Recerca i pràctica del sistema de monitoratge intel·ligent per a interrumptors de circuits de generadors
El interruptor de generador és un component crític en els sistemes elèctrics, i la seva fiabilitat afecta directament l'operació estable de tot el sistema elèctric. A través de la recerca i l'aplicació pràctica dels sistemes de monitoratge intel·ligent, es pot supervisar l'estat operatiu en temps real dels interruptors, permetent la detecció precoç de possibles errors i riscos, i així augmentant la fiabilitat general del sistema elèctric.
La manutenció tradicional dels interruptors depèn principalment de les inspeccions periòdiques i dels judicis basats en l'experiència, que no només són consumidors de temps i treball, sinó que també poden passar per alt problemes latents degut a una cobertura d'inspecció insuficient. Els sistemes de monitoratge intel·ligent proporcionen monitoratge en temps real, anàlisi de dades i capacitats d'alerta precoç d'errors, reduint la manutenció i reparacions innecessàries, i així disminuint els costos d'operació i manteniment (O&M).
A més, permeten una avaluació més precisa de la salut dels equips, permetent programar de manera raonable les activitats de manteniment per evitar tant l'ús excessiu com el manteniment excesiu, estenent eficaçment la vida útil dels equips. El desenvolupament i l'aplicació dels sistemes de monitoratge intel·ligent han avançat les tecnologies de monitoratge per a l'equip elèctric, incloent-hi la imatge tèrmica infraroja i l'anàlisi de grans dades. Aquests avanços tecnològics no només milloren l'eficiència del monitoratge dels interruptors de generador, sinó que també posen les bases tècniques per a la gestió intel·ligent d'altres equips del sistema elèctric.
1.Mètodes i pràctiques
1.1 Arquitectura del sistema de monitoratge intel·ligent
El sistema de monitoratge intel·ligent consta principalment de sensors, un dispositiu de monitoratge intel·ligent en línia (IED) i un sistema de monitoratge de fons. Es instal·len sensors de desplaçament mecànic, sensors de característiques mecàniques de baixa corrent, sensors de vídeo termogràfic i sensors de gas SF6 directament en l'equip principal. Aquests sensors recullen els paràmetres d'operació en temps real de l'interruptor de generador i transmeten senyals a través de cables al dispositiu de monitoratge intel·ligent en línia. Un armari de monitoratge in situ conté l'IED i un commutador de xarxa, que adquireixen els senyals dels sensors, els processen i llavors transmeten les dades a través de cablant òptic al sistema de monitoratge de fons per a l'emmagatzematge i l'avaluació.
1.2 Sistema de monitoratge de les característiques mecàniques de l'interruptor
El sistema de monitoratge de les característiques mecàniques consta de sensors de desplaçament, sensors de baixa corrent, un dispositiu de monitoratge intel·ligent en línia i un sistema de fons. Monitorant el desplaçament d'operació de l'interruptor, els valors de corrent en els circuits de control d'obertura/tancament i la corrent en el circuit del motor d'emmagatzematge d'energia, s'obtenen els paràmetres mecànics clau de l'interruptor. Es dibuixen i comparen les corbes de característiques mecàniques amb les corbes de desplaçament estàndard i històriques per avaluar l'estat operatiu de l'interruptor.
El sistema de monitoratge permet les següents funcions:
Dibuixar les formes d'ona de la corrent del solenoide d'obertura/tancament, la corrent del motor d'emmagatzematge d'energia i les corbes de desplaçament del mecanisme;
Obtenir dades com el temps d'obertura/tancament, la velocitat, la distància de desplaçament, la corrent pica del solenoide, els paràmetres característics del solenoide, la corrent pica del motor d'emmagatzematge d'energia i la durada d'emmagatzematge d'energia;
Comparar les corbes de desplaçament mesurades amb les corbes estàndard per a l'anàlisi;
Consultar dades històriques i generar informes;
Monitoritzar errors del sistema i interrupcions de comunicació, amb l'activació automàtica d'alarmes.
Aquest projecte instal·la tres sensors de desplaçament — un a la base de l'eix de conducció d'obertura/tancament de cada fase a l'interruptor de sortida del generador. Els sensors converteixen el desplaçament angular (causat pel vareta de lligam que impulsa el volant) en senyals TTL digitals i els transmeten al dispositiu de monitoratge intel·ligent en línia. Amb sensors de desplaçament independents per cada fase, el sistema pot identificar precisament la fase defectuosa i detectar problemes com nusos de bloqueig allargats en la vareta de lligam o volants allargats/desconnectats que causin operacions d'obertura o tancament incompletes.
Els sensors de baixa corrent s'instal·len en el quadre de control local de l'interruptor i inclouen quatre canals de mesura. Basats en el principi de l'efecte Hall, converteixen els senyals de corrent mesurats en senyals analògics de baixa corrent i els transmeten al dispositiu de monitoratge intel·ligent en línia.
1.3 Sistema de monitoratge de les condicions del gas SF6
El sistema de monitoratge de les condicions del gas SF6 consta d'un sensor de gas SF6, un dispositiu de monitoratge intel·ligent en línia i un sistema de monitoratge de fons. En aquest projecte, el dispositiu de monitoratge intel·ligent es comparteix amb el sistema de monitoratge de les característiques mecàniques. Aquest sistema proporciona als operadors dades en temps real sobre la densitat, la pressió i la temperatura del gas SF6 dins de la cambra de gas, permetent-ne el seguiment i l'avaluació analítica a llarg termini.
El sensor de gas SF6 té un disseny integrat que mesura simultàniament la densitat, la pressió i la temperatura. S'instal·la al port de plena del gas de l'interruptor i es connecta al dispositiu de monitoratge intel·ligent a través d'una interfície de comunicació RS485.
El sistema de monitoratge proporciona les següents capacitats:
Monitoritzar continuament les condicions del gas SF6 a la cambra de l'interruptor de generador utilitzant el protocol de comunicació IEC61850;
Generar corbes de tendència basades en algoritmes de dades simulades per a l'anàlisi predictiva;
Activar alarmes i proporcionar accions recomanades.
Els mètodes de manteniment tradicionals es basen molt en inspeccions programades i jutjaments empírics, que són consumidors de temps, intensius en treball i propensos a perdre indicadors de faltes inicials. En canvi, el sistema de monitoratge de gas SF6 ofereix dades contínues i en temps real, permetent un manteniment predictiu i una intervenció oportuna per prevenir grans falles. Amb l'avanç de les tecnologies IoT i Big Data, aquests sistemes de monitoratge de condicions podrien integrar-se en xarxes més amplies de monitoratge de la salut de l'equipament, millorant la precisió de les dades, la profunditat analítica i fomentant la innovació en noves solucions.
1.4 Sistema de Monitoratge de Vídeo Termogràfic Infraroig
El sistema de monitoratge de vídeo termogràfic infraroig consta d'un sensor de vídeo termogràfic infraroig, un commutador de xarxa i un sistema posterior. Monitoritza la temperatura dels conductors interns al circuit tancador del generador combinant la imatge termogràfica infraroig amb el vídeo de llum visible. Aquest enfocament dual augmenta la precisió de la mesura i permet monitoritzar els intervals de contacte del tancador de sortida del generador.
En aquest projecte, el sensor de vídeo termogràfic infraroig s'instal·la externament a la carcassa del tancador, amb el seu camp de visió cobrint els intervals de contacte del tancador i parts del conductor. Els senyals d'imatge es transmeten a través del cable de cau del sensor al dispositiu de monitoratge en línia intel·ligent.
El sistema proporciona les següents funcions:
Mostra les temperatures dels conductors en temps real utilitzant gradients de color i ressalta les regions amb temperatures màximes/mínimes juntament amb valors numèrics;
Representa i emmagatzema corbes de temps-temperatura;
Realitza anàlisis de tendències basats en dades històriques per avaluar l'estat operatiu i emitir avisos d'anomalies.
La imatge termogràfica infraroig és una eina de monitoratge sense contacte que permet als tècnics monitoritzar remotament les condicions tèrmiques de l'equipament sense interrompre les operacions, reduint així el risc operatiu. Pot identificar instantàniament sobrecalentaments, degradació de l'aïllament o desequilibri de càrrega, símptomes comuns inicials de fallida, permetent accions preventives per evitar apagades a gran escala i reparacions costoses. La combinació de la imatge infraroig i el vídeo de llum visible permet una avaluació exhaustiva de l'equipament, un anàlisi detallat i decisions de manteniment precises. A més, el sistema registra dades històriques per a l'anàlisi de tendències a llarg termini i l'avaluació del rendiment, suportant el manteniment predictiu i la previsió de necessitats futures de manteniment.
2.Conclusió
El sistema de monitoratge intel·ligent desenvolupat no només ha establert un model d'avís precoç de falles precís, sinó que també ha optimitzat les estratègies de manteniment de l'equipament. Aquests assoliments redueixen eficàcement la taxa de falles i els costos de manteniment dels tancadors de circuits dels generadors i allarguen significativament la seva vida útil. L'innovació d'aquest projecte resideix en realitzar anàlisis de dades multidimensionals i un monitoratge altament automatitzat dels tancadors de circuits dels generadors. Introdueix l'anàlisi de dades massives al monitoratge dels tancadors de circuits dels generadors i utilitza l'emmagatzemament i anàlisi de dades en núvol per millorar l'accessibilitat i l'eficiència analítica de les dades. Aquestes innovacions no només milloren l'eficiència operativa i la seguretat general dels sistemes d'energia, sinó que també proporcionen noves idees i direccions per a l'avanç i desenvolupament tecnològic en l'indústria de l'energia.
