Kako online nadzor temperature unaprijeđuje sigurnost mreže i učinkovitost održavanja

Energetski sustav je veliki mrežni sustav sastavljen od mnogo povezanih komponenti, uključujući proizvodnju, prijenos, podstanice, distribuciju i opremu krajnjih korisnika. Pogreške u električnoj opremi mogu ne samo dovesti do neočekivanih ispadanja i finansijskih gubitaka za energetske poduzeća, već također uzrokovati značajnu ekonomsku štetu potrošačima. Stoga direktno određuju pouzdanost i radne stanje tih uređaja stabilnost i sigurnost cijelog energetskog sustava, kao i ekonomski učinak, kvaliteti struje i pouzdanost usluge pružatelja.

Online nadzor električne opreme, kombiniran s naprednim računalnim metodama za analizu prikupljenih podataka, omogućuje rano otkrivanje potencijalnih grešaka, olakšava preventivne mjere i podržava znanstvenu dijagnozu grešaka i održavanje na temelju stanja. To igra ključnu ulogu u poboljšanju pouzdanosti i sigurnosti operacija energetskog sustava.

S neprestanim napretkom i zrelosti tehnologija online nadzora, uz uspješne primjene u kineskom sektoru energije u posljednjih godina, održavanje na temelju stanja postaje neizbiven trend koji postepeno zamjenjuje tradicionalno vremensko održavanje. Još 2010. godine, Državna mrežna korporacija Kine izdala je Tehnička smjernica za sustave online nadzora opreme podstanica i započela je cjelovitu implementaciju održavanja na temelju stanja, s ciljem poboljšanja inteligencije opreme, promicanja pametnih uređaja i tehnologija, te postizanja online sigurnosnih upozorenja i pametnog nadzora opreme.

Trenutno, online nadzor se uglavnom fokusira na primarnu opremu u podstanicama, uključujući:

• Kondenzativna oprema: online nadzor kapacitance i dielektričnog gubitka (tanδ)

• Metaloksidni ograničivači naponih talasa: online nadzor ukupnog strujnog toka i otpornog toka

• Transformatori: online nadzor analize dizolviranih plinova (DGA) u izolacijskom ulju, ultra visokofrekventnog (UHF) djelomičnog razmaka (PD), PD i tanδ buševe, te dinamičkih karakteristika preklapača pod opterećenjem

• GIS: UHF djelomični razmak i nadzor vlage (mikro-vode) sadržaja

• Prekidači: nadzor mehaničkih karakteristika i gustoće SF₆ plina

1. Nužnost online nadzora temperature električne opreme

Temperatura je ključni pokazatelj normalnog rada primarne opreme. Spojne točke u električnoj opremi mogu patiti od slabe kompresije, nedostatka tlaka ili degradacije površine kontakta zbog termičkog ciklusa, pomaka temelja, proizvodnih defekata, zagađenja okruženja, teškog preopterećenja ili oksidacije. Ovi problemi povećavaju otpornost kontakta, što dovodi do porasta temperature kada protiče struja. To ubrzava staranje izolacije, smanjuje životnu vrijednost opreme, a u težim slučajevima može dovesti do nastanka lukovitih grešaka, spaljivanja opreme, širenja štete, čak i požara i eksplozija, posebno na pokretnim i fiksnim kontaktima prekidača, gdje su stopa pogrešaka visoka. Sve ovo stvaraju stalne prijetnje sigurnom radu opreme.

Trenutno, većina nadzora temperature oslanja se na tradicionalne metode poput indikatora temperature voska i periodičke infracrvene termografije. Ove pristupe imaju nekoliko nedostataka:

• Indikatori voska podložni su starenju i odvajanju, imaju uski raspon temperatura, nisu precizni, zahtijevaju ručno čitanje i ne mogu podržavati automatizirano upravljanje;

• Infracrveni termometri zahtijevaju direktnu vidljivost, ovisne su o okolišnim uvjetima i često ne funkcioniraju kada su preprečeni;

• Ručni pregledi su trudno intenzivni, zahtijevaju blisku bližinu (što predstavlja rizik za sigurnost) i nedostaju u realnom vremenu;

• Offline nadzor ne može uhvatiti trendove temperature ili otkriti anomalije na vrijeme.

Stoga više tradicionalne offline metode ne zadovoljavaju potrebe učinkovitog, sigurnog i pouzdanog rada energetskog sustava. Postoji nuzda za tehnologijama online nadzora koje omogućuju praćenje temperature u realnom vremenu, pravočasno otkrivanje nepravilnosti i sprečavanje oštećenja opreme i električnih nesreća. Također, online nadzor temperature proširuje obim nadzora stanja, pružajući ključne operativne parametre za održavanje na temelju stanja i značajno doprinoseći sigurnom i stabilnom radu pojedinačne opreme i cijelog energetskog sustava.

2. Razvojni trendovi tehnologije online nadzora temperature električne opreme

Tehnologija online nadzora temperature tipično integriše napredne sustave senzora, komunikacijske mreže, računarske i informacijske obrade, ekspertne sisteme analize i repozitorije podataka. S neprestanim napretkom tehnologije, ova područja evoluiraju prema automatizaciji, inteligenciji i praktičnosti.

2.1 Primjena Interneta stvari (IoT) tehnologije

IoT smatra se sljedećom valicom informacijske tehnologije nakon računala i interneta, i prepoznat je kao nacionalno strateška nove industrije u Kini, eksplicitno integriran u razvoj pametnog mrežnog sustava. IoT povezuje fizičke predmete s internetom putem senzora poput RFID-a, GPS-a i laserskih skenera, omogućujući pametnu identifikaciju, praćenje, nadzor i upravljanje putem razmjene informacija.

Arhitektura IoT za nadzor temperature električne opreme sastoji se od tri sloja: percepcija, mreža i aplikacija.

• Sloj percepcije: prikuplja podatke o temperaturi u realnom vremenu pomoću senzora (poput kontaktnih ili infracrvenih) instaliranih direktno na opremu. Za prijenos signala koriste se kratki-dosegove bezžične tehnologije poput Zigbee, 2.4G ili 433M, osiguravajući visokonaponsku izolaciju.

• Sloj mreže: prenosi podatke između slojeva percepcije i aplikacije. Koristi sigurne, pouzdane i u realnom vremenu mreže za komunikaciju struje, uglavnom vlaknasta optika, dopunjene mrežama nosača struje i digitalnim mikrotalasnim sustavima.

• Sloj aplikacije: obrađuje, analizira i vizualizira podatke o temperaturi na više uređaja, pružajući usluge poput upozorenja o anomalijama, analiza trendova, online dijagnoza i dijeljenja podataka putem pametnih platformi.

IoT omogućuje kompleksnu, u realnom vremenu svjest, pouzdanu povezanost i pametnu analizu podataka, formirajući temelj za robustne i skalabilne sustave nadzora temperature.

2.2 Pasivna tehnologija senziranja – Zamjena baterijskoj snazi

Većina bežičnih senzora temperature ovisi o baterijama, koje su izazov u visokonaponskim, visokostrujnim i elektromagnetski bučnim okruženjima. Baterije imaju ograničen vijek trajanja, zahtijevaju česte zamjene i predstavljaju rizik od eksplozije u visokotemperaturnim uvjetima, ograničavajući pouzdanost i sigurnost sustava.

Da bi se prevazišli ovi ograničenja, pasivne tehnologije senziranja, uključujući održavanje energije iz električnih/magnetskih polja, RF snage, termalnih gradijenta i površinskih akustičkih valova, pojavljuju kao buduća orijentacija. Pasivni senzori nude jasne prednosti:

• Bezodržavanje tijekom životnog vijeka opreme, poboljšavajući pouzdanost sustava

• Bez baterije nema rizika od eksplozije i kontinuiranog visokotemperaturnog nadzora za rano otkrivanje grešaka;

• Smanjena upotreba baterija smanjuje utjecaj na okoliš, dodavajući društvenu vrijednost.

2.3 Integrirani nadzor temperature tačka-linija-ploha

Ovaj pristup kombinira različite strategije nadzora na temelju vrste i važnosti opreme za optimalno pokrivanje.

• Nadzor tačke: cilja lokalizirane točke toplote poput kontakata prekidača, busbarova i spojeva kabela gdje je vanjski pregled težak. Senzori su instalirani direktno na tim točkama za nadzor u realnom vremenu.

• Nadzor linije: fokusira se na visokonaponske kabelske tunelove, kanale ili druge strukture. Pregrjevanje može dovesti do požara i širokog ispadanja. Šire se koristi distribuirano optičko vlakno senziranje (DTS), koje pruža izolaciju, odpornost na koroziju, visoku temperaturu i imunitet na elektromagnetsko smetnje. DTS omogućuje kontinuiran, precizan profil temperature duž cijele duljine kabela, s točnom lokacijom grešaka za brzi odgovor.

Mobilne aplikacije – Nadzor u realnom vremenu bilo gdje, bilo kada

S povećanjem propusnosti mobilnih mreža i moćnih pametnih telefona i tableta, posebno u dobi 4G, mobilne aplikacije postaju ključne alate u operacijama poduzeća. Njihova mobilnost, ugodnost, pravočasnost i personalizacija su široko prihvaćene u upravljanju strujom.

Integracija podataka o nadzoru opreme u mobilne aplikacije putem interneta i mobilnih mreža donosi ključne prednosti:

• Prolamaju ograničenja tradicionalnih intranet sustava, omogućujući pristup statusu opreme u realnom vremenu bilo gdje, bilo kada;

• Poboljšavaju učinkovitost pregleda značajkama poput digitalnog bilježenja, snimanja fotografija, označavanja GPS-om i skeniranja QR koda, pretvarajući patrolne pregleda u mobilni, digitalni i pametan proces.

• Tijekom hitnih situacija, osoblje može brzo locirati greške, pregledati podatke u realnom vremenu i povijesne, te brže reagirati, smanjujući trajanje i opseg ispadanja.

Mobilne aplikacije eliminiraju prostorne i vremenske barijere, poboljšavaju učinkovitost operacija, unapređuju sigurnost opreme i podržavaju održivi rast strujnih poduzeća.

3. Zaključak

Online tehnologija nadzora stanja, posebno nadzor temperature, jest ključni dio budućih pametnih mreža, pomažući strujnim poduzećima da poboljšaju sigurnost opreme i ekonomski učinak. S napretkom tehnologije, nadzor temperature će se razvijati prema kompleksnim, pametnim i praktičnim rješenjima. Integracija s IoT, mobilnim aplikacijama i drugim novim tehnologijama definirat će buduću trajektoriju ovog područja.