Hoe online temperatuurmonitoring trends de veiligheid van het netwerk en de efficiëntie van het onderhoud verbeteren

Een elektriciteitsnetwerk is een groot netwerk dat bestaat uit talrijke met elkaar verbonden componenten, waaronder opwekking, transport, onderstations, distributie en eindgebruikersapparatuur. Storingen in elektrische apparatuur kunnen niet alleen leiden tot onverwachte stroomuitval en financiële verliezen voor energiebedrijven, maar ook aanzienlijke economische schade veroorzaken aan consumenten. Daarom bepalen de betrouwbaarheid en werking van deze toestellen direct de stabiliteit en veiligheid van het hele elektriciteitsnetwerk, evenals de economische prestaties, kwaliteit van de elektriciteit en dienstbetrouwbaarheid van de energieleveranciers.

Online monitoring van elektrische apparatuur, gecombineerd met geavanceerde berekeningsmethoden om verzamelde gegevens te analyseren, stelt vroeg signaal afwijkingen vast, maakt preventieve acties mogelijk en ondersteunt wetenschappelijke foutdiagnose en conditie-gebaseerde onderhoudsactiviteiten. Dit speelt een cruciale rol bij het verbeteren van de betrouwbaarheid en veiligheid van de operaties van het elektriciteitsnetwerk.

Met de voortdurende vooruitgang en volwassenheid van online monitoring technologieën, samen met succesvolle toepassingen in de Chinese energie sector in de afgelopen jaren, heeft conditie-gebaseerd onderhoud geleidelijk traditioneel tijd-gebaseerd onderhoud vervangen en is het een onvermijdelijke trend geworden. Zo vroeg als 2010 heeft State Grid Corporation of China de Technische Richtlijnen voor Online Monitoring Systemen van Onderstation Apparatuur uitgevaardigd en begonnen met een algemene implementatie van conditie-gebaseerd onderhoud, met als doel de intelligentie van apparatuur te versterken, slimme apparatuur en technologieën te bevorderen en online veiligheidsalarmsystemen en intelligente apparatuurmonitoring te realiseren.

Momenteel richt online monitoring zich voornamelijk op primaire apparatuur in onderstations, waaronder:

• Capacitaire apparatuur: online monitoring van capaciteit en diepteverlies (tanδ)

• Metaloxide overvoltage beschermers: online monitoring van totale lekstroom en weerstandskracht

• Transformators: online monitoring van opgeloste gasanalyse (DGA) in isolerende olie, ultrahoge frequentie (UHF) partiële ontlading (PD), bushing PD en tanδ, en dynamische kenmerken van belastingschakelaars

• GIS: UHF partiële ontlading en vochtgehalte (micro-water) monitoring

• Schakelapparatuur: mechanische karakteristieken monitoring en SF₆ gas dichtheid monitoring

1. Noodzaak van Online Temperatuur Monitoring voor Elektrische Apparatuur

Temperatuur is een belangrijk indicatief voor normale werking van primaire apparatuur. Verbindingpunten in elektrische apparatuur kunnen lijden aan losse compressie, onvoldoende druk of oppervlakteverslechtering door thermische cycli, grondverschuivingen, productieafwijkingen, milieuvervuiling, ernstige overbelasting of oxidatie. Deze problemen verhogen de contactweerstand, wat leidt tot temperatuurstijging wanneer er stroom doorheen gaat. Dit versnelt de isolatieveroudering, vermindert de levensduur van de apparatuur en kan in ernstige gevallen boogschakelingen, apparatuurbrand, uitgebreide schade of zelfs branden en explosies veroorzaken, vooral bij beweegbare en vaste contacten van afscheidingsschakelaars, die een hoge faalpercentages hebben. Al deze factoren vormen een constante bedreiging voor de veilige werking van de apparatuur.

Momenteel berust de meeste temperatuur monitoring op traditionele methoden zoals was temperatuurindicatoren en periodieke infraroodthermografie. Deze benaderingen hebben verschillende nadelen:

• Wasindicatoren zijn vatbaar voor veroudering en loslaten, hebben een beperkt temperatuurbereik, lage nauwkeurigheid, vereisen handmatig lezen en kunnen geen automatische beheer ondersteunen;

• Infraroodthermometers vereisen zichtbare meting, worden beïnvloed door omgevingsomstandigheden en mislukken vaak bij obstructies;

• Handmatige inspecties zijn arbeidsintensief, vereisen nabijheid (wat veiligheidsrisico's oplevert) en missen real-time capaciteit;

• Offline monitoring slaagt er niet in temperatuurtrends vast te leggen of afwijkingen op tijd te detecteren.

Daarom voldoen traditionele offline methoden niet langer aan de eisen van efficiënte, veilige en betrouwbare elektriciteitsnetwerkoperaties. Er is een dringende behoefte aan online monitoring technologieën die real-time temperatuurvolg, tijdige detectie van afwijkende omstandigheden en voorkoming van apparatuurschade en stroomongevallen mogelijk maken. Bovendien breidt online temperatuur monitoring het bereik van conditie monitoring uit, biedt essentiële operationele parameters voor conditie-gebaseerd onderhoud en draagt aanzienlijk bij aan de veilige en stabiele werking van zowel individuele apparatuur als het hele elektriciteitsnetwerk.

2. Ontwikkelingstrends in Online Temperatuur Monitoring Technologie voor Elektrische Apparatuur

Online temperatuur monitoring technologie integreert meestal geavanceerde sensor systemen, communicatienetwerken, computer- en informatie verwerking, expert analyse systemen en data archieven. Met continue technologische vooruitgang evolueert dit gebied naar automatisering, intelligentie en praktische toepassing.

2.1 Toepassing van Internet of Things (IoT) Technologie

IoT wordt gezien als de volgende golf van informatietechnologie na computers en internet, en is erkend als een nationale strategische opkomende industrie in China, expliciet geïntegreerd in de ontwikkeling van slimme netwerken. IoT verbindt fysieke objecten met het internet via sensoren zoals RFID, GPS en laserscanners, waardoor intelligente identificatie, tracking, monitoring en beheer mogelijk zijn door middel van informatie-uitwisseling.

Een IoT architectuur voor temperatuur monitoring van elektrische apparatuur bestaat uit drie lagen: perceptie, netwerk en toepassing.

• Perceptie Laag: Verzamelt real-time temperatuurgegevens met behulp van sensoren (bijvoorbeeld contact- of infraroodtypes) die rechtstreeks op apparatuur zijn geïnstalleerd. Korteafstands draadloze technologieën zoals Zigbee, 2.4G of 433M worden gebruikt voor signaaloverdracht, waarbij hoge spanning isolatie wordt gegarandeerd.

• Netwerk Laag: Draagt gegevens over tussen de perceptie- en toepassingslagen. Het gebruikt veilige, betrouwbare en real-time energiecommunicatienetwerken - voornamelijk glasvezel, aangevuld met krachtlijn draaggolf en digitale microgolf systemen.

• Toepassing Laag: Verwerkt, analyseert en visualiseert temperatuurgegevens over meerdere apparaten, biedt diensten zoals afwijking waarschuwingen, trendanalyse, online diagnose en gegevens delen via intelligente platforms.

IoT stelt alomvattende, real-time bewustwording, betrouwbare connectiviteit en intelligente gegevensanalyse mogelijk, vormt de basis voor robuuste en schaalbare temperatuur monitoring systemen.

2.2 Passieve Sensortechnologie – Vervanging van Batterijvoeding

De meeste draadloze temperatuursensoren vertrouwen op batterijen, die in hoge spanning, hoge stroom en elektromagnetisch ruisige omgevingen tegen problemen aanlopen. Batterijen hebben een beperkte levensduur, vereisen frequente vervanging en stellen ontploffingsrisico's in hoge temperatuur omstandigheden, wat de betrouwbaarheid en veiligheid van het systeem beperkt.

Om deze beperkingen te overwinnen, komen passieve sensortechnologieën - waaronder energieopwekking uit elektrische/magnetische velden, RF-energie, thermische gradiënten en oppervlakte akoestische golven - op als de toekomstige richting. Passieve sensoren bieden duidelijke voordelen:

• Onderhoudsvrije werking over de levenscyclus van de apparatuur, verbetering van systeembetrouwbaarheid

• Geen batterij betekent geen ontploffingsrisico en continu hoge temperatuur monitoring voor vroege foutdetectie;

• Verlaagd batterijgebruik vermindert milieubelasting, voegt sociale waarde toe.

2.3 Punt-Lijn-Vlak Geïntegreerde Temperatuur Monitoring

Deze benadering combineert verschillende monitoring strategieën op basis van apparatuurtype en kritikaliteit voor optimale dekking.

• Punt Monitoring: Richt zich op lokale heetpunten zoals schakelcontacten, busbars en kabelverbindingen waar externe inspectie moeilijk is. Sensoren worden direct op deze punten geïnstalleerd voor real-time monitoring.

• Lijn Monitoring: Richt zich op hoogspanningskracht kabels in kabeltunnels, greppels of bakken. Oververhitting kan branden en uitgebreide stroomuitval veroorzaken. Gedistribueerde optische vezel sensoren (DTS) worden breed toegepast, bieden isolatie, corrosiebestendigheid, hoge temperatuur tolerantie en immuniteit tegen elektromagnetische storing. DTS stelt continu, nauwkeurig temperatuurprofiel langs de volledige lengte van de kabel in, met nauwkeurige foutlocatie voor snelle respons.

Mobiele Toepassingen – Real-Time Monitoring Op Elk Moment, Op Elke Plaats

Met toenemende mobiele netwerkbandbreedte en krachtige smartphones en tablets - vooral in de 4G era - zijn mobiele apps essentiële tools geworden in bedrijfsoperaties. Hun mobiliteit, gemak, tijdigheid en personalisatie worden breed geaccepteerd in nutsbeheer.

Het integreren van apparatuur monitoring gegevens in mobiele apps via internet en celnetwerken brengt belangrijke voordelen:

• Breekt de beperkingen van traditionele intranetsystemen, stelt real-time toegang tot apparatuurstatus op elk moment, op elke plaats mogelijk;

• Verbeterd inspectieefficiëntie met functies zoals digitale logboeken, fotocaptures, GPS-tagging en QR-code scanning, transformeert patrouille-inspecties in een mobiele, digitale en intelligente proces.

• Tijdens noodsituaties kunnen medewerkers snel fouten lokaliseren, real-time en historische gegevens bekijken en sneller reageren, waardoor de duur en omvang van stroomuitval wordt verminderd.

Mobiele apps elimineren ruimtelijke en tijdsbarrières, verbeteren operationele efficiëntie, versterken apparatuurveiligheid en ondersteunen duurzame groei van nutsbedrijven.

3. Conclusie

Online conditie monitoring technologie - vooral temperatuur monitoring - is een kerncomponent van toekomstige slimme netwerken, die helpen energiebedrijven de veiligheid en economische prestaties van apparatuur te verbeteren. Met de voortgang van technologie zal temperatuur monitoring evolueren naar alomvattende, intelligente en praktische oplossingen. Integratie met IoT, mobiele toepassingen en andere opkomende technologieën zal de toekomstige koers van dit vakgebied definiëren.