온라인 온도 모니터링 트렌드가 그리드 안전성 및 유지보수 효율성 향상에 어떻게 기여하는지

전력 시스템은 발전, 송전, 변전소, 배전, 사용자 장비를 포함한 수많은 연결된 구성 요소로 이루어진 대규모 네트워크입니다. 전기 장비의 고장은 예상치 못한 정전과 전력 회사의 재정적 손실을 초래할 뿐만 아니라 소비자에게도 상당한 경제적 피해를 입힐 수 있습니다. 따라서 이러한 장비의 신뢰성과 운용 상태는 전체 전력 시스템의 안정성과 안전성, 그리고 공급업체의 경제적 성과, 전력 품질, 서비스 신뢰성을 직접적으로 결정합니다.

전기 장비의 온라인 모니터링은 수집된 데이터를 분석하는 고급 계산 방법과 결합하여 잠재적인 고장의 조기 감지, 예방 조치, 과학적인 고장 진단 및 상태 기반 유지보수를 지원합니다. 이는 전력 시스템 운용의 신뢰성과 안전성을 향상시키는 데 중요한 역할을 합니다.

온라인 모니터링 기술의 지속적인 발전과 성숙, 그리고 최근 중국 전력 부문에서의 성공적인 적용으로 인해 상태 기반 유지보수가 전통적인 시간 기반 유지보수를 대체하며 필연적인 추세가 되었습니다. 2010년에 중국 국가 그리드 공사는 변전소 장비 온라인 모니터링 시스템 기술 가이드라인을 발표하고 상태 기반 유지보수의 포괄적인 실시를 시작하여 장비의 지능화, 스마트 장치와 기술의 도입, 온라인 안전 경고 및 지능형 장비 모니터링을 목표로 하였습니다.

현재 온라인 모니터링은 주로 변전소의 일차 장비에 집중되며, 다음과 같습니다:

• 용량성 장비: 용량 및 유전 손실 (tanδ)의 온라인 모니터링

• 금속 산화물 서지 방지기: 총 누설 전류 및 저항성 전류의 온라인 모니터링

• 변압기: 절연유의 용해 가스 분석 (DGA), 초고주파 (UHF) 국부방전 (PD), 부싱 PD 및 tanδ, 부하 탭 체인저의 동적 특성의 온라인 모니터링

• GIS: UHF 국부방전 및 습기 (미세 수분) 함량 모니터링

• 스위치기어: 기계적 특성 모니터링 및 SF₆ 가스 밀도 모니터링

1. 전기 장비의 온라인 온도 모니터링의 필요성

온도는 일차 장비의 정상 운용을 나타내는 주요 지표입니다. 전력 장비의 접점은 열 사이클링, 기초 이동, 제조 결함, 환경 오염, 심각한 과부하, 또는 산화 등의 이유로 압착이 느슨해지거나 압력이 부족하거나 접촉 표면이 열화될 수 있습니다. 이러한 문제들은 접촉 저항을 증가시켜 전류가 흐를 때 온도 상승을 초래합니다. 이는 절연 노화를 가속화하고 장비 수명을 줄이며, 심각한 경우 아크 고장, 장비 손상, 확장된 손상, 심지어 화재나 폭발까지 일으킬 수 있습니다. 특히 단락 스위치의 이동 및 고정 접점은 고장률이 높아 안전한 장비 운용에 지속적인 위협이 됩니다.

현재 대부분의 온도 모니터링은 왁스 온도 표시기와 주기적인 적외선 열화상 등 전통적인 방법에 의존하고 있습니다. 이러한 접근법에는 여러 단점이 있습니다:

• 왁스 표시기는 노화와 탈락이 쉽고, 온도 범위가 좁으며, 정확도가 낮고, 수동 읽기가 필요하며, 자동 관리를 지원하지 않습니다;

• 적외선 온도계는 시야 내 측정이 필요하며, 환경 조건에 영향을 받고, 장애물이 있을 때 종종 실패합니다;

• 수동 점검은 노동 집약적이며, 근접성이 필요하여 (안전 위험을 초래할 수 있음) 실시간 능력이 부족합니다;

• 오프라인 모니터링은 온도 추세를 포착하거나 이상을 즉시 감지하지 못합니다.

따라서, 전통적인 오프라인 방법은 효율적이고 안전하며 신뢰성 있는 전력 시스템 운용 요구를 충족하지 못합니다. 실시간 온도 추적, 이상 상태의 즉시 감지, 장비 손상 및 전력 사고 예방을 가능하게 하는 온라인 모니터링 기술이 절실하게 필요합니다. 또한 온라인 온도 모니터링은 상태 모니터링의 범위를 확장하여 상태 기반 유지보수에 필요한 중요한 운영 매개변수를 제공하고, 개별 장비뿐만 아니라 전체 전력 시스템의 안전하고 안정적인 운용에 크게 기여합니다.

2. 전기 장비의 온라인 온도 모니터링 기술 발전 동향

온라인 온도 모니터링 기술은 일반적으로 고급 센서 시스템, 통신 네트워크, 컴퓨터 및 정보 처리, 전문가 분석 시스템, 데이터 저장소를 통합합니다. 기술의 지속적인 발전으로 인해 이 분야는 자동화, 지능화, 실용화 방향으로 진화하고 있습니다.

2.1 사물인터넷 (IoT) 기술의 적용

IoT는 컴퓨터와 인터넷 다음의 새로운 정보 기술의 물결로 간주되며, 중국에서는 국가 전략적 신산업으로 인정받아 스마트 그리드 개발에 명시적으로 통합되었습니다. IoT는 RFID, GPS, 레이저 스캐너와 같은 센서를 통해 물리적 객체를 인터넷에 연결하여 정보 교환을 통해 지능적인 식별, 추적, 모니터링, 관리가 가능합니다.

전기 장비 온도 모니터링을 위한 IoT 구조는 인식, 네트워크, 응용 프로그램 세 가지 계층으로 구성됩니다.

• 인식 계층: 장비에 직접 설치된 센서 (예: 접촉형 또는 적외선형)를 사용하여 실시간 온도 데이터를 수집합니다. Zigbee, 2.4G, 433M 등의 단거리 무선 기술을 사용하여 신호 전송을 수행하며, 고전압 격리를 보장합니다.

• 네트워크 계층: 인식 계층과 응용 프로그램 계층 간의 데이터 전송을 담당합니다. 안전하고 신뢰성 있으며 실시간 전력 통신 네트워크를 사용하며, 주로 광섬유를 사용하며, 전력선 캐리어와 디지털 마이크로파 시스템을 보완적으로 사용합니다.

• 응용 프로그램 계층: 다수의 장치를夸大的说法，根据规则，我需要保持原文的格式和结构，逐字逐句翻译。以下是继续的部分：

• 응용 프로그램 계층: 여러 장치에서 온도 데이터를 처리, 분석, 시각화하여 이상 알림, 트렌드 분석, 온라인 진단, 데이터 공유 등의 서비스를 제공하는 지능형 플랫폼을 통해 제공합니다.

IoT는 종합적이고 실시간적인 인식, 신뢰성 있는 연결, 지능적인 데이터 분석을 가능하게 하여 강력하고 확장 가능한 온도 모니터링 시스템의 기반을 형성합니다.

2.2 패시브 센싱 기술 – 배터리 전원 대체

대부분의 무선 온도 센서는 배터리를 사용하며, 고전압, 고전류, 전자기 노이즈가 많은 환경에서 문제가 발생할 수 있습니다. 배터리는 수명이 제한적이며, 자주 교체해야 하며, 고온 조건에서는 폭발 위험이 있어 시스템의 신뢰성과 안전성을 제한합니다.

이러한 한계를 극복하기 위해 전기/자기장 에너지 수확, RF 전력, 열 경사, 표면 음향파 등을 이용한 패시브 센싱 기술이 미래의 방향으로 부상하고 있습니다. 패시브 센서는 다음과 같은 장점을 제공합니다:

• 장비 수명 동안 유지보수가 필요 없어 시스템의 신뢰성을 향상시킵니다.

• 배터리가 없으므로 폭발 위험이 없고, 초기 고장 감지를 위한 연속적인 고온 모니터링이 가능합니다.

• 배터리 사용량 감소로 환경 영향을 줄이고 사회적 가치를 추가합니다.

2.3 점-선-면 통합 온도 모니터링

이 접근법은 장비 유형과 중요성에 따라 다양한 모니터링 전략을 결합하여 최적의 커버리지를 제공합니다.

• 점 모니터링: 스위치기어 접점, 버스바, 케이블 접속부 등 외부 검사가 어려운 국소적인 핫스팟을 대상으로 합니다. 센서는 이러한 지점에 직접 설치되어 실시간 모니터링을 수행합니다.

• 선 모니터링: 케이블 터널, 트렌치, 트레이 등에서 고전압 전력 케이블을 대상으로 합니다. 과열은 화재와 광범위한 정전을 초래할 수 있습니다. 분산 광 센싱 (DTS)은 광범위하게 사용되며, 절연, 부식 저항, 고온 내구성, 전자기 간섭 면역성을 제공합니다. DTS는 케이블 전체 길이에 걸쳐 연속적이고 정밀한 온도 프로파일링을 가능하게 하며, 정확한 고장 위치를 제공하여 신속한 대응이 가능합니다.

모바일 애플리케이션 – 언제 어디서나 실시간 모니터링

모바일 네트워크 대역폭의 증가와 강력한 스마트폰 및 태블릿, 특히 4G 시대의 도래로 인해 모바일 앱은 기업 운영에서 필수 도구가 되었습니다. 그들의 이동성, 편리성, 시의성, 개인화는 유틸리티 관리에서 널리 채택되고 있습니다.

인터넷과 셀룰러 네트워크를 통해 장비 모니터링 데이터를 모바일 앱에 통합하면 다음과 같은 주요 이점이 있습니다:

• 전통적인 인트라넷 시스템의 한계를 깨고, 언제 어디서나 장비 상태를 실시간으로 확인할 수 있게 합니다.

• 디지털 로깅, 사진 캡처, GPS 태그, QR 코드 스캔 등의 기능을 통해 점검 효율성을 향상시키며, 순찰 점검을 모바일, 디지털, 지능적인 프로세스로 변화시킵니다.

• 비상 상황에서 직원은 고장을 신속히 찾을 수 있으며, 실시간 및 과거 데이터를 확인하고 더 빠르게 대응하여 정전 시간과 범위를 최소화할 수 있습니다.

모바일 앱은 공간적, 시간적 제약을 제거하여 운영 효율성을 향상시키고, 장비 안전성을 강화하며, 지속 가능한 유틸리티 성장을 지원합니다.

3. 결론

온라인 상태 모니터링 기술, 특히 온도 모니터링은 미래의 스마트 그리드의 핵심 구성 요소로, 유틸리티가 장비의 안전성과 경제적 성과를 개선하는 데 도움이 됩니다. 기술의 발전에 따라 온도 모니터링은 종합적이고 지능적이며 실용적인 솔루션으로 발전할 것입니다. IoT, 모바일 애플리케이션, 기타 새로운 기술과의 통합은 이 분야의 미래 궤도를 정의할 것입니다.