Hvordan online temperaturmonitoring trender forbedrer nettverkssikkerhet og vedlikeholds effektivitet

Kraftsystemet er et stort nettverk sammensatt av mange koblet komponenter, inkludert produksjon, overføring, understasjon, distribusjon og sluttkundeelementer. Feil i elektrisk utstyr kan ikke bare føre til uventede strømbrudd og økonomiske tap for kraftselskap, men også forårsake betydelig økonomisk skade for forbrukere. Derfor bestemmer påliteligheten og driftsstatusen til disse enhetene direkte stabilitети и безопасность всей энергетической системы, а также экономические показатели, качество электроэнергии и надежность услуг, предоставляемых поставщиками электроэнергии.

Online-overvåking av elektrisk utstyr—kombinert med avanserte beregningsmetoder for å analysere innsamlede data—gjør det mulig å oppdage potensielle feil tidlig, forebygge tiltak, og støtte vitenskapelig feildiagnose og tilstandsbasert vedlikehold. Dette spiller en viktig rolle for å forbedre påliteligheten og sikkerheten i drift av kraftsystemer.

Med kontinuerlige fremskritt og modenhet i online-overvåknings-teknologier, sammen med vellykkede anvendelser i Kinas kraftsektor de siste årene, har tilstandsbasert vedlikehold gradvis erstattet tradisjonell tidsbasert vedlikehold og blitt en ubevegelig trend. Så tidlig som 2010, utga Statnett Corporation of China Technical Guidelines for Online Monitoring Systems of Substation Equipment og begynte fullstendig implementering av tilstandsbasert vedlikehold, med mål om å forbedre enhetsintelligens, fremme smarte enheter og teknologier, og oppnå online-sikkerhetsvarsler og intelligent enhetsovervåking.

For tiden fokuserer online-overvåking hovedsakelig på primærutstyr i understasjoner, inkludert:

• Kapasitive enheter: online-overvåking av kapasitans og dielektrisk tap (tanδ)

• Metalloksider varmekabler: online-overvåking av totalt lekkasjestrøm og motstandsstrøm

• Transformatorer: online-overvåking av løselige gassanalyser (DGA) i isolerende olje, ultrahøyfrekvens (UHF) partiell utslipp (PD), buskning PD og tanδ, og dynamiske egenskaper hos belasted tapendringer

• GIS: UHF partiell utslipp og fuktighet (mikrovann) innholdsovervåking

• Brytere: mekaniske karakteristikkovervåking og SF₆ gass-tetthetsovervåking

1. Nødvendighet av online temperatur-overvåking for elektrisk utstyr

Temperatur er et nøkkelparameter for normal drift av primærutstyr. Koblingspunkter i kraftutstyr kan bli berørt av slappe komprimering, utilstrekkelig trykk, eller ytre flateavvikling på grunn av termiske sykluser, fundamentbevegelser, produksjonsfeil, miljøforurensning, alvorlig overbelastning, eller oksidasjon. Disse problemene øker kontaktmotstanden, noe som fører til temperaturøkning når strøm flyter. Dette forskynder isoleringsaldring, reduserer enhetslivslengden, og i alvorlige tilfeller, kan utløse buefeil, utstyrs forbrenning, utvidet skade, eller enda branner og eksplosjoner—spesielt ved bevegelige og faste kontakter til avkopplingsbrytere, som har høy feilrate. Alle disse stiller konstante trusler mot sikker drift av utstyr.

For tiden baserer de fleste temperatur-overvåkninger seg på tradisjonelle metoder som voks temperaturindikatorer og periodisk infrarød termografi. Disse tilnærmingene har flere svakheter:

• Voksindikatorer er utsatt for aldring og avbinding, har snævre temperaturområder, lav nøyaktighet, krever manuell lesing, og kan ikke støtte automatisert forvaltning;

• Infrarøde termometer krever synsfeltmåling, blir påvirket av miljøforhold, og mislykkes ofte når de er blokkert;

• Manuelle inspeksjoner er arbeidskrevende, krever nærhet (som stiller sikkerhetsrisiko), og mangler sanntidsevne;

• Offline-overvåking mislykkes med å fange temperaturtrender eller oppdage anomalier i tide.

Derfor lenger tradisjonelle offline-metoder ikke lenger imøtekommer behovene for effektiv, sikker, og pålitelig drift av kraftsystemer. Det er en akutt behov for online-overvåknings-teknologier som muliggjør sanntidstemperatursporing, tidlig oppdagelse av unormale forhold, og forebygging av utstyrsbeskadigelse og kraftulykker. I tillegg utvider online temperatur-overvåking omfanget av tilstands-overvåking, gir viktige driftsparametre for tilstandsbasert vedlikehold, og bidrar betydelig til sikker og stabil drift av både individuelt utstyr og hele kraftsystemet.

2. Utviklingstrekk i online temperatur-overvåknings-teknologi for elektrisk utstyr

Online temperatur-overvåknings-teknologi integrerer typisk avanserte sensor-systemer, kommunikasjonsnettverk, datamaskin- og informasjonsbehandling, eksperthanteringssystemer, og dataarkiver. Med kontinuerlig teknologisk fremgang, evolverer dette feltet mot automatisering, intelligens, og praktisk anvendbarhet.

2.1 Anvendelse av Internett av ting (IoT)-teknologi

IoT regnes som den neste bølgen av informasjonsteknologi etter datamaskiner og internett, og er anerkjent som en nasjonal strategisk nyoppstartet industri i Kina, eksplisitt integrert i smart grid-utvikling. IoT kobler fysiske objekter til internett via sensorer som RFID, GPS, og laserskanner, som muliggjør intelligent identifisering, sporning, overvåking, og forvaltning gjennom informasjonsutveksling.

En IoT-arkitektur for elektrisk utstyr temperatur-overvåking består av tre lag: persepsjon, nettverk, og applikasjon.

• Persepsjonslag: Samler sanntidstemperaturdata ved hjelp av sensorer (f.eks. kontakt- eller infrarødtyper) installert direkte på utstyr. Kortdistansetrådløse teknologier som Zigbee, 2.4G, eller 433M brukes for signalforsendelse, som sikrer høy-spenningsisolering.

• Nettverkslag: Sender data mellom percepsjons- og applikasjonslag. Det bruker sikre, pålitelige, og sanntidsekraftkommunikasjonsnettverk—primært fiberoptikk, suppleret med kraftlinje-bærende og digitale mikrobølgesystemer.

• Applikasjonslag: Behandler, analyserer, og visualiserer temperaturdata over flere enheter, tilbyr tjenester som anomali-varsler, trendanalyse, online-diagnose, og data-deling gjennom intelligente plattformer.

IoT muliggjør omfattende, sanntidsbevissthet, pålitelig kobling, og intelligent dataanalyse, danner grunnlaget for robuste og skalerbare temperatur-overvåkingssystemer.

2.2 Passiv sensor-teknologi – Erstatning av batteristrøm

De fleste trådløse temperatursensorer baserer seg på batterier, som møter utfordringer i høy-spennings, høy-strøm, og elektromagnetisk støyende miljøer. Batterier har begrenset levetid, krever hyppig bytte, og representerer eksplosjonsrisiko i høytemperaturforhold, noe som begrenser systemets pålitelighet og sikkerhet.

For å overvinne disse begrensningene, er passiv sensor-teknologier, inkludert energi-harvesting fra elektriske/magnetiske felt, RF-strøm, termiske gradienter, og overflateakustiske bølger, i fremtidens retning. Passive sensorer tilbyr klare fordeler:

• Drift uten vedlikehold over utstyrets livslengde, forbedrer systemets pålitelighet

• Ingen batteri betyr ingen eksplosjonsrisiko og kontinuerlig høytemperatur-overvåking for tidlig feiloppdagelse;

• Redusert batteribruk reduserer miljøpåvirkning, legger til sosial verdi.

2.3 Punkt-linje-flate-integret temperatur-overvåking

Denne tilnærmingen kombinerer ulike overvåkingsstrategier basert på utstyrstype og kritikalitet for optimal dekning.

• Punkt-overvåking: Mål lokaliserte varmespotter som brytere, busser, og kabelforbindelser der ekstern inspeksjon er vanskelig. Sensorer installeres direkte på disse punktene for sanntidsovervåking.

• Linje-overvåking: Fokuserer på høy-spenningskraftkabler i kabeltunnel, grav, eller rille. Overvarming kan føre til branner og omfattende strømbrudd. Distribuert optisk fiber sensor (DTS) er bredt benyttet, tilbyr isolasjon, korrosjonsbestandighet, høytemperaturtoleranse, og immunitet mot elektromagnetisk støy. DTS muliggjør kontinuerlig, presis temperaturprofiling langs hele kabellengden, med nøyaktig feillokalisering for hurtig respons.

Mobilapplikasjoner – Sanntidsovervåking hvor som helst, når som helst

Med økende mobilnettverksbandbredde og kraftige smartphones og nettbrett—spesielt i 4G-æra—har mobilapplikasjoner blitt essensielle verktøy i virksomhetsdrift. Deres mobilitet, bekvemmelighet, tidsmessighet, og personalisering er vidt utbredt i kraftselskapets forvaltning.

Integrering av utstyrsovervåkingsdata i mobilapplikasjoner via internett og mobilnettverk bringer viktige fordeler:

• Bryter grensene for tradisjonelle intranet-systemer, muliggjør sanntidsadgang til utstyrsstatus hvor som helst, når som helst;

• Forbedrer inspeksjonseffektivitet med funksjoner som digital logging, fototaking, GPS-etikettering, og QR-kodelesing, transformerer patruljeinspeksjoner til en mobil, digital, og intelligent prosess.

• Under nødsituasjoner kan personell raskt lokalisere feil, se sanntids- og historiske data, og reagere raskere, minimerer strømbruddets varighet og omfang.

Mobilapplikasjoner eliminerer romlige og temporære barrierer, forbedrer driftseffektivitet, forbedrer utstyrsikkerhet, og støtter bærekraftig kraftselskapets vekst.

3. Konklusjon

Online tilstands-overvåknings-teknologi—spesielt temperatur-overvåking—er en kjernekomponent i fremtidige smarte nett, som hjelper kraftselskaper med å forbedre utstyrsikkerhet og økonomisk ytelse. Som teknologi utvikler seg, vil temperatur-overvåking evolusjonere mot omfattende, intelligente, og praktiske løsninger. Integrering med IoT, mobilapplikasjoner, og andre fremtidige teknologier vil definere denne feltets fremtidige banerute.