Изследване и приложение на интелигентна система за мониторинг на разъединителя на генератора

Автоматът на генератора е ключов компонент в системите за електроенергия и неговата надеждност директно влияе върху стабилната работа на цялата система за електроенергия. Чрез изследвания и практически приложение на интелигентни системи за мониторинг, реалното състояние на автоматите може да бъде наблюдено, позволявайки ранна детекция на потенциални повреди и рискове, което подобрява общата надеждност на системата за електроенергия.

Традиционното поддръжка на автоматите основно се осъществява чрез периодични проверки и преценки, базирани на опит, които не само са времепотребителски и трудоемки, но могат и да пропуснат скрити проблеми поради недостатъчното покритие на проверките. Интелигентните системи за мониторинг предлагат реално наблюдение, анализ на данни и ранно предупреждение за повреди, намалявайки ненужното поддръжка и ремонт, което намалява разходите за операция и поддръжка (O&M).

Те позволяват и по-точна оценка на здравословното състояние на оборудването, позволявайки рационално планиране на дейности за поддръжка, за да се избегне както прекомерното използване, така и прекомерната поддръжка, като ефективно удължават срока на полезност на оборудването. Разработката и приложението на интелигентни системи за мониторинг са напреднали технологии за мониторинг на електроенергийното оборудване, включително инфрачервен термален анализ и анализ на големи данни. Тези технологични напредъци не само подобряват ефективността на мониторинга на автоматите на генераторите, но също така създават техническа основа за интелигентно управление на друго оборудване в системата за електроенергия.

1. Методи и практики
1.1 Архитектура на интелигентната система за мониторинг
Интелигентната система за мониторинг се състои главно от сензори, интелигентно онлайн устройство за мониторинг (IED) и заден модул за мониторинг. Механични сензори за смещение, сензори за механични характеристики при малко ток, видео сензори за термално изображение и сензори за SF6 газ се инсталират директно върху основното оборудване. Тези сензори събират реални параметри на работата на автомата на генератора и предават сигнали чрез кабели до интелигентното онлайн устройство за мониторинг. В местния шкаф за мониторинг се намират IED и мрежов свич, които придобиват сигнали от сензорите, обработват ги и после предават данните чрез волоконно-оптичен кабел до задния модул за мониторинг за съхранение и оценка.

1.2 Система за мониторинг на механични характеристики на автомата
Системата за мониторинг на механични характеристики включва сензори за смещение, сензори за малко ток, интелигентно онлайн устройство за мониторинг и заден модул. Чрез наблюдение на смещението при работата на автомата, стойностите на тока в цепите за управление на отваряне/затваряне и тока в цепта на мотора за зареждане, се получават ключови механични параметри на автомата. Построяват се графики на механични характеристики и се сравняват с стандартни и исторически графики на хода, за да се оцени състоянието на работата на автомата.

Системата за мониторинг позволява следните функции:

• Построяване на вълнови форми на тока в катушките за отваряне/затваряне, тока в мотора за зареждане и графики на хода на механизма;

• Получаване на данни като време за отваряне/затваряне, скорост, дължина на пътя, пиков ток в катушките, специфични параметри на катушките, пиков ток в мотора за зареждане и продължителност на зареждане;

• Сравнение на измерените графики на хода със стандартни графики за анализ;

• Запитване на исторически данни и генериране на доклади;

• Наблюдение на системни повреди и прекъсвания в комуникацията, с автоматично активиране на аларми.

В този проект се инсталират три сензора за смещение – един на дъното на всеки фазов шаси за управление на отваряне/затваряне на автомата на изхода на генератора. Сензорите преобразуват ъгловото смещение (причинено от тяло на връзка, което води към кривошип) в цифрови TTL сигнали и ги предават до интелигентното онлайн устройство за мониторинг. С независими сензори за смещение за всяка фаза, системата може точно да идентифицира дефектната фаза и да детектира проблеми като леки мутрета на тялото на връзка или развинати/откъснати кривошипи, които причиняват непълно отваряне или затваряне.

Сензорите за малко ток се инсталират в местния контролен шкаф на автомата и включват четири канала за измерване. На основата на принципа на Хол, те преобразуват измерените сигнални токове в аналогови сигнали при малко ток и ги предават до интелигентното онлайн устройство за мониторинг.

1.3 Система за мониторинг на състоянието на SF6 газ
Системата за мониторинг на състоянието на SF6 газ включва сензор за SF6 газ, интелигентно онлайн устройство за мониторинг и заден модул за мониторинг. В този проект интелигентното устройство за мониторинг се споделя с системата за мониторинг на механични характеристики. Тази система предоставя операторите с реални данни за плътността, налягането и температурата на SF6 газа в газовото отделение, позволявайки дълготрайно проследяване и аналитична оценка на историческите тенденции.

Сензорът за SF6 газ има интегриран дизайн, който измерва плътност, налягане и температура едновременно. Той се монтира на точката за зареждане на газа на автомата и се свързва с интелигентното устройство за мониторинг чрез интерфейс за комуникация RS485.

Системата за мониторинг предоставя следните възможности:

• Непрекъснато наблюдение на състоянието на SF6 газа в отделението на автомата на генератора, използвайки протокола за комуникация IEC61850;

• Генериране на графики на тенденции на основата на алгоритми за симулиране на данни за предиктивен анализ;

• Активиране на аларми и предоставяне на препоръчителни действия.

Традиционните методи за поддръжка се основават твърде много на предварително планирани инспекции и емпирични оценки - процес, който изисква много време, труд и е склонен да пропусне ранни показатели за дефект. В сравнение, системата за мониторинг на газ SF6 предоставя непрекъснати, реално-временни данни, които позволяват предиктивна поддръжка и своевременно вмешателство, за да се предотвратят сериозни повреди. С напредъка на технологиите IoT и големи данни, такива системи за мониторинг на състоянието могат да бъдат интегрирани в по-общи мрежи за мониторинг на здравословното състояние на оборудването, подобрявайки точността на данните, дълбочината на анализа и насърчавайки иновации в нови решения.

1.4 Система за мониторинг чрез инфрачервено термично изображение
Системата за мониторинг чрез инфрачервено термично изображение се състои от сензор за инфрачервено термично видео, мрежов свич и заден край. Тя наблюдава температурата на внутренните проводници в контактора на генератора, комбинирайки инфрачервено термично изображение с видимо-светлинно видео. Този двойствен подход подобрява точността на измерванията и позволява наблюдение на разстоянията между контакти на разединителя при контактора на генератора.

В този проект, сензорът за инфрачервено термично видео е монтиран външно на обвивката на контактора, с поле на действие, покриващо разстоянията между контактите на разединителя и части от проводника. Изображенията се предават чрез опашковия кабел на сензора до умната онлайн система за мониторинг.

Системата предоставя следните функции:

• Показване на реалните температури на проводниците чрез цветови градиенти и маркиране на области с максимални/минимални температури заедно с числови стойности;

• Построяване и съхранение на графики на температурата спрямо времето;

• Изпълняване на анализ на трендовете, базиран на исторически данни, за оценка на оперативното състояние и издадане на предупреждения за аномалии.

Инфрачервеното термично изображение е безконтактен инструмент за мониторинг, който позволява на техниките да наблюдават термичните условия на оборудването на разстояние, без да прекъсват операциите, като по този начин намалява оперативния риск. То може моментално да идентифицира надгряване, деградация на изолацията или несъответствие на нагрузката - общи ранни признаци за повреда, което позволява профилактични действия, за да се избегнат масови прекъсвания и скъпи ремонти. Комбинирането на инфрачервено и видимо-светлинно видео позволява комплексна оценка на оборудването, детайлна анализа и прецизни решения за поддръжка. Освен това, системата записва исторически данни за дългосрочен анализ на трендовете и оценка на производителността, подкрепяща предиктивна поддръжка и прогнозиране на бъдещите потребности за поддръжка.

2.Заключение

Разработената умна система за мониторинг не само установи точна модел за ранно предупреждение за дефекти, но и оптимизира стратегиите за поддръжка на оборудването. Тези постижения ефективно намаляват скоростта на дефекти и разходите за поддръжка на контакторите на генераторите и значително продължават срока им на служба. Иновацията в този проект се състои в реализирането на многомерен анализ на данни и високо автоматизиран мониторинг на контакторите на генераторите. Тя включва анализ на големи данни в мониторинга на контакторите на генераторите и използва облачно съхранение и анализ на данни, за да подобри достъпа до данните и ефективността на анализа. Тези иновации не само подобряват общата оперативна ефективност и безопасност на системите за електроенергия, но и предлагат нови идеи и посоки за технологичния напредък и развитие в електроенергийната индустрия.