Hogyan javítja a hálózati biztonságot és karbantartási hatékonyságot az online hőmérséklet-monitorozás trendjei

Egy energiarendszer egy nagy léptékű hálózat, amely számos összekapcsolt komponensből áll, beleértve a termelést, átvezetést, alátámasztást, elosztást és végfelhasználói felszereltséget. Az elektromos berendezések kifailleslései nem csak váratlan leállásokhoz és pénzügyi veszteségekhez vezethetnek az energiaüzemek számára, de jelentős gazdasági károkat is okozhatnak a fogyasztók számára. Ezért ezek a berendezések megbízhatósága és működési állapota közvetlenül határozza meg az egész energiarendszer stabilitását és biztonságát, valamint az üzemeltetők gazdasági teljesítményét, energia minőségét és szolgáltatásának megbízhatóságát.

Az elektromos berendezések online monitorozása, amelyet haladólagos számítási módszerekkel kombinálva elemzik a gyűjtött adatokat, lehetővé teszi a potenciális hibák korai felismerését, elősegíti a megelőző intézkedéseket, és támogatja a tudományos hibaállapot-diagnosztikát és állapotfolyamatos karbantartást. Ez kulcsszerepet játszik az energiarendszer működésének megbízhatóságának és biztonságának növelésében.

A folyamatos fejlődés és éretté válása mellett az online monitorozási technológiák sikeres alkalmazása Kínában az elmúlt években, az időalapú karbantartást helyettesítő állapotfolyamatos karbantartás egyre inkább kivitelezhetővé válik. Már 2010-ben a Kínai Állami Hálózati Vállalat kiadta az Alátámasztási Berendezékek Online Monitorozási Rendszerének Technikai Irányelveit, és kezdte a feltételek alapján történő karbantartás átfogó végrehajtását, a cél az, hogy növelje a berendezések intelligenciáját, előmozdítja a smart eszközöket és technológiákat, valamint elérje az online biztonsági figyelmeztetéseket és intelligens berendezésmonitorozást.

Jelenleg az online monitorozás elsősorban a főbb alátámasztási berendezésekre koncentrál:

• Kapacitív berendezések: kapacitás és dielektrikus veszteség (tanδ) online monitorozása

• Fémoxigén impulzusszabályozók: teljes lecsökkentési áram és ellenállási áram online monitorozása

• Transzformátorok: izoláló olajban oldódó gáz elemzés (DGA), ultra magas frekvenciás (UHF) részleges kifutás (PD), csöpp PD és tanδ, valamint az on-load tap changerek dinamikus jellemzőinek online monitorozása

• GIS: UHF részleges kifutás és nedvesség (mikro-víz) tartalom monitorozása

• Kapcsolók: mechanikai jellemzők monitorozása és SF₆ gáz sűrűség monitorozása

1. Az Elektromos Berendezések Online Hőmérséklet-Monitorozásának Szükségessége

A hőmérséklet a főberendezések normális működésének kulcsfontosságú mutatója. A tápellátási berendezések csatlakozási pontjai megszorult nyomás, elégtelen nyomás vagy a kapcsolófelületek romlása miatt, például hőciklusok, alaprajz eltérések, gyártási hibák, környezeti szennyezés, súlyos túltöltés vagy oxidáció következtében, emelkedhet a kapcsolási ellenállás, ami áramáthaladás esetén hőmérséklet-emelkedéshez vezethet. Ez gyorsítja az izoláció öregedését, csökkenti a berendezések élettartamát, súlyos esetekben pedig ívhibákat, berendezéskárosodást, kiterjedt károkat, vagy akár tűz és robbanás kialakulását eredményezheti, különösen a kapcsolók mozgó és rögzített kapcsolópontjain, ahol a hibaráta magas. Mindezek állandó fenyegetést jelentenek a berendezések biztonságos működésére nézve.

Jelenleg a legtöbb hőmérséklet-monitorozás hagyományos módszerekre, mint például a bádminton hőmutatók és rendszeres infravörös hőmérséklet-mérés, támaszkodik. Ezek a megoldások több hátránytaladosnak bizonyulhatnak:

• A bádminton hőmutatók régen szárazodhatnak és lehetszakadhatnak, szűk hőmérsékleti tartományuk van, alacsony pontosságuk van, manuálisan kell beolvasni őket, és nem támogatják az automatizált kezelést;

• Az infravörös hőmérők látószög alapján mérnek, a környezeti körülmények befolyásolják őket, és gyakran meghibásodnak, ha zavaró tényezők vannak;

• A manuális ellenőrzések sok munkaigényesek, közel kell lenni (ami biztonsági kockázatot jelent), és nem valós idejűek;

• Az offline monitorozás nem képes hőmérsékleti trendeket követni vagy időben anomáliákat észlelni.

Így a hagyományos offline módszerek már nem felelnek meg a hatékony, biztonságos és megbízható energiarendszer működtetési igényeinek. Szükség van olyan online monitorozási technológiákra, amelyek lehetővé teszik a hőmérséklet valós idejű követését, a rendellenességek időben történő észlelését, és a berendezések károsodásának és energia-balesetek elkerülését. Továbbá az online hőmérséklet-monitorozás kiterjeszti az állapotmonitorozás területét, és létfontosságú működési paramétereket nyújt az állapotfolyamatos karbantartáshoz, jelentősen hozzájárulva az egyedi berendezések és az egész energiarendszer biztonságos és stabil működéséhez.

2. Az Elektromos Berendezékek Online Hőmérséklet-Monitorozási Technológiájának Fejlesztési Tendenciái

Az online hőmérséklet-monitorozási technológia általában haladólagos érzékelőrendszerek, kommunikációs hálózatok, számítógép és információfeldolgozás, szakértői elemző rendszerek, és adattárolók integrációját foglalja magában. Folyamatos technológiai fejlődés során ez a terület automatizált, intelligens és praktikus irányba fejlődik.

2.1 Az Internet of Things (IoT) Technológia Alkalmazása

Az IoT a számítógépek és az internet után következő információs technológiai hullám, és Kínában országos stratégiai új iparágként ismert, explicit módon integrálva a smart grid fejlesztésbe. Az IoT fizikai objektumokat csatlakoztat az internethez RFID, GPS, és lázerszkennerek segítségével, lehetővé téve az intelligens azonosítást, követést, monitorozást és kezelést információcsere révén.

Az elektromos berendezések hőmérséklet-monitorozására szolgáló IoT architektúra három rétegből áll: érzékelő, hálózati és alkalmazási réteg.

• Érzékelő Réteg: Valós idejű hőmérsékleti adatokat gyűjt az eszközökön közvetlenül telepített érzékelők (például kontakt vagy infravörös típusú) használatával. Rövidtávú ingyenes rádiótechnológiák, mint a Zigbee, 2.4G, vagy 433M, használják a jelátvitelt, biztosítva a magfeszültség-elkülönítést.

• Hálózati Réteg: Adatokat továbbít az érzékelő és alkalmazási rétegek között. Biztonságos, megbízható és valós idejű energiakommunikációs hálózatokat használ, elsősorban szerszámoptikai, kiegészítve villamos hálózaton alapuló és digitális mikrohullám rendszerekkel.

• Alkalmazási Réteg: Feldolgozza, elemzi és vizualizálja a hőmérsékleti adatokat több eszközön, szolgáltatásokat nyújt, mint például anomália-figyelmeztetések, trendelemzés, online diagnosztika, és adatmegosztás intelligens platformokon keresztül.

Az IoT lehetővé teszi a komplex, valós idejű észlelés, megbízható kapcsolatokat, és intelligens adatelemzést, formálva erős és méretezhető hőmérséklet-monitorozási rendszereket.

2.2 Paszív Érzékelő Technológia – Akkumulátor-helyettesítés

A legtöbb vezeték nélküli hőmérséklet-érzékelő akkumulátorokra támaszkodik, amelyek kihívásokkal találkoznak magfeszültség, nagy áram, és elektromágneses zaj miatt. Az akkumulátorok korlátozott élettartamuk miatt gyakran cserélendőek, és meleg körülmények között robbanási kockázatot jelentenek, ami korlátozza a rendszer megbízhatóságát és biztonságát.

Ezen korlátok felülmúlására paszív érzékelő technológiák, mint például az elektrikus/mágneses mezőkből, RF energiából, hőgradiensből, és felületi akusztikus hullámokból történő energia beszerzés, jelenleg fejlődnek. A paszív érzékelők nyilvánvaló előnyökkel bírnak:

• Karbantartásmentes működés a berendezések életciklusán keresztül, javítva a rendszer megbízhatóságát

• Nincs akkumulátor, tehát nincs robbanási kockázat, és folyamatos melegebb hőmérsékletű monitorozás a korai hiba észlelése érdekében;

• Az akkumulátor-használat csökkentése csökkenti a környezeti hatást, hozzájárulva a társadalmi értékekhez.

2.3 Pont-Vonal-Terület Integrált Hőmérséklet-Monitorozás

Ez a megközelítés különböző monitorozási stratégiákat kombinál a berendezések típusa és kritikussága alapján optimális lefedettség érdekében.

• Pont Monitorozás: Lokális forró pontok, mint például a kapcsolókapcsolók, buszkonduktorok, és kábelkapcsolók, ahol a külső ellenőrzés nehéz. Az érzékelőket közvetlenül ezekre a pontokra telepítik a valós idejű monitorozáshoz.

• Vonal Monitorozás: Fókusz a magfeszültségű kábelekre kábel alagút, csatorna, vagy keretben. A túlmelegedés tűz és széles körű leállásokat okozhat. A disztribuált optikai szál-érzékelés (DTS) széles körben használatos, amely izolációt, ruggalmasságot, melegebb hőmérsékletű toleranciát, és elektromágneses zavarok elleni immunizálást nyújt. A DTS lehetővé teszi a pontos hőmérsékleti profil készítését a teljes kábel hosszán, pontos hibahelyzetekkel gyors reagáláshoz.

Mobilalkalmazások – Bárhol, Bármikor Valós Idejű Monitorozás

A mobilhálózatok sávszélességének növekedésével, és a hatékony smartphone-ök és tabletek, különösen a 4G korban, a mobilalkalmazások létfontosságú eszközövé váltak a vállalati működésben. A mobilitás, kényelmes használhatóság, időben való elérhetőség, és személyre szabhatóság széles körben elfogadott a szolgáltatók kezelésében.

Az eszközök monitorozási adatainak integrálása a mobilalkalmazásokba az internet és a mobilhálózatok segítségével hoz létre kulcsfontosságú előnyöket:

• Megszünteti a hagyományos intranet rendszerek korlátait, lehetővé téve a berendezések állapotának valós idejű elérését bármikor, bárhol;

• Növeli az ellenőrzés hatékonyságát digitális naplózás, fénykép készítés, GPS-címke, és QR-kód beolvasás funkcióival, átalakítva a patrollálást egy mobil, digitális és intelligens folyamatává.

• Vészhelyzetekben a személyzet gyorsan megtalálhatja a hibákat, megtekintheti a valós idejű és történelmi adatokat, és gyorsabban reagálhat, minimalizálva a leállás időtartamát és terjedelmét.

A mobilalkalmazások megszüntetik a térbeli és időbeli korlátokat, javítják a működési hatékonyságot, növelik a berendezések biztonságát, és támogatják a fenntartható szolgáltatói növekedést.

3. Összefoglalás

Az online állapotmonitorozási technológia, különösen a hőmérséklet-monitorozás, a jövőbeli smart grid alapvető összetevője, amely segít a szolgáltatóknak javítani a berendezések biztonságát és gazdasági teljesítményét. A technológia fejlődésével a hőmérséklet-monitorozás egyre teljesebb, intelligensebb és praktikusabb megoldások felé fejlődik. Az IoT, mobilalkalmazások, és más új technológiák integrációja meghatározza ezen terület jövőbeli irányát.