เทคโนโลยีเซ็นเซอร์โครงข่ายไฟฟ้า: วิธีที่สายเคเบิลตรวจจับปรับปรุงความน่าเชื่อถือและความปลอดภัยของโครงข่ายไฟฟ้า

ที่สถานีย่อย 110 kV วิศวกรจะเห็นการเดินทางของรีเลย์ป้อนสองครั้งในหนึ่งเดือน ข้อผิดพลาดทั้งสองครั้งจะหายไปก่อนที่ลูกเรือจะมาถึง ยูทิลิตี้นี้จะติดตั้งเซ็นเซอร์กระแสและอุณหภูมิแบบติดตั้งบนสาย ชุดข้อมูลระบุตัวเชื่อมต่อที่หลวมซึ่งจะล้มเหลวเฉพาะในช่วงที่มีโหลดสูงสุดเท่านั้น นั่นไม่ใช่การค้นพบที่มีราคาแพง แต่ขึ้นอยู่กับส่วนประกอบทั้งหมดตั้งแต่เซ็นเซอร์ไปจนถึงสายเคเบิลที่นำสัญญาณกลับไปยังสถานีย่อย

กรณีศึกษาที่เป็นประโยชน์สำหรับเทคโนโลยีเซ็นเซอร์กริดพลังงาน

เทคโนโลยีเซ็นเซอร์โครงข่ายไฟฟ้าไม่ใช่อุปกรณ์เสริมเพิ่มเติมสำหรับผู้ใช้สาธารณูปโภคหรือผู้ใช้ไฟฟ้าในภาคอุตสาหกรรมอีกต่อไป เป็นรากฐานสำหรับการแปลตำแหน่งข้อผิดพลาด การบำรุงรักษาเชิงคาดการณ์ และการจัดการโหลดแบบไดนามิก แต่เทคโนโลยีจะส่งมอบคุณค่าก็ต่อเมื่อห่วงโซ่การวัดที่สมบูรณ์ทำงาน และโซ่นั้นรวมสายเคเบิลไว้ด้วย

ไดรเวอร์หลักนั้นตรงไปตรงมา สาธารณูปโภคเผชิญกับสินทรัพย์ที่มีอายุมากขึ้น งบประมาณที่เข้มงวดมากขึ้น และความคาดหวังที่เพิ่มขึ้นสำหรับความน่าเชื่อถือของกริด แทนที่จะส่งลูกเรือไปลาดตระเวนทุก ๆ กิโลเมตรของเครื่องป้อน พวกเขาสามารถติดตั้งเซ็นเซอร์จำนวนเล็กน้อยที่ตรวจวัดกระแส อุณหภูมิ การสั่นสะเทือน หรือการปล่อยบางส่วนอย่างต่อเนื่อง ข้อมูลเผยให้เห็นความผิดปกติที่มองไม่เห็นด้วยการตรวจสอบด้วยภาพ

เมื่อห่วงโซ่การวัดทำงานได้อย่างน่าเชื่อถือ ผลลัพธ์ที่ได้คือเวลาในการฟื้นฟูบริการสั้นลง การใช้สินทรัพย์ได้ดีขึ้น และเข้าเยี่ยมชมการบำรุงรักษาที่ไม่จำเป็นน้อยลง การลงทุนมักจะได้รับการพิสูจน์โดยการหลีกเลี่ยงไฟดับเพียงครั้งเดียว

เทคโนโลยีเซ็นเซอร์ Power Grid ทำอะไรได้บ้าง

การใช้งานเซ็นเซอร์กริดแบ่งออกเป็นกรณีการใช้งานที่ทำซ้ำได้ 2-3 กรณี การทำความเข้าใจแต่ละรายการจะช่วยชี้แจงลำดับความสำคัญของข้อกำหนด:

• การตรวจจับข้อผิดพลาดและการแปลเป็นภาษาท้องถิ่น: เซ็นเซอร์ปัจจุบันบนตัวป้อนจะตรวจจับการลัดวงจรและชี้ทีมงานไปยังส่วนของเส้นที่แน่นอน ซึ่งช่วยลดเวลาที่ใช้ในการเดินไปตามทางเดิน
• การตรวจสอบสภาพ: เซ็นเซอร์ปล่อยประจุบางส่วนจะตรวจจับการเสื่อมสภาพของฉนวนก่อนที่จะเกิดความเสียหาย โดยเฉพาะในสายเคเบิลใต้ดิน
• การให้คะแนนเส้นไดนามิก: เซ็นเซอร์วัดอุณหภูมิบนตัวนำใช้ข้อมูลความร้อนแบบเรียลไทม์เพื่อคำนวณความจุที่ปลอดภัยที่แท้จริงของสายไฟ ช่วยให้ระบบสาธารณูปโภคสามารถโหลดได้จนถึงขีดจำกัดในวันที่อากาศเย็นกว่า
• การตรวจสอบหม้อแปลงและสวิตช์เกียร์: เซ็นเซอร์การสั่นสะเทือนและอุณหภูมิจะติดตามความสมบูรณ์ทางกลและความร้อนของสินทรัพย์ที่มีราคาแพง ซึ่งสนับสนุนการบำรุงรักษาตามเงื่อนไข
• การวัดคุณภาพไฟฟ้า: เซ็นเซอร์แรงดันไฟฟ้าและฮาร์โมนิคให้ข้อมูลที่จำเป็นในการตอบสนองต่อข้อร้องเรียนของลูกค้าและการศึกษาตารางการจ่ายอาหารสัตว์

กรณีการใช้งานเหล่านี้ทุกกรณีจะลงท้ายด้วยสัญญาณที่ต้องเข้าถึงเครื่องบันทึกข้อมูล, RTU หรือเกตเวย์ เส้นทางสัญญาณนั้นเป็นจุดที่สายเคเบิลที่เลือกไม่ดีสามารถทำลายการลงทุนของเซ็นเซอร์ทั้งหมดได้ แผงป้องกันที่มีการครอบคลุมไม่เพียงพอ วัสดุหุ้มที่ทนทานต่อความเครียดจากสภาพแวดล้อมที่ไม่ถูกต้อง หรือความต้านทานที่ไม่ตรงกันสามารถเปลี่ยนการวัดที่มีความแม่นยำสูงให้กลายเป็นข้อมูลที่ทำให้เข้าใจผิดได้

สายสัญญาณเซนเซอร์เพื่อการส่งสัญญาณระดับต่ำที่แม่นยำ สายเคเบิลที่มีความแม่นยำเหล่านี้ได้รับการออกแบบมาเพื่อส่งสัญญาณมิลลิโวลต์หรือมิลลิแอมแปร์จากเซ็นเซอร์ไปยังระบบควบคุม การป้องกันและความจุต่ำช่วยให้มั่นใจในความสมบูรณ์ของสัญญาณในสภาพแวดล้อมของสถานีย่อยที่มีการรบกวนทางแม่เหล็กไฟฟ้า ดูผลิตภัณฑ์ →

ด้วยเหตุนี้ หน่วยงานสาธารณูปโภคและผู้วางระบบจึงระบุสายสัญญาณเซ็นเซอร์เฉพาะมากขึ้น ซึ่งได้รับการออกแบบให้มีความจุต่ำและป้องกันการรบกวนทางแม่เหล็กไฟฟ้าที่ดี สายเคเบิลเหล่านี้ไม่ใช่สายไฟในอาคารธรรมดา สร้างขึ้นเพื่อความเที่ยงตรงของสัญญาณอย่างต่อเนื่องเมื่อมีสวิตช์เกียร์ชั่วคราวและฟิลด์ 50/60 Hz

การเปรียบเทียบเทคโนโลยีเซ็นเซอร์: ข้อมูลบอกอะไรคุณ

ตลาดเซ็นเซอร์นั้นกว้างขวาง และเทคโนโลยีที่แตกต่างกันก็ให้คุณภาพของข้อมูลที่แตกต่างกัน ตารางด้านล่างแสดงภาพรวมเชิงปฏิบัติของประเภททั่วไปที่ใช้ในการตรวจสอบกริด

คอลัมน์สุดท้ายคือส่วนที่ทีมวิศวกรมักไม่เห็นด้วย เซ็นเซอร์วัดอุณหภูมิสามารถแม่นยำได้ถึง 0.5 °C แต่หากลวดตะกั่วสัมผัสกับการรบกวนทางแม่เหล็กไฟฟ้าสูง ค่าที่บันทึกไว้ในเครื่องบันทึกข้อมูลอาจอยู่ไกลจากอุณหภูมิจริงของตัวนำ สภาพแวดล้อมการติดตั้งทำให้ข้อกำหนดของเซนเซอร์ขึ้นอยู่กับข้อกำหนดของสายเคเบิลโดยตรง

ระบบเคเบิลเป็นส่วนหนึ่งของการใช้งานเซ็นเซอร์

เซ็นเซอร์ได้รับการติดตั้งในสภาพแวดล้อมทางกายภาพที่แตกต่างกันมากมาย บางคนนั่งบนตัวนำไฟฟ้าบนหอส่งสัญญาณ คนอื่นๆ นั่งอยู่ในห้องสวิตช์เกียร์ใกล้กับหม้อแปลงไฟฟ้า กลุ่มที่สามถูกฝังอยู่ในบ่อพักตามเส้นทางจำหน่ายใต้ดิน แต่ละสภาพแวดล้อมขับเคลื่อนข้อกำหนดสายเคเบิลที่แตกต่างกัน

สำหรับเซ็นเซอร์ที่ติดตั้งเสากลางแจ้ง สายสัญญาณจะต้องทนทานต่อรังสี UV ฝน และการผันผวนของอุณหภูมิที่สูง สำหรับการติดตั้งสถานีย่อย สายเคเบิลจำเป็นต้องทนต่อสนามแม่เหล็กแรงสูงและแรงดันไฟกระชากชั่วคราว สำหรับการใช้งานใต้ดิน ความต้านทานต่อความชื้นและการป้องกันสัตว์ฟันแทะมีความสำคัญมากกว่าความแม่นยำของสัญญาณ

ในกรณีที่เซ็นเซอร์จำเป็นต้องสื่อสารในระยะทางไกลบนเครือข่ายไฟฟ้าแรงสูง สายเคเบิลคอมโพสิตไฟเบอร์ออปติกสามารถรวมตัวนำไฟฟ้าเข้ากับเส้นใยสื่อสารในปลอกเดียว การออกแบบนี้ช่วยลดความจำเป็นในโครงสร้างพื้นฐานการสื่อสารที่แยกจากกัน และมักจะปรับปรุงความน่าเชื่อถือในสภาพแวดล้อมของสถานีย่อยที่เปิดเผย

สายเคเบิลคอมโพสิตไฟเบอร์ออปติกที่ผสมผสานพลังงานและการสื่อสาร สายเคเบิลแบบไฮบริดผสานรวมเส้นใยนำแสงเข้ากับตัวนำไฟฟ้าในปลอกเดียว ช่วยลดความซับซ้อนในการติดตั้งและเพิ่มความน่าเชื่อถือสำหรับการสื่อสารด้วยเซ็นเซอร์ระยะไกลบนเครือข่ายไฟฟ้าแรงสูง ดูผลิตภัณฑ์ →

นอกจากนี้ยังสร้างความได้เปรียบในทางปฏิบัติให้กับทีมงานโครงการอีกด้วย แทนที่จะประสานการดึงไฟเบอร์และการดึงสายไฟแยกกันกับทีมงานติดตั้งสองคน โครงสร้างแบบคอมโพสิตทำให้สามารถร้อยหรือพันสายเคเบิลเส้นเดียวได้ ซึ่งจะช่วยประหยัดแรงงานและขจัดความเสี่ยงด้านกำหนดการหนึ่งองค์ประกอบ

การเลือกเซ็นเซอร์และชุดสายเคเบิลที่เหมาะสม

การตัดสินใจจัดซื้อจัดจ้างสำหรับระบบตรวจสอบกริดมักมุ่งเน้นไปที่ต้นทุนเซ็นเซอร์และแบรนด์ อย่างไรก็ตาม สายเคเบิลมักถูกปล่อยไว้เป็นรายการเริ่มต้นและเปลี่ยนใหม่ในภายหลังระหว่างการแก้ไขปัญหาเบื้องต้น

วิธีหลีกเลี่ยงปัญหาดังกล่าวในทางปฏิบัติคือตรวจสอบพารามิเตอร์ 3 ตัวก่อนสั่งซื้อ:

1. ประเภทสัญญาณ: โปรโตคอลอนาล็อก 4–20 mA และดิจิทัล เช่น Modbus หรือ DNP3 ต้องใช้โครงสร้างสายเคเบิลที่แตกต่างกัน ลูปแบบอะนาล็อกจำเป็นต้องมีคู่บิดแบบสองแกนพร้อมตัวป้องกัน เครือข่ายดิจิทัลอาจมีความไวต่อขนาดตัวนำน้อยกว่า แต่มีความไวต่อความจุมากกว่า
2. ระดับสิ่งแวดล้อม: ตรวจสอบปลอกสายเคเบิลเพื่อดูช่วงอุณหภูมิ ความต้านทานรังสียูวี ความต้านทานน้ำมัน และสารหน่วงไฟ สายเคเบิลที่ทำงานในห้องควบคุมที่มีการควบคุมอุณหภูมิไม่เหมาะกับกล่องรวมสัญญาณบนเสา
3. เส้นทางการติดตั้ง: สายเคเบิลใต้ดินต้องใช้การออกแบบที่กั้นน้ำหรือหุ้มเกราะ ในร่องสายเคเบิลที่อยู่ติดกับสายไฟ การแยกและส่วนป้องกันมีความสำคัญมากกว่าความต้านทานของตัวนำ

สายเคเบิลควบคุมมักทำหน้าที่เป็นอินเทอร์เฟซระหว่างกล่องรวมสัญญาณเซ็นเซอร์และหน่วยเทอร์มินัลระยะไกล (RTU) ในสถานีย่อย สายเคเบิลควบคุมสารหน่วงไฟที่มีคุณสมบัติควันต่ำและปราศจากฮาโลเจนช่วยลดความเสี่ยงจากไฟไหม้ ในขณะเดียวกันก็ให้การป้องกันทางกลที่จำเป็นในสถานที่ที่ไม่เอื้ออำนวย

สายเคเบิลควบคุมควันต่ำแบบปราศจากฮาโลเจนสำหรับการเชื่อมต่อสถานีย่อย สายเคเบิลควบคุมสารหน่วงไฟที่มีคุณสมบัติควันต่ำและปราศจากฮาโลเจน ให้การปกป้องทางกลและลดความเสี่ยงจากไฟไหม้ โดยเป็นอินเทอร์เฟซระหว่างกล่องรวมสัญญาณเซ็นเซอร์และยูนิตเทอร์มินัลระยะไกล ดูผลิตภัณฑ์ →

สำหรับทีมที่ใช้ IEC 61850 หรือสถาปัตยกรรมการสื่อสารที่คล้ายกัน สายเคเบิลจะต้องรองรับแบนด์วิดท์และระยะทางที่ต้องการด้วย การเลือกสายเคเบิลที่มีขนาดตัวนำที่ใหญ่กว่าที่จำเป็นอย่างยิ่งสามารถช่วยลดความยุ่งยากในการอัพเกรดในอนาคตโดยไม่ต้องเพิ่มต้นทุนให้กับโครงการเซ็นเซอร์โดยรวมมากนัก

จุดที่เทคโนโลยีเซ็นเซอร์กริดกำลังมุ่งหน้าไป

ขั้นต่อไปของการปฏิบัติทางอุตสาหกรรมมีแนวโน้มที่จะรวมเซ็นเซอร์แบบกระจายเข้ากับการวิเคราะห์ แทนที่จะเพิ่มอุปกรณ์ตรวจสอบแบบสแตนด์อโลนเพิ่มเติม อัลกอริธึมการให้คะแนนสายไดนามิกใช้ข้อมูลสภาพอากาศและเซ็นเซอร์อุณหภูมิตัวนำเพื่อเป็นแนวทางในการตัดสินใจจัดส่ง ข้อมูลการคายประจุบางส่วนจะถูกรวมเข้ากับฐานข้อมูลการจัดการสินทรัพย์เพื่อจัดลำดับความสำคัญของการเปลี่ยนสายเคเบิลมากกว่าการซ่อมแซมแบบรีแอกทีฟ

โดรนและกล้องถ่ายภาพความร้อนกำลังเพิ่มความครอบคลุมของการตรวจสอบสายเหนือศีรษะ แต่จะให้ข้อมูลสแนปช็อต ไม่ใช่ข้อมูลต่อเนื่อง เซ็นเซอร์ถาวรและการสำรวจด้วยโดรนเป็นระยะๆ ถูกมองว่าเป็นเครื่องมือเสริมมากขึ้น เซ็นเซอร์จะตั้งค่าพื้นฐาน และโดรนจะจับค่าผิดปกติ

สำหรับผู้ผลิตสายเคเบิล การเปลี่ยนแปลงที่เกี่ยวข้องมากที่สุดคือการใช้โซ่เซ็นเซอร์ที่ยาวขึ้นและเส้นทางการสื่อสารที่ซับซ้อนมากขึ้น บริษัทผลิตไฟฟ้ากำลังต้องการผลิตภัณฑ์ที่เรียบง่ายและทนทานซึ่งทนทานต่อสภาพแวดล้อมการติดตั้ง นั่นคือที่ โซลูชั่นระบบอัตโนมัติ ช่วยกำหนดว่าสายเคเบิลและอุปกรณ์ไฟฟ้าใดบ้างที่อยู่ด้วยกัน ในเขตอุตสาหกรรมที่รุนแรง จะใช้หลักการเดียวกันนี้ และคำแนะนำในการรับรองความปลอดภัยด้วย สายเครื่องมือวัด นำเสนอข้อมูลอ้างอิงที่เป็นประโยชน์สำหรับวิศวกรที่ทำงานเกี่ยวกับการปรับปรุงเซ็นเซอร์

เทคโนโลยีเซ็นเซอร์โครงข่ายไฟฟ้าที่มีการใช้งานอย่างถูกต้องจะเปลี่ยนรูปแบบการบำรุงรักษาเชิงรับเป็นแบบเชิงป้องกัน ผลตอบแทนที่วัดได้ไม่เพียงแต่ในการหลีกเลี่ยงการหยุดทำงานเท่านั้น แต่ยังรวมถึงการใช้สินทรัพย์ที่ดีขึ้นและการดำเนินงานภาคสนามที่ปลอดภัยยิ่งขึ้นอีกด้วย ตั้งแต่หัวเซนเซอร์ไปจนถึงปลายทางในห้องควบคุม ทุกการเชื่อมต่อมีความสำคัญ