Kako trendi spletnega nadzora temperature izboljšajo varnost omrežja in učinkovitost vzdrževanja

Elektronski sistem je velikomaski omrežje, sestavljeno iz številnih povezanih komponent, vključno z proizvodnjo, prenosom, podstanicami, distribucijo in opremo končnih uporabnikov. Nezgodne odpadele električne opreme ne le lahko povzročijo nepričakovane prekine in finančne izgube za elektrarne, ampak tudi bistveno gospodarsko škodo za potrošnike. Zato direktne odvisnosti zanesljivosti in delovanja teh naprav določata stabilnost in varnost celotnega električnega sistema ter gospodarske zmogljivosti, kakovost oskrbe s strmime in zanesljivost storitev oskrbovalcev.

Spremljanje stanja električne opreme na daljavo, združeno z naprednimi računskimi metodami za analizo zbranih podatkov, omogoča zgodnje zaznavanje možnih težav, olajša preventivne ukrepe in podpira znanstveno diagnostiko okvar in vzdrževanje glede na stanje. To igra ključno vlogo pri izboljšanju zanesljivosti in varnosti operacij električnega sistema.

Z nenehnim napredkom in zrelostjo tehnologij spremljanja na daljavo, skupaj z uspešnimi uporabami v kitajskem sektorju elektrike v zadnjih letih, je vzdrževanje glede na stanje postopoma nadomestilo tradicionalno časovno vzdrževanje in postal neizbežen trend. Še pred letom 2010 je državna elektrarna Kitajske izdala Tehnične smernice za sisteme spremljanja stanja opreme v podstanicah in začela celovito izvajanje vzdrževanja glede na stanje, s ciljem izboljšanja inteligence opreme, spodbujanja pametnih naprav in tehnologij ter dosega varnostnih opozoril na daljavo in pametnega spremljanja opreme.

Trenutno se online spremljanje glavno osredotoča na primarno opremo v podstanicah, vključno:

• Kondenzatorska oprema: online spremljanje kapacitance in dielektričnih izgub (tanδ)

• Metaloxidni prepovedevalci preplav: online spremljanje skupnega tekoka in upornega toka

• Transformatorji: online spremljanje analize raztopljenih plinov (DGA) v izolacijskem olju, ultra visokofrekvenčnega (UHF) delnotočnega razsevanja (PD), PD in tanδ v presledkih, ter dinamičnih lastnosti načrtalnikov z obremenitvijo

• GIS: UHF delnotočno razsevanje in vsebnost vlage (mikrovlage)

• Preklopne naprave: spremljanje mehaničnih karakteristik in gostote SF₆ plina

1. Potreba po online temeljnem spremljanju temperature električne opreme

Temperatura je ključni kazalnik normalnega delovanja primarne opreme. Povezovalna točka v električni opremi se lahko zaradi toplovalnih ciklov, premikov osnov, proizvodnih defektov, onesnaženja okolja, težkih pretiskov ali oksidacije sooča s slabo stiskanjem, nedostatkom tlaka ali degradacijo kontaktne površine. Ti problemi povečajo upornost kontakta, kar vodi do povišanja temperature, ko tok teče. To pospešuje staranje izolacije, zmanjša življenjsko dobo opreme in v težkih primerih lahko sproži luka, poplač opreme, širjenje poškodbe ali celo požare in eksplozije, zlasti na gibljivih in fiksiranih kontaktih preklopnih naprav, ki imajo visoke stopnje odpadov. Vsi ti dejavniki stalno ogrožajo varno delovanje opreme.

Trenutno se večina spremljanja temperature oslanja na tradicionalne metode, kot so temperaturni kazalniki iz vosku in redna infrardeča termografija. Te pristopi imajo več pomanjkljivosti:

• Voskovni kazalniki so podvrženi staranju in odpadu, imajo omejene temperaturne obsege, nizko točnost, zahtevajo ročno branje in ne morejo podpirati avtomatskega upravljanja;

• Infrardeči termometri zahtevajo merjenje z direktnim pogledom, so vplivani z okoljskimi pogoji in pogosto ne delujejo, kadar so preprečeni;

• Ročna pregledovanja so trudna, zahtevajo blizu (kar predstavlja varnostno tveganje) in nimajo zmogljivosti za realno časovno spremljanje;

• Offline spremljanje ne more zajeti trendov temperature ali odkriti anomalij v času.

Zato tradicionalne offline metode več ne ustrezajo zahtevam učinkovite, varne in zanesljive operacije električnega sistema. Nujno je potrebno uporabiti tehnologije online spremljanja, ki omogočajo realno časovno sledenje temperature, pravočasno zaznavanje nepravilnih stanj in preprečevanje poškodbe opreme in električnih nesreč. Poleg tega online spremljanje temperature razširi obseg stanja spremljanja, zagotavlja pomembne operativne parametre za vzdrževanje glede na stanje in bistveno prispeva k varnemu in stabilnemu delovanju posameznih naprav in celotnega električnega sistema.

2. Razvojni trendi tehnologije online spremljanja temperature električne opreme

Tehnologija online spremljanja temperature tipično združuje napredne senzorske sisteme, komunikacijska omrežja, računalniške in informacijske procesne sisteme, ekspertne analitične sisteme in skladiščenje podatkov. S nenehnim tehnološkim napredkom se to področje razvija v smeri avtomatizacije, inteligenčnosti in praktičnosti.

2.1 Uporaba tehnologije internet stvari (IoT)

IoT se obravnava kot naslednja val informacijske tehnologije po računalnikih in internetu, in je bil priznan kot nacionalno strategično novi industrijo v Kitajski, izrecno integriran v razvoj pametnih omrežij. IoT povezuje fizične objekte z internetom preko senzorjev, kot so RFID, GPS in laserski skenerji, omogoča pametno identifikacijo, sledenje, spremljanje in upravljanje preko izmenjave informacij.

Arhitektura IoT za spremljanje temperature električne opreme sestoji iz treh slojev: zaznavanja, omrežja in aplikacije.

• Sloj zaznavanja: Zbiranje realnih časovnih podatkov o temperaturi z uporabo senzorjev (npr. kontaktne ali infrardeči tipi), nameščenih neposredno na opremo. Za prenos signala se uporabljajo kratkonosni brezžični tehnologije, kot so Zigbee, 2.4G ali 433M, ki zagotavljajo izolacijo visokih napetosti.

• Omrežni sloj: Prenešenje podatkov med slojem zaznavanja in aplikacije. Uporablja varna, zanesljiva in realnočasna komunikacijska omrežja za energijo, predvsem optične vlake, dopolnjeni z nosilci napetosti in digitalnimi mikrovalovnimi sistemi.

• Aplikacijski sloj: Obdelava, analiza in vizualizacija podatkov o temperaturi na več napravah, ponuja storitve, kot so opozorila o anomalijah, analiza trendov, online diagnostika in izmenjava podatkov preko pametnih platform.

IoT omogoča celovito, realnočasno zavedanje, zanesljivo povezovanje in pametno analizo podatkov, formira osnovo za močne in prilagodljive sisteme spremljanja temperature.

2.2 Pasivna senzorska tehnologija – Nadomestitev baterijske moči

Večina brezžičnih temperaturnih senzorjev se oslanja na baterije, ki se soočajo z izzivi v okolju visokih napetosti, visokih tokov in elektromagnetnega šuma. Baterije imajo omejeno življenjsko dobo, zahtevajo pogosto zamenjavo in predstavljajo tveganje eksplozije v visokotemperaturnih pogoji, kar omejuje zanesljivost in varnost sistema.

Za premočenje teh omejitev pasivne senzorske tehnologije, vključno z nabiranjem energije iz električnih/magnetnih polj, RF moči, toplotnih gradientov in površinskih akustičnih valov, nastajajo kot prihodnja smer. Pasivni senzorji ponujajo jasne prednosti:

• Brezzdrževna operacija v celotnem življenjskem ciklu opreme, izboljšava zanesljivosti sistema

• Brez baterije ni tveganja eksplozije in omogoča stalno visokotemperaturno spremljanje za zgodnje zaznavanje napak;

• Zmanjšanje uporabe baterij zmanjša vpliv na okolje, dodaja družbeno vrednost.

2.3 Integrirano spremljanje temperature na točkah, črtah in površinah

Ta pristop kombinira različne strategije spremljanja glede na vrsto in kritičnost opreme za optimalno pokritost.

• Točkovno spremljanje: Usmerjeno na lokalne točke z visokimi temperaturami, kot so kontakti preklopnih naprav, busbarji in kabelske povezave, kjer je zunanje pregledovanje težko. Senzorji so nameščeni neposredno na teh točkah za realno časovno spremljanje.

• Črtno spremljanje: Osredotočeno na visokonapetostne kabelske naprave v kabelskih tuneljih, jamah ali kanalih. Pretopenje lahko povzroči požare in široko razširjene odpadele. Široko uporabljana je distribuirana optična vlakna (DTS), ki ponuja izolacijo, odpornost na korozijo, visoko temperaturno odpornost in odpornost na elektromagnetni šum. DTS omogoča zvezno in natančno profiliranje temperature vzdolž celotne dolžine kabla, z natančnim lokacijo napak za hitro reševanje.

Mobilne aplikacije – Realno časovno spremljanje kdorkoli in kdajkoli

Z naraščajočo širino pasov mobilnih omrežij in močnimi pametnimi telefonami in tableti, posebno v dobi 4G, so mobilne aplikacije postale ključne orodja v poslovnih operacijah. Njihova mobilnost, enostavnost, pravočasnost in personalizacija so široko sprejeta v upravljanju elektrarn.

Integracija podatkov o spremljanju opreme v mobilne aplikacije preko interneta in mobilnih omrežij prinaša ključne prednosti:

• Prekide omejitve tradicionalnih intranet sistemov, omogoča pravočasno dostopanje do stanja opreme kdorkoli in kdajkoli;

• Izboljšava učinkovitosti pregledovanj z funkcijami, kot so digitalno beleženje, zajemanje fotografij, označevanje z GPS in skeniranje QR kod, transformira obhodne pregledovanja v mobilni, digitalni in pametni proces.

• V nujnih situacijah lahko osebje hitro najde napake, ogleda realno časovne in zgodovinske podatke in hitreje odzove, zmanjša trajanje in obseg odpadov.

Mobilne aplikacije odstranjujejo prostorske in časovne ovire, izboljšujejo operativno učinkovitost, izboljšujejo varnost opreme in podpirajo trajnostni rast elektrarn.

3. Zaključek

Tehnologija online spremljanja stanja, zlasti spremljanje temperature, je ključni sestavni del prihodnjih pametnih omrežij, ki pomaga elektrarnam izboljšati varnost opreme in gospodarsko zmogljivost. S tehnološkim napredkom bo spremljanje temperature evoluiralo v smeri celovitih, pametnih in praktičnih rešitev. Integracija z IoT, mobilnimi aplikacijami in drugimi novimi tehnologijami bo definirala prihodnji trend na tem področju.