Hur onlineövervakning av temperaturtrender förbättrar nätets säkerhet och underhållseffektivitet
Ett elkraftsystem är ett storskaligt nätverk som består av många sammanlänkade komponenter, inklusive produktion, överföring, understation, distribution och slutanvändarutrustning. Fel i elektrisk utrustning kan inte bara leda till oväntade strömavbrott och ekonomiska förluster för elbolag, utan kan också orsaka betydande ekonomiska skador för konsumenterna. Därför avgör tillförlitligheten och driftstatusen för dessa enheter direkt stabilitет и безопасность всей энергосистемы, а также экономические показатели, качество электроэнергии и надежность услуг поставщиков.
Onlineövervakning av elektrisk utrustning, kombinerad med avancerade beräkningsmetoder för analys av insamlade data, möjliggör tidig upptäckt av potentiella fel, underlättar preventiva åtgärder och stödjer vetenskaplig feldiagnos och tillståndsbaserad underhåll. Detta spelar en viktig roll för att öka tillförlitligheten och säkerheten vid drift av elkraftsystem.
Med kontinuerliga framsteg och mognad av onlineövervakningsteknik, tillsammans med framgångsrika tillämpningar inom Kinas elkraftsektor de senaste åren, har tillståndsbaserat underhåll gradvis ersatt traditionellt tidsbaserat underhåll och blivit en oundviklig trend. Redan 2010 utfärdade State Grid Corporation of China "Tekniska riktlinjer för onlineövervakningssystem för understationsutrustning" och började genomföra tillståndsbaserat underhåll omfattande, med syfte att förbättra utrustnings intelligens, främja smarta enheter och tekniker, och uppnå online-säkerhetsvarningar och intelligent utrustningsövervakning.
För närvarande fokuserar onlineövervakning huvudsakligen på primärutrustning i understationer, inklusive:
Kapacitiva enheter: onlineövervakning av kapacitans och dielektrisk förlust (tanδ)
Metalloxidblixtväxlar: onlineövervakning av total läckström och resistiv ström
Transformatorer: onlineövervakning av lösningsgasanalys (DGA) i isolerande olja, ultrahögfrekvens (UHF) partiell utsläpp (PD), busshölje PD och tanδ, samt dynamiska egenskaper hos laddningsburna tapppar
GIS: UHF partiell utsläpp och fuktighet (mikrovatten) innehållsövervakning
Brytare: mekaniska karaktäristikaövervakning och SF₆ gasdensitetsovervakning
1. Nödvändigheten av online temperaturövervakning för elektrisk utrustning
Temperatur är en nyckelindikator för normal drift av primärutrustning. Anslutningspunkter i elförsörjningsutrustning kan drabbas av lös komprimering, otillräckligt tryck eller kontaktytdegenerering på grund av termiska cykler, fundamentförskjutningar, tillverkningsdefekter, miljöföroreningar, allvarlig överbelastning eller oxidation. Dessa problem ökar kontaktmotståndet, vilket leder till temperaturökning när ström flödar. Detta accelererar isoleringsåldrande, minskar utrustningens livslängd och kan i allvarliga fall utlösa båglaster, utrustningsbränning, utvidgade skador eller till och med bränder och explosioner - särskilt vid rörliga och fasta kontakter för kopplingsbrytare, vilka har höga feilhastigheter. Allt detta utgör konstanta hot mot säker drift av utrustningen.
För närvarande baseras de flesta temperaturövervakningar på traditionella metoder som vaxtemperaturindikatorer och periodisk infraröd termografi. Dessa metoder har flera nackdelar:
Vaxindikatorer är benägna att åldras och lossna, har smala temperaturintervall, låg noggrannhet, kräver manuell läsning och kan inte stödja automatiserad hantering;
Infraröda termometrar kräver synlinje-mätning, påverkas av miljöförhållanden och fungerar ofta inte vid hinder;
Manuella inspektioner är arbetskrävande, kräver nära närhet (som innebär säkerhetsrisker) och saknar realtidsegenskaper;
Offlineövervakning misslyckas med att fånga temperaturtrender eller upptäcka avvikelser i tid.
Därför uppfyller traditionella offline-metoder inte längre kraven på effektiv, säker och tillförlitlig drift av elkraftsystem. Det finns ett akut behov av onlineövervakningstekniker som möjliggör realtids temperaturspårning, tidig upptäckt av ovanliga tillstånd och förebyggande av utrustningsskador och strömavbrott. Dessutom expanderar online temperaturövervakning omfattningen av tillståndsövervakning, ger viktiga driftparametrar för tillståndsbaserat underhåll och bidrar betydligt till den säkra och stabila drift av både enskild utrustning och hela elkraftsystemet.
2. Utvecklingstrender inom online temperaturövervakningsteknik för elektrisk utrustning
Online temperaturövervakningsteknik integrerar vanligtvis avancerade sensorsystem, kommunikationsnätverk, dator- och informationsbehandling, expertanalysystem och datalager. Med kontinuerliga tekniska framsteg utvecklas detta område mot automatisering, intelligens och praktikalitet.
2.1 Tillämpning av Internet of Things (IoT)-teknik
IoT anses vara den nästa vågen av informationsteknik efter datorer och internet, och har erkänts som en nationell strategisk emerging industri i Kina, explicit integrerad i utvecklingen av smarta nät. IoT ansluter fysiska objekt till internet via sensorer som RFID, GPS och laserscanner, vilket möjliggör intelligent identifiering, spårning, övervakning och hantering genom informationsutbyte.
En IoT-arkitektur för temperaturövervakning av elektrisk utrustning består av tre lager: perception, nätverk och applikation.
Perceptionslager: Samlar in realtids temperaturdata med hjälp av sensorer (t.ex. kontakt- eller infraröd typ) installerade direkt på utrustningen. Kortdistans trådlösa teknologier som Zigbee, 2.4G eller 433M används för signalöverföring, vilket säkerställer högspänningsisolering.
Nätverkslager: Överför data mellan perceptions- och applikationslagret. Det använder sig av säkra, tillförlitliga och realtids elkommunikationsnätverk - huvudsakligen fiberoptik, kompletterat med strömföringsbärare och digitala mikrovågsystem.
Applikationslager: Bearbetar, analyserar och visualiserar temperaturdata över flera enheter, erbjuder tjänster som avvikelsevarningar, trendanalys, online diagnos och datadelning genom intelligenta plattformar.
IoT möjliggör fullständig, realtids medvetenhet, tillförlitlig anslutning och intelligent dataanalys, vilket bildar grunden för robusta och skalbara temperaturövervakningssystem.
2.2 Passiv sensor teknik – Ersätt batteridrift
De flesta trådlösa temperatursensorer är beroende av batterier, vilka står inför utmaningar i högspännings-, högströms- och elektromagnetiskt bullriga miljöer. Batterier har begränsad livslängd, kräver frekventa byten och innebär explosionsrisker i högtemperaturförhållanden, vilket begränsar systemets tillförlitlighet och säkerhet.
För att övervinna dessa begränsningar utvecklas passiva sensor teknologier, inklusive energiinsamling från elektriska/magnetiska fält, RF-ström, termiska gradienter och ytakustiska vågor, som framtida riktning. Passiva sensorer erbjuder tydliga fördelar:
Drift utan underhåll under utrustningens livscykel, vilket förbättrar systemets tillförlitlighet
Inga batterier betyder ingen explosionsrisk och kontinuerlig högtemperaturövervakning för tidig felupptäckt;
Minskat batterianvändande minskar miljöpåverkan, vilket ger social värde.
2.3 Punkt-Linje-Yta Integrerad Temperaturövervakning
Denna metod kombinerar olika övervakningsstrategier baserat på utrustningstyp och kritikalitet för optimal täckning.
Punktovervakning: Riktar in sig på lokala hetzoner som brytarkontakter, busbarer och kabelkopplingar där extern inspektion är svår. Sensorer installeras direkt vid dessa punkter för realtidsövervakning.
Linjeövervakning: Fokuserar på högspänningskablar i kabelfickor, trancher eller bakar. Överhettning kan orsaka bränder och omfattande strömavbrott. Distribuerad optisk fiber sensering (DTS) används ofta, vilket erbjuder isolering, korrosionsbeständighet, högtemperaturtolerans och immun mot elektromagnetisk störning. DTS möjliggör kontinuerlig, exakt temperaturprofilering längs hela kabellängden, med exakt fejlplats för snabb respons.
Mobilapplikationer – Realtidsövervakning när som helst, var som helst
Med ökande mobilnätverksbandbredd och kraftfulla smartphones och surfplattor - särskilt i 4G-eran - har mobilappar blivit essentiella verktyg i företagsdrift. Deras mobilitet, bekvämlighet, tidlighet och personifiering är bredt antagna i nätverksledning.
Integration av utrustningsövervakningsdata i mobilappar via internet och mobilnätverk ger viktiga fördelar:
Bryter begränsningarna i traditionella intranet-system, vilket möjliggör realtidsåtkomst till utrustningsstatus när som helst, var som helst;
Förbättrar inspektionsverksamheten med funktioner som digital loggbok, fototagging, GPS-tagging och QR-kodscanning, vilket transformerar patrullinspektioner till en mobil, digital och intelligent process.
Under nödsituationer kan personal snabbt lokalisera fel, visa realtids- och historiska data, och reagera snabbare, vilket minimerar strömavbrottslängd och omfattning.
Mobilappar eliminerar rumsliga och tidsmässiga hinder, förbättrar driftseffektivitet, ökar utrustningssäkerhet och stödjer hållbar nätverksutveckling.
3. Slutsats
Online tillståndsövervakningsteknik - särskilt temperaturövervakning - är en central komponent i framtida smarta nät, som hjälper elbolag att förbättra utrustningssäkerhet och ekonomisk prestanda. Med teknisk framsteg kommer temperaturövervakning att utvecklas mot mer omfattande, intelligenta och praktiska lösningar. Integration med IoT, mobilappar och andra nya teknologier kommer att definiera det framtida banbrytande fältet.
