Kako trendovi online monitoringa temperature unapređuju sigurnost mreže i efikasnost održavanja

Sistem električne energije je veliki mrežni sistem sastavljen od mnogih međusobno povezanih komponenti, uključujući proizvodnju, prenos, podstajnice, distribuciju i opremu krajnjih korisnika. Kvarovi u električnoj opremi mogu ne samo da dovedu do neočekivanih ispadanja i finansijskih gubitaka za električne kompanije, već takođe mogu uzrokovati značajne ekonomske štete potrošačima. Stoga direktno određuju pouzdanost i radni status ovih uređaja stabilnost i sigurnost celokupnog sistema električne energije, kao i ekonomsku efikasnost, kvalitet struje i pouzdanost usluge pružaoca.

Onlajn nadgledanje električne opreme, kombinirano sa naprednim računskim metodama za analizu prikupljenih podataka, omogućava rano otkrivanje potencijalnih kvara, olakšava preventivne akcije i podržava znanstvenu dijagnostiku kvarova i održavanje na osnovu stanja. Ovo igra ključnu ulogu u poboljšanju pouzdanosti i sigurnosti operacija sistema električne energije.

Sa kontinuiranim napretkom i zrelosti tehnologija onlajn nadgledanja, kao i uspešnim primenama u kineskom sektoru električne energije u poslednjih godina, održavanje na osnovu stanja postepeno je zamenilo tradicionalno vremensko održavanje i postalo neizbežna tendencija. Već 2010. godine, Nacionalna električna kompanija Kine izdala je Tehnička uputstva za sisteme onlajn nadgledanja opreme podstajnice i započela je kompletan program održavanja na osnovu stanja, sa ciljem unapređenja inteligencije opreme, promovisanja pametnih uređaja i tehnologija, kao i ostvarivanja onlajn sigurnosnih upozorenja i inteligentnog nadgledanja opreme.

Trenutno, onlajn nadgledanje se uglavnom fokusira na primarnu opremu u podstajnicama, uključujući:

• Kondenzativna oprema: onlajn nadgledanje kapacitansa i dielektričnih gubitaka (tanδ)

• Metalne oksidne zaštite od prenapona: onlajn nadgledanje ukupnog strujnog toka i otpornog toka

• Transformatori: onlajn nadgledanje analize dizolvanih gasova (DGA) u izolacionom ulju, ultra visokofrekventnog (UHF) parcijalnog razlaganja (PD), PD i tanδ bušića, kao i dinamičkih karakteristika promenljivih prekidnika

• GIS: UHF parcijalno razlaganje i nadgledanje sadržaja vlage (mikro-vode)

• Prekidači: nadgledanje mehaničkih karakteristika i gustoće SF₆ gasa

1. Neophodnost onlajn nadgledanja temperature električne opreme

Temperatura je ključni pokazatelj normalnog rada primarne opreme. Tačke spojeva u opremi može da patiraju od slabe kompresije, nedostatka pritiska ili degradacije površine kontaktiranja zbog termičkog ciklusa, pomerenja temelja, proizvodnje defekata, okružene zagađenosti, težeg preopterećenja ili oksidacije. Ovi problemi povećavaju otpor kontaktiranja, što dovodi do porasta temperature kada protiče struja. To ubrzava staranje izolacije, smanjuje životnu vreme opreme, a u težim slučajevima može dovesti do ark kvarova, sagorevanja opreme, širenja oštećenja ili čak požara i eksplozija - posebno na pokretnim i fiksiranim kontaktima prekidača, koji imaju visoku stopu kvarova. Sve ovo predstavlja konstantnu pretnju sigurnom radu opreme.

Trenutno, većina nadgledanja temperature zasniva se na tradicionalnim metodama, poput pokazatelja temperature na osnovu svrčenja i periodične infracrvene termografije. Ove metode imaju nekoliko nedostataka:

• Pokazatelji temperature na osnovu svrčenja su podložni starenju i odlaganju, imaju uski temperaturni raspon, nisku preciznost, zahtevaju ručno čitanje i ne mogu podržati automatizovanu upravu;

• Infracrveni termometri zahtevaju merenje na vidiku, su pod uticajem okruženja i često ne funkcioniraju kada su preprečeni;

• Ručna inspekcija je trudnozahvatna, zahteva blizu distancu (sto predstavlja sigurnosni rizik) i nema mogućnosti za realno vreme;

• Oflajn nadgledanje ne može da uhvati trendove temperature ili detektuje anomalije na vreme.

Stoga, tradicionalne oflajn metode više ne zadovoljavaju zahteve za efikasnom, sigurnom i pouzdano radom sistema električne energije. Postoji urgencija za tehnologijama onlajn nadgledanja koje omogućavaju realno vreme praćenje temperature, pravo vreme detektovanje abnormalnih stanja i sprečavanje oštećenja opreme i električnih incidenta. Takođe, onlajn nadgledanje temperature širi opseg nadgledanja stanja, pružajući vitalne parametre rada za održavanje na osnovu stanja i značajno doprinose sigurnom i stabilnom radu pojedinačne opreme i celokupnog sistema električne energije.

2. Razvojne tendencije tehnologije onlajn nadgledanja temperature električne opreme

Tehnologija onlajn nadgledanja temperature tipično integriše napredne senzorske sisteme, komunikacione mreže, računarske i informacione procese, ekspertne sisteme analize i skladišta podataka. Sa kontinuiranim tehnološkim napretkom, ova oblast se evolucioniše ka automatizaciji, inteligenciji i praktičnosti.

2.1 Primena tehnologije Internet stvari (IoT)

IoT se smatra sledećom valicom informacionih tehnologija nakon računara i interneta, i prepoznato je kao nacionalna strategijska nova industrija u Kini, eksplicitno integrirana u razvoj pametnih mreža. IoT povezuje fizičke objekte na internet preko senzora, poput RFID, GPS i laserskih skenera, omogućavajući pametnu identifikaciju, praćenje, nadgledanje i upravljanje putem razmena informacija.

Arhitektura IoT za nadgledanje temperature električne opreme sastoji se od tri sloja: percepcija, mreža i aplikacija.

• Sloj percepcije: prikuplja podatke o realnoj temperaturi koristeći senzore (poput kontaktnih ili infracrvenih) instalirane direktno na opremu. Za prenos signala koriste se kratkodose radiotehnologije, poput Zigbee, 2.4G ili 433M, obezbeđujući visokonaponsku izolaciju.

• Sloj mreže: prenosi podatke između slojeva percepcije i aplikacije. Koristi sigurne, pouzdane i realno vreme mreže za komunikaciju struje - uglavnom optičke vlakna, dopunjene nosiocima struje i digitalnim mikrotalasnim sistemima.

• Sloj aplikacije: obrađuje, analizira i vizualizuje podatke o temperaturi preko više uređaja, nudeći usluge kao što su upozorenja o anomalijama, analiza trendova, onlajn dijagnoza i deljenje podataka preko pametnih platformi.

IoT omogućava kompleksno, realno vreme svestranje, pouzdano povezivanje i inteligentnu analizu podataka, formirajući osnovu za robustne i skalabilne sisteme nadgledanja temperature.

2.2 Pasivna tehnologija senziranja – Zamena baterijskom napajanju

Većina bežičnih senzora temperature zavisi od baterija, koje su izazov u visokonaponskim, visokostrujnim i elektromagnetski bučnim okruženjima. Baterije imaju ograničen životni vek, zahtevaju česte zamene i predstavljaju rizik eksplozije u visokotemperaturnim uslovima, ograničavajući pouzdanost i sigurnost sistema.

Da bi se prevazišli ovi ograničenja, pasivne tehnologije senziranja, uključujući harversting energije iz električnih/magnetnih polja, RF snage, termalnih gradijenta i površinskih akustičkih talasa, nastupaju kao buduća smer. Pasivni senzori nude jasne prednosti:

• Održavanje bez intervencije tokom životnog veka opreme, poboljšavajući pouzdanost sistema

• Bez baterija nema rizika eksplozije i neprekidno visokotemperaturno nadgledanje za rano otkrivanje kvarova;

• Smanjenje korišćenja baterija smanjuje ekološki uticaj, dodajući društvenu vrednost.

2.3 Integrirano nadgledanje temperature tačka-linija-površina

Ovaj pristup kombinuje različite strategije nadgledanja na osnovu tipa i kritičnosti opreme za optimalno pokrivenje.

• Nadgledanje tačke: cilja lokalizovane točke visoke temperature, poput kontakata prekidača, busbarova i spojeva kabla, gde je vanjsko inspekcija teška. Senzori su instalirani direktno na tim tačkama za realno vreme nadgledanje.

• Nadgledanje linije: fokusira se na visokonaponske kablove u tunelima, kanalima ili kanalima. Pregrjevanje može dovesti do požara i širokog ispadanja. Šire se koristi distribuirano optičko vlakno senziranje (DTS), koje nudi izolaciju, otpornost na koroziju, visoku temperaturu i imunitet na elektromagnetski smetnje. DTS omogućava kontinuiran, precizan profil temperature duž cele dužine kabla, sa tačnim lokacijama kvarova za brzu reakciju.

Mobilne aplikacije – Realno vreme nadgledanje svuda i svakog trenutka

Sa povećanjem širine propusa mobilnih mreža i moćnih pametnih telefona i tableta - posebno u eri 4G - mobilne aplikacije postaju ključni alati u operacijama preduzeća. Njihova mobilnost, praktičnost, savremenost i personalizacija su široko prihvaćene u upravljanju strujom.

Integracija podataka o nadgledanju opreme u mobilne aplikacije preko interneta i mobilnih mreža donosi ključne prednosti:

• Prelaze granice tradicionalnih intranet sistema, omogućavajući pristup stanju opreme u realnom vremenu svuda i svakog trenutka;

• Poboljšavaju efikasnost inspekcije sa funkcijama poput digitalnog belešenja, fotografisanja, označavanja GPS i skeniranja QR kodova, transformišući patrolne inspekcije u mobilne, digitalne i inteligentne procese.

• Tokom hitnih situacija, osoblje može brzo locirati kvarove, pregledati podatke u realnom vremenu i istorijske, i brže reagirati, minimizirajući trajanje i opseg ispadanja.

Mobilne aplikacije eliminiraju prostorne i vremenske barijere, poboljšavaju operativnu efikasnost, jače sigurnost opreme i podržavaju održivi rast strujne kompanije.

3. Zaključak

Tehnologija onlajn nadgledanja stanja, posebno nadgledanje temperature, jeste ključni element budućih pametnih mreža, pomaže strujnim kompanijama da poboljšaju sigurnost opreme i ekonomski performanse. Sa napretkom tehnologije, nadgledanje temperature će se razvijati ka kompleksnim, inteligentnim i praktičnim rešenjima. Integracija sa IoT, mobilnim aplikacijama i drugim novim tehnologijama definisaće buduću trajektoriju ove oblasti.