CSDL Ngành điện

5 thách thức phổ biến khi triển khai các giải pháp theo dõi trạm biến áp từ xa

09/04/2025 14:47 Số lượt xem: 1431

Cảm biến hình ảnh và nhiệt cho phép theo dõi từ xa các tài sản trạm biến áp (Ảnh st)

Cảm biến hình ảnh và nhiệt cho phép theo dõi từ xa các tài sản trạm biến áp có giá trị cao và quan trọng. Với khả năng truy cập dữ liệu tốt hơn, các công ty điện lực có thể giảm chi phí vận hành và bảo trì, tối ưu hóa tình trạng và tính năng của tài sản và triển khai một chiến lược bảo trì dựa trên tình trạng.

Nhưng vì mỗi trạm biến áp đều có tính chất riêng, nên cách bố trí và vị trí của công trình này có thể gây ra những thách thức trong các giai đoạn thiết kế, lắp đặt và triển khai dự án.

May mắn thay, nhiều thách thức trong số này có thể khắc phục bằng công nghệ phù hợp. Các cảm biến cấp điện lực linh hoạt và cung cấp nhiều tùy chọn và khả năng khác nhau để cho phép các công ty điện lực hưởng lợi từ việc theo dõi từ xa trong bất kỳ tình huống triển khai nào.

Thử thách 1 - Truyền thông & Nối mạng

Giống như các thiết bị Internet vạn vật công nghiệp (IIoT) khác, các cảm biến hình ảnh và nhiệt độ thu thập, trao đổi và truyền thông tin theo ngữ cảnh từ trạm biến áp đến một vị trí tập trung.

Tuy nhiên, loại hình và chất lượng mạng lưới có sẵn cho công ty điện lực có thể thay đổi rất nhiều tùy thuộc vào vị trí của trạm biến áp.

Ví dụ như các trạm biến áp đô thị có nhiều khả năng tiếp cận cơ sở hạ tầng mạnh mẽ, đáng tin cậy và tốc độ cao như các mạng cáp quang, 5G/4G LTE cấp nhà mạng, Wi-Fi, hoặc các mạng lưới dựa trên Ethernet.

Mặt khác, những vùng nông thôn và vùng sâu vùng xa chỉ có thể chỉ có quyền truy cập hạn chế vào các liên kết vi sóng, mạng vô tuyến riêng hoặc mạng truyền thông vệ tinh như Starlink (một tập hợp các vệ tinh cung cấp truy cập Internet vệ tinh).

Để có hiệu quả, các cảm biến hình ảnh và nhiệt phải có khả năng kết nối bằng nhiều công nghệ truyền thông khác nhau bất kể chúng triển khai ở đâu.

Thử thách 2 - Các hạn chế về độ phân giải và băng thông

Video độ phân giải cao đòi hỏi mạng tốc độ cao, băng thông rộng và độ trễ thấp. Nhưng như đã đề cập, nhiều trạm biến áp nằm ở những khu vực không có các mạng này hoặc chi phí video truyền liên tục độ phân giải cao là quá cao.

Trong các trường hợp này, công ty điện lực có thể triển khai các cảm biến trong một kiến trúc phân tán giúp giảm khối lượng dữ liệu gửi qua mạng lưới. 

Các cảm biến hình ảnh và nhiệt ghi lại, xử lý và lưu trữ dữ liệu cục bộ. Nếu phát hiện tình trạng báo động, cảnh báo và chế độ xem tài sản theo thời gian thực sẽ tự động gửi đến nhóm Vận hành. Khi đó, công ty điện lực có thể quay lại và xem dữ liệu đã ghi để chẩn đoán sự cố, xác định nguyên nhân và ưu tiên phản hồi trước khi điều động đội thợ đến hiện trường.

Tùy thuộc vào độ nhạy của thiết bị, các cảm biến có thể cấu hình để gửi các đoạn dữ liệu ngắn theo các khoảng thời gian đều đặn hoặc truyền các hình ảnh có độ phân giải thấp hơn để cắt giảm thêm dung lượng hệ thống điện và các yêu cầu về băng thông.

Thử thách 3 - Tiếp cận nguồn điện

Tính khả dụng của nguồn điện cũng là một thách thức khác đối với các công ty điện lực khi triển khai các thiết bị IIoT và các cảm biến đã kết nối.

Các trạm biến áp đô thị và nông thôn thường kết nối với lưới điện trung tâm, mặc dù các công trình cũ hơn có thể dễ bị mất điện hoặc các gián đoạn khác. Nhiều trạm sẽ có một hệ thống pin dự phòng, trong khi các trạm biến áp hiện đại hơn với cơ sở hạ tầng mạng lưới tiên tiến hơn có thể sử dụng nguồn điện qua Ethernet để đơn giản hóa việc lắp đặt và cắt giảm hệ thống đi dây.

Tuy nhiên, các trạm biến áp vùng sâu vùng xa có xu hướng phải đối mặt với những thách thức lớn hơn. Các cơ sở này thường nằm ở những khu vực có ít hoặc không có quyền truy cập lưới điện chính.

Trong những trường hợp này, cảm biến cần nguồn điện thay thế. Đây có thể là tấm pin mặt trời chuyên dụng, một nguồn năng lượng tái tạo cục bộ, một máy phát điện diesel hoặc một dạng nguồn điện tự dùng khác. 

Trong mọi trường hợp, các cảm biến cần có công suất thấp, tiết kiệm năng lượng và có thể hoạt động ở nhiều mức điện áp, dòng điện và tần số khác nhau.

Thử thách 4 - Điều kiện môi trường

Các trạm biến áp, đặc biệt là những trạm ở vùng xa xôi, là các môi trường khó khăn và đầy thách thức. Cần bảo vệ các thiết bị kết nối khỏi nhiều mối nguy hiểm có thể gây hư hại hoặc làm gián đoạn luồng dữ liệu đến nhóm Vận hành.

Những thách thức phổ biến về môi trường có thể tác động đến tính năng của các cảm biến IIoT bao gồm nhiễu điện từ, thời tiết cực đoan và khắc nghiệt, các xung điện áp, sét đánh, động vật hoang dã, nhiệt độ biến động, cháy hoặc lũ lụt.

Camera thương mại, chẳng hạn như camera thường dùng để theo dõi an ninh, không thể chống chịu được các điều kiện này. Thay vào đó, các công ty điện lực cần triển khai các cảm biến cấp điện lực có thiết kế và chế tạo để hoạt động trong các môi trường trạm biến áp thách thức.

Thử thách 5 - Vị trí của cảm biến

Không có giải pháp triển khai nào phù hợp với tất cả khi nói đến các giải pháp theo dõi từ xa. Mỗi công ty điện lực và trạm biến áp có các yêu cầu, bố trí và tài sản khác nhau và thiết kế và phạm vi của dự án phụ thuộc vào ứng dụng, ngân sách khả dụng và các mục tiêu kinh doanh lớn hơn của công ty điện lực. 

Xác định vị trí lý tưởng của các cảm biến trước khi triển khai đảm bảo các công ty điện lực có quyền truy cập các dữ liệu phù hợp với số lượng thiết bị ít nhất. Với sự trợ giúp của các mô hình 3D tiên tiến dựa trên bản vẽ thiết kế hoặc hình ảnh vệ tinh, các công ty điện lực có thể nhận dạng các tài sản quan trọng, mô phỏng chế độ xem của từng cảm biến và thiết kế giải pháp hiệu quả nhất cho từng trạm biến áp riêng lẻ.

Các công ty điện lực có thể nhận dạng các tài sản quan trọng với sự trợ giúp của các mô hình 3D tiên tiến (Ảnh st)

Giải pháp linh hoạt có thiết kế cho mọi kịch bản triển khai

Mỗi trạm biến áp đều có đặc điểm riêng và việc triển khai các cảm biến hình ảnh và nhiệt có thể sẽ khác nhau ở mỗi địa điểm. 

Tính khả dụng của mạng lưới truyền thông và nguồn điện, cùng với các điều kiện khó khăn và nhiều khi nguy hiểm, có nghĩa là các cảm biến hình ảnh và nhiệt phải đủ linh hoạt để hoạt động trong nhiều kịch bản triển khai khác nhau.

Khi triển khai các giải pháp theo dõi từ xa, hãy làm việc chặt chẽ với một nhà cung cấp có kinh nghiệm để hiểu các yêu cầu của từng công trình. Họ sẽ có thể hướng dẫn dự án và đề xuất các tính năng, năng lực và chức năng cần thiết để khai thác đầy đủ mọi lợi thế của công nghệ này. 