eléctrico non só poden provocar cortes inesperados e perdas financeiras para as empresas eléctricas, senón que tamén poden causar danos económicos significativos aos consumidores. Polo tanto, a fiabilidade e o estado operativo destes dispositivos determinan directamente a estabilidade e seguridade do sistema eléctrico en seu conxunto, así como o desempeño económico, a calidade do servizo e a fiabilidade dos proveedores de enerxía.

A monitorización en liña do equipo eléctrico, combinada con métodos computacionais avanzados para analizar os datos recopilados, permite a detección precoz de posibles fallos, facilita as accións preventivas e apoia o diagnóstico científico de fallos e a manutención basada no estado. Isto xoga un papel crítico na mellora da fiabilidade e seguridade das operacións do sistema eléctrico.

Con o continuo avance e madurez das tecnoloxías de monitorización en liña, xunto coas aplicacións exitosas no sector eléctrico chinés nos últimos anos, a manutención basada no estado foi substituíndo gradualmente a manutención baseada no tempo e converteuse nunha tendencia inevitábel. Aínda en 2010, a State Grid Corporation of China emitiu as Directrices Técnicas para Sistemas de Monitorización en Liña de Equipos de Subestación e comezou a implementación comprehensiva da manutención basada no estado, co obxectivo de aumentar a intelixencia do equipo, promover dispositivos e tecnoloxías inteligentes e lograr advertencias de seguridade en liña e monitorización intelixente do equipo.

Actualmente, a monitorización en liña centra principalmente nos equipos primarios das subestacións, incluíndo:

• Equipos capacitivos: monitorización en liña da capacitancia e da perda dieléctrica (tanδ)

• Pararrayos de óxido metálico: monitorización en liña da corrente total de fuga e da corrente resistiva

• Transformadores: monitorización en liña do análise de gases disueltos (DGA) no aceite aislante, descargas parciais de ultraalta frecuencia (UHF), PD de bornes e tanδ, e características dinámicas dos cambiadors de tomas sobrecarga

• GIS: descargas parciais UHF e monitorización do contido de humidade (microagua)

• Interruptores: monitorización de características mecánicas e densidade do gas SF₆

1. Necesidade da Monitorización en Liña da Temperatura do Equipo Eléctrico

A temperatura é un indicador clave do funcionamento normal dos equipos primarios. Os puntos de conexión no equipo eléctrico poden sufrir compresión floxa, presión insuficiente ou degradación da superficie de contacto debido ao ciclo térmico, desprazamentos da fundación, defectos de fabricación, contaminación ambiental, sobrecarga severa ou oxidación. Estos problemas aumentan a resistencia de contacto, provocando un aumento da temperatura cando circula a corrente. Isto acelera o envellecemento do aislamento, reduce a vida útil do equipo e, en casos graves, pode provocar fallos de arco, quema do equipo, danos extensos ou incluso incendios e explosións, especialmente nos contactos móveis e fixos dos interruptores de seccionamento, que teñen altas taxas de fallo. Todos estos supoñen ameacas constantes para a segura operación do equipo.

Actualmente, a maioría da monitorización de temperatura depende de métodos tradicionais como indicadores de temperatura de cera e termografía infravermella periódica. Estas abordaxes teñen varios inconvenientes:

• Os indicadores de cera están propensos ao envellecemento e desprendemento, teñen rangos de temperatura estreitos, baixa precisión, requiren lectura manual e non poden apoiar a xestión automatizada;

• Os termómetros infravermellos requiren medición en liña de visión, son afectados polas condicións ambientais e a miúdo fallan cando están obstruídos;

• As inspeccións manuais son laborintensivas, requiren proximidade (que representa riscos de seguridade) e carecen de capacidade en tempo real;

• A monitorización off-line non capta as tendencias de temperatura nin detecta anomalías a tempo.

Así, os métodos tradicionais off-line xa non satisfacen as demandas de operación eficiente, segura e fiable do sistema eléctrico. Hai unha necesidade urgente de tecnoloxías de monitorización en liña que permitan o seguimento en tempo real da temperatura, a detección oportuna de condicións anómalas e a prevención de danos no equipo e accidentes eléctricos. Ademais, a monitorización en liña da temperatura expande o alcance da monitorización de estado, proporcionando parámetros operativos vitais para a manutención basada no estado e contribuindo significativamente á segura e estable operación tanto do equipo individual como do sistema eléctrico en seu conxunto.

2. Tendencias de Desenvolvemento na Tecnoloxía de Monitorización en Liña da Temperatura do Equipo Eléctrico

A tecnoloxía de monitorización en liña da temperatura típicamente integra sistemas de sensores avanzados, redes de comunicación, procesamento de información informática, sistemas de análise de expertos e repositorios de datos. Con o continuo progreso tecnolóxico, este campo está evolucionando cara á automatización, intelixencia e practicidade.

2.1 Aplicación da Tecnoloxía de Internet das Coisas (IoT)

O IoT é considerado a seguinte onda da tecnoloxía da información após os ordenadores e a internet, e foi recoñecido como unha industria estratégica nacional emergente en China, explicitamente integrada no desenvolvemento da rede eléctrica intelixente. O IoT conecta obxectos físicos á internet mediante sensores como RFID, GPS e escáners láser, permitindo a identificación, seguimento, monitorización e xestión intelixente a través do intercambio de información.

Unha arquitectura de IoT para a monitorización da temperatura do equipo eléctrico consta de tres capas: percepción, rede e aplicación.

• Capa de Percepción: Recolle datos de temperatura en tempo real usando sensores (por exemplo, de contacto ou infravermellos) instalados directamente no equipo. Tecnoloxías semafícas de curto alcance como Zigbee, 2.4G ou 433M son usadas para a transmisión de sinais, asegurando a isolación de alta tensión.

• Capa de Rede: Transmite datos entre as capas de percepción e aplicación. Utiliza redes de comunicación de enerxía seguras, fiables e en tempo real, principalmente fibra óptica, complementada por sistemas de portadora de liña de enerxía e microondas dixitais.

• Capa de Aplicación: Procesa, analiza e visualiza datos de temperatura a través de múltiples dispositivos, ofrecendo servizos como alertas de anomalias, análise de tendencias, diagnóstico en liña e compartición de datos a través de plataformas intelixentes.

O IoT permite unha percepción comprehensiva e en tempo real, conectividade fiable e análise de datos intelixente, formando a base para sistemas robustos e escalables de monitorización de temperatura.

2.2 Tecnoloxía de Sensoreo Pasivo – Substituindo a Enerxía de Batería

A maioría dos sensores de temperatura semafícos dependen de baterías, que se atopan con desafíos en entornos de alta tensión, corrente alta e ruido electromagnético. As baterías teñen unha vida útil limitada, requiren substitución frecuente e representan riscos de explosión en condicións de alta temperatura, limitando a fiabilidade e seguridade do sistema.

Para superar estas limitacións, as tecnoloxías de sensoreo pasivo, incluíndo a captación de enerxía de campos eléctricos/magnéticos, potencia RF, gradientes térmicos e ondas acústicas de superficie, están emergindo como a dirección futura. Os sensores pasivos ofrecen claras vantaxes:

• Operación sen manutención durante o ciclo de vida do equipo, mellorando a fiabilidade do sistema

• Sen batería, non hai risco de explosión e monitorización continua de alta temperatura para a detección precoz de fallos;

• A redución do uso de baterías diminúe o impacto ambiental, engadindo valor social.

2.3 Monitorización Integrada de Punto-Línea-Superficie de Temperatura

Esta abordaxe combina diferentes estratexias de monitorización baseándose no tipo e criticialidade do equipo para unha cobertura óptima.

• Monitorización de Punto: Dirixe-se a puntos de calor localizados como contactos de interruptores, barras de bus e articulacións de cables onde a inspección externa é difícil. Os sensores instálanse directamente nestes puntos para a monitorización en tempo real.

• Monitorización de Línea: Centrase en cables de alta tensión en túneles, zanfarranchos ou bandeixas. O sobreaquecemento pode causar incendios e cortes extensos. A sensoreo distribuído de fibra óptica (DTS) é ampliamente usado, ofrecendo aislamento, resistencia á corrosión, tolerancia a altas temperaturas e inmunidade ao ruido electromagnético. O DTS permite un perfil de temperatura continuo e preciso ao longo de toda a lonxitude do cable, con localización precisa de fallos para unha resposta rápida.

Aplicacións Móveis – Monitorización en Tempo Real en Calquera Lugar e En Calquera Momento

Co crecente ancho de banda das redes móveis e os poderosos smartphones e tablets, especialmente na era 4G, as aplicacións móveis converteronse en ferramentas esenciais nas operacións empresariais. A súa mobilidade, comodidade, oportunidade e personalización son ampliamente adoptadas na xestión de utilidades.

A integración de datos de monitorización de equipo en aplicacións móveis a través de internet e redes celulares trae beneficios clave:

• Rompe as limitacións dos sistemas intranet tradicionais, permitindo o acceso en tempo real ao estado do equipo en calquera lugar e en calquera momento;

• Melhora a eficiencia da inspección con características como rexistro dixital, captura de fotos, etiquetado GPS e escaneo de códigos QR, transformando as inspeccións de patrulla nun proceso móbil, dixital e intelixente.

• Durante as emerxencias, o persoal pode localizar rapidamente os fallos, ver datos en tempo real e históricos e responder máis rápido, minimizando a duración e o alcance do corte.

As aplicacións móveis eliminan as barreiras espaciais e temporais, melloran a eficiencia operativa, refórzan a seguridade do equipo e apoian o crecemento sustentable das utilidades.

3. Conclusión

A tecnoloxía de monitorización en liña de estado, especialmente a monitorización de temperatura, é un compoñente central das futuras redes eléctricas intelixentes, axudando ás utilidades a mellorar a seguridade do equipo e o desempeño económico. A medida que a tecnoloxía avanza, a monitorización de temperatura evolucionará cara a solucións comprehensivas, intelixentes e prácticas. A integración con IoT, aplicacións móveis e outras tecnoloxías emergentes definirá a trayectoria futura deste campo.