Sistem kuasa adalah rangkaian berskala besar yang terdiri daripada banyak komponen yang saling berkaitan, termasuk penjanaan, penghantaran, substesen, pengagihan, dan peralatan pengguna akhir. Kegagalan dalam peralatan elektrik tidak hanya boleh menyebabkan gangguan tak terduga dan kerugian kewangan kepada syarikat-syarikat tenaga, tetapi juga boleh menyebabkan kerosakan ekonomi yang signifikan kepada pengguna. Oleh itu, kebolehpercayaan dan status operasi peralatan-peralatan ini secara langsung menentukan kestabilan dan keselamatan keseluruhan sistem kuasa, serta prestasi ekonomi, kualiti bekalan, dan kebolehpercayaan perkhidmatan penyedia tenaga.
Pemantauan dalam talian peralatan elektrik—dipelbagaikan dengan kaedah-kaedah pengkomputeran canggih untuk menganalisis data yang dikumpulkan—membuatkan pengesanan awal kemungkinan kerosakan, memudahkan tindakan pencegahan, dan menyokong diagnosis kerosakan saintifik dan pemeliharaan berdasarkan keadaan. Ini memainkan peranan penting dalam meningkatkan kebolehpercayaan dan keselamatan operasi sistem kuasa.
Dengan kemajuan dan matangnya teknologi pemantauan dalam talian, bersama dengan aplikasi yang berjaya dalam sektor tenaga China dalam beberapa tahun kebelakangan ini, pemeliharaan berdasarkan keadaan telah menggantikan pemeliharaan berdasarkan masa dan menjadi trend yang tidak dapat dielakkan. Sejak awal tahun 2010, Syarikat Negara Grid China telah mengeluarkan Panduan Teknikal bagi Sistem Pemantauan Dalam Talian Peralatan Substesen dan bermula pelaksanaan menyeluruh pemeliharaan berdasarkan keadaan, bertujuan untuk meningkatkan kecerdasan peralatan, mempromosikan peranti dan teknologi pintar, dan mencapai amaran keselamatan dalam talian dan pemantauan peralatan pintar.
Kini, pemantauan dalam talian utamanya fokus pada peralatan utama di substesen, termasuk:
Peralatan kapasitif: pemantauan dalam talian kapasitansi dan hilang dielektrik (tanδ)
Pelindung surga oksida logam: pemantauan dalam talian arus kebocoran total dan arus resistif
Transformator: pemantauan dalam talian analisis gas terlarut (DGA) dalam minyak isolasi, pelepasan separa frekuensi ultra tinggi (UHF), pelepasan separa dan tanδ bushing, dan ciri dinamik pemindah tapis beban
GIS: pelepasan separa UHF dan kandungan air (mikro-air)
Peranti beralih: pemantauan ciri mekanikal dan ketumpatan gas SF₆
1. Keperluan Pemantauan Suhu Dalam Talian bagi Peralatan Elektrik
Suhu adalah penunjuk utama operasi normal peralatan utama. Titik-titik sambungan dalam peralatan kuasa mungkin mengalami tekanan yang longgar, tekanan yang tidak mencukupi, atau penurunan permukaan kontak akibat siklus suhu, pergerakan asas, cacat pembuatan, pencemaran persekitaran, beban berlebihan yang teruk, atau oksidasi. Masalah-masalah ini meningkatkan rintangan kontak, menyebabkan peningkatan suhu apabila arus mengalir. Ini mempercepatkan penuaan isolasi, mengurangkan jangka hayat peralatan, dan dalam kes yang teruk, boleh memicu kerosakan busur, pembakaran peralatan, kerosakan yang meluas, atau bahkan kebakaran dan letupan—terutamanya pada kontak bergerak dan tetap sakelar putus, yang mempunyai kadar kegagalan yang tinggi. Semua ini membawa ancaman berterusan kepada operasi peralatan yang selamat.
Kini, kebanyakan pemantauan suhu bergantung pada kaedah tradisional seperti penunjuk suhu lilin dan termografi inframerah berkala. Kaedah-kaedah ini mempunyai beberapa kekurangan:
Penunjuk lilin mudah tua dan terlepas, mempunyai julat suhu yang sempit, ketepatan rendah, memerlukan bacaan manual, dan tidak dapat menyokong pengurusan automatik;
Termometer inframerah memerlukan pengukuran pandangan langsung, dipengaruhi oleh keadaan persekitaran, dan sering gagal apabila terhalang;
Pemeriksaan manual memerlukan banyak tenaga, perlu berada dekat (menimbulkan risiko keselamatan), dan kurang keupayaan masa nyata;
Pemantauan luar talian gagal menangkap trend suhu atau mendeteksi anomali dengan tepat.
Oleh itu, kaedah-kaedah luar talian tradisional tidak lagi memenuhi keperluan operasi sistem kuasa yang cekap, selamat, dan boleh dipercayai. Terdapat keperluan mendesak untuk teknologi pemantauan dalam talian yang membolehkan pelacakan suhu masa nyata, pengesanan tepat waktu keadaan abnormal, dan pencegahan kerosakan peralatan dan kemalangan kuasa. Selain itu, pemantauan suhu dalam talian memperluaskan skop pemantauan keadaan, memberikan parameter operasi penting untuk pemeliharaan berdasarkan keadaan, dan memberi sumbangan yang signifikan kepada operasi selamat dan stabil peralatan individu dan keseluruhan sistem kuasa.
2. Trend Pembangunan Teknologi Pemantauan Suhu Dalam Talian bagi Peralatan Elektrik
Teknologi pemantauan suhu dalam talian biasanya mengintegrasikan sistem sensor canggih, rangkaian komunikasi, komputer dan pemprosesan maklumat, sistem analisis pakar, dan repositori data. Dengan kemajuan teknologi yang berterusan, bidang ini berkembang menuju otomatisasi, kecerdasan, dan praktikal.
2.1 Aplikasi Teknologi Internet of Things (IoT)
IoT dianggap sebagai gelombang teknologi maklumat seterusnya selepas komputer dan internet, dan telah diiktiraf sebagai industri strategik nasional yang baru di China, secara eksplisit dimasukkan ke dalam pembangunan grid pintar. IoT menghubungkan objek fizikal ke internet melalui sensor seperti RFID, GPS, dan pemindai laser, membolehkan pengenalpastian, pelacakan, pemantauan, dan pengurusan pintar melalui pertukaran maklumat.
Arsitektur IoT untuk pemantauan suhu peralatan elektrik terdiri daripada tiga lapisan: persepsi, rangkaian, dan aplikasi.
Lapisan Persepsi: Mengumpul data suhu masa nyata menggunakan sensor (misalnya, jenis sentuhan atau inframerah) yang dipasang secara langsung pada peralatan. Teknologi nirkabel jarak pendek seperti Zigbee, 2.4G, atau 433M digunakan untuk transmisi isyarat, memastikan isolasi voltan tinggi.
Lapisan Rangkaian: Menghantar data antara lapisan persepsi dan aplikasi. Ia menggunakan rangkaian komunikasi kuasa yang selamat, boleh dipercayai, dan masa nyata—kebanyakannya serat optik, disokong oleh sistem pembawa garis kuasa dan mikro gelombang digital.
Lapisan Aplikasi: Memproses, menganalisis, dan memvisualisasikan data suhu di seluruh peranti, menawarkan perkhidmatan seperti amaran anomali, analisis trend, diagnosis dalam talian, dan perkongsian data melalui platform pintar.
IoT membolehkan kesedaran komprehensif, masa nyata, sambungan yang boleh dipercayai, dan analisis data pintar, membentuk asas untuk sistem pemantauan suhu yang kukuh dan boleh diperluas.
2.2 Teknologi Sensing Pasif – Menggantikan Kuasa Bateri
Kebanyakan sensor suhu nirkabel bergantung pada bateri, yang menghadapi cabaran dalam persekitaran voltan tinggi, arus tinggi, dan elektromagnetik yang bising. Bateri mempunyai jangka hayat yang terbatas, memerlukan penggantian berkala, dan membawa risiko letupan dalam keadaan suhu tinggi, mengurangkan kebolehpercayaan dan keselamatan sistem.
Untuk mengatasi keterbatasan ini, teknologi sensing pasif—termasuk pengumpulan tenaga dari medan elektrik/magnetik, kuasa RF, gradien suhu, dan gelombang akustik permukaan—muncul sebagai arah masa depan. Sensor pasif menawarkan kelebihan yang jelas:
Operasi bebas pemeliharaan sepanjang siklus hidup peralatan, meningkatkan kebolehpercayaan sistem
Tiada bateri bermakna tiada risiko letupan dan pemantauan suhu tinggi berterusan untuk pengesanan awal kerosakan;
Penggunaan bateri yang berkurang mengurangkan impak alam sekitar, menambah nilai sosial.
2.3 Pemantauan Suhu Terintegrasi Titik-Garis-Permukaan
Pendekatan ini menggabungkan strategi pemantauan yang berbeza berdasarkan jenis dan kepentingan peralatan untuk liputan optimal.
Pemantauan Titik: Menargetkan titik panas tempatan seperti kontak peranti beralih, busbar, dan sendi kabel di mana pemeriksaan luaran sukar. Sensor dipasang secara langsung pada titik-titik ini untuk pemantauan masa nyata.
Pemantauan Garis: Fokus pada kabel kuasa voltan tinggi di terowong, parit, atau rak. Overheating boleh menyebabkan kebakaran dan gangguan luas. Sensing serat optik teragih (DTS) digunakan secara meluas, menawarkan isolasi, ketahanan terhadap karat, toleransi suhu tinggi, dan kekebalan terhadap gangguan elektromagnetik. DTS membolehkan profil suhu yang berterusan dan tepat sepanjang seluruh panjang kabel, dengan lokasi kerosakan yang tepat untuk respons cepat.
Aplikasi Mudah Alih – Pemantauan Masa Nyata Di Mana Saja, Bilapapun
Dengan peningkatan lebar jalur rangkaian mudah alih dan telefon pintar dan tablet yang kuat—terutamanya dalam era 4G—aplikasi mudah alih telah menjadi alat penting dalam operasi perusahaan. Mobiliti, kemudahan, kebergunaan, dan personalisasi mereka telah diterima secara meluas dalam pengurusan utiliti.
Mengintegrasikan data pemantauan peralatan ke dalam aplikasi mudah alih melalui internet dan rangkaian selular membawa manfaat utama:
Memecahkan batasan sistem intranet tradisional, membolehkan akses masa nyata ke status peralatan di mana sahaja, bilapapun;
Meningkatkan kecekapan pemeriksaan dengan ciri-ciri seperti log digital, pengambilan gambar, penandaan GPS, dan pemindaian kod QR, mentransformasikan pemeriksaan patroli menjadi proses mudah alih, digital, dan pintar.
Semasa kecemasan, staf boleh dengan cepat menempatkan kerosakan, melihat data masa nyata dan sejarah, dan merespons lebih cepat, mengurangkan tempoh dan skop gangguan.
Aplikasi mudah alih menghapuskan halangan ruang dan masa, meningkatkan kecekapan operasi, memperkukuhkan keselamatan peralatan, dan menyokong pertumbuhan utiliti yang lestari.
3. Kesimpulan
Teknologi pemantauan keadaan dalam talian—terutamanya pemantauan suhu—adalah komponen inti grid pintar masa depan, membantu utiliti meningkatkan keselamatan peralatan dan prestasi ekonomi. Dengan kemajuan teknologi, pemantauan suhu akan berkembang menuju penyelesaian yang komprehensif, pintar, dan praktikal. Integrasi dengan IoT, aplikasi mudah alih, dan teknologi lain yang muncul akan menentukan trajektori masa depan bidang ini.