Kā tiešsaistes temperatūras uzraudzības tendences uzlabo tīkla drošību un uzturēšanas efektivitāti

Elektroenerģijas sistēma ir lielā mēroga tīkls, kas sastāv no daudzām savstarpēji saistītām komponentēm, tostarp ražošanas, pārnesanas, pārvadātavu, piegādes un galapārdevēju iekārtām. Elektrotehniskās iekārtes kļūdas var ne tikai izraisīt neparedzamas atslēgšanas un finanšu zaudējumus elektrosistēmu operatoriem, bet arī radīt nozīmīgu ekonomisko kaitējumu patērētājiem. Tādēļ, šo iekāru uzticamība un darbības stāvoklis tieši nosaka veselā elektrotīkla stabilitāti un drošību, kā arī enerģijas piegādes kvalitāti un pakalpojumu uzticamību.

Elektrotehnisko iekāru tiešsaistes monitorings, kombinēts ar pašreizējiem datus analizējošiem metodiem, ļauj agrīni identificēt potenciālas kļūdas, veicina preventīvus pasākumus un atbalsta zinātnisku kļūdu diagnosticēšanu un stāvokļa balstītu uzturēšanu. Tas spēlē būtisku lomu, lai palielinātu elektrotīklu operāciju uzticamību un drošību.

Ar tiešsaistes monitoringa tehnoloģiju nepārtraukto progresu un pilnveidošanos, kā arī to veiksmīgo piemērošanu Ķīnas elektrosistēmu nozarē pēdējos gados, stāvokļa balstītais uzturēšanas process ir gandrīz pilnībā aizvietojis tradicionālo laika balstīto uzturēšanas procesu un kļuvis par neizbēgamo tendenci. Jau 2010. gadā Ķīnas Valsts tīkla korporācija publicēja Tehniskos rādītājus par pārvadātavu iekāru tiešsaistes monitoringa sistēmām un sāka visaptverošu stāvokļa balstītas uzturēšanas procesa ieviešanu, mērķinot palielināt iekāru intelektualitāti, veicināt saprātīgas iekāres un tehnoloģijas, un sasniegt tiešsaistes drošības brīdinājumus un intelektuālu iekāru monitoringu.

Pašlaik tiešsaistes monitoringam galvenokārt pievēršas pārvadātavu primārām iekārtām, tostarp:

• Kondensatoru iekārtas: kapacitances un dielektriskās zudumu (tanδ) tiešsaistes monitoringa

• Metāla oksīda impulsdempferi: kopējā lejkājamā strāvas un pretspīdīgā strāvas tiešsaistes monitoringa

• Transformatori: izolējošā ūdens tiešsaistes analīze (DGA), ultrarotā frekvence (UHF) daļējās izplūdes (PD), vāka PD un tanδ, kā arī dinamiskās īpašības slodzes mainīšanas aparatūrā

• GIS: UHF daļējās izplūdes un mitruma (mikroudens) satura monitoringa

• Pārslēguma iekārtas: mehānisko rakstura monitoringa un SF₆ gāzes blīpuma monitoringa

1. Elektrotehnisko iekāru tiešsaistes temperatūras monitoringa nepieciešamība

Temperatūra ir galvenais rādītājs par primāro iekāru normālo darbību. Enerģijas iekāru savienojuma punktos var notikt nestabilitāte, nepietiekama spiediena trūkums vai kontaktu virsmu degenerācija, jo īpaši dēļ termiskajiem cikliem, pamatu nobīdēm, ražošanas defektiem, vides piesārņojumiem, smagām pārmērībām vai oksidācijai. Šie jautājumi palielina kontaktu pretestību, kas, kad strāva plūst, izraisa temperatūras pieaugumu. Tas paātrina izolācijas novecošanu, samazina iekāru ilgumu un, smagākos gadījumos, var izraisīt loks, iekāru sagriešanos, plašāku kaitējumu, pat ugunsgrēkus vai explosions — īpaši atslēgšanas iekāru kustīgos un fiksētos kontaktos, kurus raksturo augsts kļūdu skaits. Visi šie faktori pastāvīgi draud drošai iekāru darbībai.

Pašlaik lielākā daļa temperatūras monitoringa balstās uz tradicionālajām metodēm, piemēram, vaļa temperatūras indikatoriem un periodiskiem infrasarkanās gaismas termografijas mērījumiem. Šīs metodes ir saistītas ar vairākiem trūkumiem:

• Vaļa indikatori ir nospiedīgi un viegli atdalāmi, ir īss temperatūras diapazons, zema precizitāte, prasa manuālu lasīšanu un nevar atbalstīt automatizētu pārvaldību;

• Infrasarkanie termometri prasa redzami mērījumu, tiek ietekmēti vides apstākļiem un bieži neizdodies, ja tiek bloķēti;

• Manuālie pārbaudes ir darbaspēka intensīvi, prasa tuvu attālumu (raujot drošības riskus) un trūkst reāllaika spējas;

• Bezsaistes monitoringa nevar uztvert temperatūras tendences vai laicīgi identificēt anomalijas.

Tādēļ, tradicionālās bezsaistes metodes vairs neatbilst efektīvām, drošām un uzticības elektrosistēmu operācijām. Ir steidzami nepieciešamas tiešsaistes monitoringa tehnoloģijas, kas ļauj reāllaika temperatūras sekot, laicīgi identificēt neatbilstības, un novērst iekāru kaitējumu un enerģijas negadījumus. Turklāt tiešsaistes temperatūras monitoringa paplašina stāvokļa monitoringa jomu, sniedzot svarīgus darbības parametrus stāvokļa balstītam uzturēšanam un ievērojami ieguldījot gan individuālo iekāru, gan veselā elektrotīkla drošai un stabili darbībai.

2. Elektrotehnisko iekāru tiešsaistes temperatūras monitoringa tehnoloģijas attīstības tendences

Tiešsaistes temperatūras monitoringa tehnoloģija parasti integrē pašreizējās sensoru sistēmas, sakaru tīklus, datoru un informācijas apstrādes sistēmas, eksperta analīzes sistēmas un datu krājumus. Ar tehnoloģisko progresu šī nozare evolucē uz automātizāciju, intelektualitāti un praktiskumu.

2.1 Ierobežoto lietu tehnoloģijas (IoT) pielietošana

IoT tiek uzskatīts par nākamās informācijas tehnoloģijas vilni pēc datoriem un interneta, un tas ir atzīts par valsts stratēģisko jauno nozari Ķīnā, kas tieši integrēts saprātīgajā tīklā. IoT savieno fiziskos objektus ar internetu, izmantojot sensorus, piemēram, RFID, GPS un lazeru skenerus, ļaujot intelektuālu identifikāciju, izsekoti, monitoringu un pārvaldību caur informācijas apmaiņu.

Elektrotehnisko iekāru temperatūras monitoringa IoT arhitektūra sastāv no trim slāņiem: uztveres, tīkla un lietojuma.

• Uztveres slānis: Izmanto sensorus (piemēram, kontaktus vai infrasarkanās gaismas tipus), kas tiek instalēti tieši uz iekārtām, lai iegūtu reāllaika temperatūras datus. Īsas attāluma bezvadu tehnoloģijas, piemēram, Zigbee, 2.4G vai 433M, tiek izmantotas signālu pārraidīšanai, nodrošinot augstā sprieguma izolāciju.

• Tīkla slānis: Pārraida datus starp uztveres un lietojuma slāņiem. Tiek izmantoti droši, uzticami un reāllaika enerģijas sakaru tīkli, galvenokārt šķidroceļu, papildināti ar enerģijas līnijas nosūtīšanas un digitālajiem mikroviļņu sistēmām.

• Lietojuma slānis: Apstrādā, analizē un vizualizē temperatūras datus vairākās iekārās, piedāvājot pakalpojumus, piemēram, anomaliju brīdinājumus, tendenču analīzi, tiešsaistes diagnosticēšanu un datu dalīšanos caur intelektuālajām platformām.

IoT ļauj pilnīgu, reāllaika uztveri, uzticamu savienojumu un intelektuālu datu analīzi, veidojot stabilu un mērenu temperatūras monitoringa sistēmu pamatu.

2.2 Pasīvā sensoru tehnoloģija — akumulatoru aizvietošana

Lielākā daļa bezvadu temperatūras sensoru balstās uz akumulatoriem, kas saskaras ar izaicinājumiem augstā sprieguma, liela strāvas un elektromagnētiski trokšņainās vidē. Akumulatori ir ierobežota ilguma, prasa biežu aizvietošanu un rada eksplodēšanas risku augstās temperatūras apstākļos, ierobežojot sistēmas uzticamību un drošību.

Lai pārvarētu šos ierobežojumus, pasīvās sensoru tehnoloģijas, tostarp energijas nogādāšana no elektriskā/magnetiskā lauka, RF enerģijas, termiskā grādienta un virsma akustiskās viļņa, kļūst par nākotnes virzieniem. Pasīvie sensori piedāvā skaidrus priekšrocības:

• Apkope nav nepieciešama iekāru dzīves laikā, uzlabojot sistēmas uzticamību

• Nav akumulatora, tādējādi nav eksplodēšanas riska un nepārtraukts augstā temperatūras monitoringa, lai laicīgi identificētu kļūdas;

• Samazināta akumulatoru izmantošana samazina vides ietekmi, pievienojot sociālo vērtību.

2.3 Punkts-Līnija-Puslode Integrēta Temperatūras Monitoringa

Šis pieejas kombinē dažādas monitoringa stratēģijas, balstoties uz iekāru tipu un kritiskumu, lai nodrošinātu optimālu aprīkojumu.

• Punkts Monitoringa: Mērķis ir lokalizētas karstās vietas, piemēram, pārslēguma iekārtu kontakti, šķidriniekus un kabeļu savienojumus, kur ārējā inspekcija ir grūta. Sensori tiek instalēti tieši šajās vietās, lai nodrošinātu reāllaika monitoringu.

• Līnija Monitoringa: Fokusējas uz augstā sprieguma enerģijas kabeļiem kabeļu tunelēs, grezņos vai klājumos. Pārsiltums var izraisīt ugunsgrēkus un plašus atslēgšanas. Platībā izplatītā optiskā kabeļa sensora (DTS) izmantošana ir plaši izplatīta, piedāvājot izolāciju, korozijas pretdarbību, augstā temperatūras izturību un nemainīgumu pret elektromagnētiskajām iedarbībām. DTS ļauj nepārtrauktu, precīzu temperatūras profilēšanu pa visu kabeļa garumu, ar precīzu kļūdas atrašanu, lai ļautu ātru reakciju.

Mobilie Lietotnes — Reāllaika Monitoringa Jūsu Rīkā

Ar mobilā tīkla platuma palielināšanos un spēcīgāku smartphonu un planšetdatoru izmantošanu — īpaši 4G erā — mobilo lietotņu kļūst par būtiskiem rīkiem uzņēmumu operācijās. Viņu mobilitāte, izmantošanas vieglums, laicīgums un personalizācija ir plaši pieņemtas enerģijas pārvaldībā.

Iekārtu monitoringa datu integrācija mobilajās lietotnēs caur interneta un mobilajiem tīkliem nodrošina galvenās priekšrocības:

• Atbrīvo no tradicionālo intranet sistēmu ierobežojumiem, ļaujot reāllaika piekļuvi iekāru statusam jebkurā laikā un vietā;

• Palielina inspekcijas efektivitāti ar funkcijām, piemēram, digitālām žurnālām, fotoattēlu uzņemšanu, GPS marķēšanu un QR koda skenēšanu, transformējot patruļu inspekcijas par mobīlu, digitālu un intelektuālu procesu.

• Nodrošina, ka personāls var ātri atrast kļūdas, skatīt reāla un vēsturisko datus un reaģēt ātrāk, samazinot atslēgšanas laiku un apmēru.

Mobilās lietotnes izbeidz telpiskos un laika barjeras, uzlabo operāciju efektivitāti, palielina iekāru drošību un atbalsta ilgtspējīgu enerģijas operatoru izaugsmi.

3. Secinājumi

Tiešsaistes stāvokļa monitoringa tehnoloģija — īpaši temperatūras monitoringa — ir nākotnes saprātīgajā tīklā galvenā sastāvdaļa, palīdzot enerģijas operatoriem uzlabot iekāru drošību un ekonomisko efektivitāti. Ar tehnoloģisku progresu, temperatūras monitoringa attīstīsies uz pilnīgu, intelektuālu un praktisku risinājumu. Integrācija ar IoT, mobilajām lietotnēm un citām jaunām tehnoloģijām definēs šīs nozares nākotnes trajektoriju.