Forskning og praksis af intelligent overvågningssystem for generatorcirkuitskærm

Generatorbryderen er en kritisk komponent i strømsystemer, og dens pålidelighed har direkte indflydelse på det stabile drift af hele strømsystemet. Gennem forskning og praktisk anvendelse af intelligente overvågningsystemer kan den reelle driftsstatus for bryderne overvåges, hvilket gør det muligt at opdage potentielle fejl og risici tidligt, hvilket dermed øger den samlede pålidelighed af strømsystemet. 

Traditionel vedligeholdelse af brydere baserer sig hovedsagelig på periodiske inspektioner og erfaring-baserede vurderinger, hvilket ikke kun er tidskrævende og arbejdskrævende, men kan også overse latente problemer pga. utilstrækkelig inspektionsdækning. Intelligente overvågningsystemer tilbyder realtidsovervågning, dataanalyse og tidlig fejl-advarsel, hvilket reducerer unødvendigt vedligeholdelse og reparationer, og dermed nedbringer drifts- og vedligeholdelsesomkostninger (O&M). 

De gør det også muligt at foretage mere præcise vurderinger af udstyrshelbred, hvilket giver mulighed for rationelt planlægning af vedligeholdelsesarbejde for at undgå både overforbrug og overdreven vedligeholdelse, og effektivt forlænger udstyrets levetid. Udviklingen og anvendelsen af intelligente overvågningsystemer har fremskyndet overvågnings-teknologier for strømudstyr, herunder infrarød termografi og big data-analyse. Disse teknologiske fremskridt forbedrer ikke kun overvågnings-effektiviteten for generatorbrydere, men ligger også et teknisk grundlag for intelligent administration af andre strømsystemkomponenter.

1.Metoder og praksisser
1.1 Arkitektur af det intelligente overvågningsystem
Det intelligente overvågningsystem består hovedsageligt af sensorer, en intelligent online-overvågningsenhed (IED), og et back-end-overvågningsystem. Mekaniske forskydnings-sensorer, lavstrøm mekaniske karakteristika-sensorer, termografiske video-sensorer, og SF6-gassensorer installeres direkte på hovedudstyret. Disse sensorer indsamler de reelle driftsparametre for generatorbryderen og transmitterer signaler via kabler til den intelligente online-overvågningsenhed. En lokal overvågningskabinet indeholder IED'en og en netværksbryder, som henter sensor-signaler, behandler dem, og transmitterer derefter dataene via fiber-optisk kabel til back-end-overvågningsystemet til lagring og evaluering.

1.2 Bryderens mekaniske karakteristikaovervågningsystem
Mekanisk karakteristikaovervågningsystemet består af forskydnings-sensorer, lavstrøm-sensorer, en intelligent online-overvågningsenhed, og et back-end-system. Ved at overvåge bryderens driftsforskydning, strømværdierne i åbnings/luknings-kontrolkredsløb, og strømmen i energilagringsmotor-kredsløbet, opnås de nøglemekaniske parametre for bryderen. Mekaniske karakteristikkurver tegnes og sammenlignes med standard- og historiske rejsekurver for at vurdere bryderens driftstillstand.

Overvågningsystemet gør følgende funktioner mulige:

• Tegn kurver for åbnings/luknings spolestrøm, energilagringsmotorstrøm, og mekaniske rejsekurver;

• Hent data såsom åbnings/lukningstid, hastighed, rejseafstand, topspolestrøm, karakteristiske spoleparametre, topenergilagringsmotorstrøm, og energilagringsvarighed;

• Sammenlign målte rejsekurver med standardkurver til analyse;

• Søg i historiske data og generer rapporter;

• Overvåg systemfejl og kommunikationsafbrydelser, med automatisk alarmudløsning.

Dette projekt installerer tre forskydnings-sensorer - én nederst på hver fases åbnings/luknings drevsskakel på generatorudgangsbryderen. Sensorerne konverterer vinkel-forskydning (forårsaget af stangens drivning af krummearm) til digitale TTL-signaler og transmitterer dem til den intelligente online-overvågningsenhed. Med uafhængige forskydnings-sensorer for hver fase, kan systemet præcist identificere den defekte fase og opdage problemer som løse låsnødder på stangen eller løse/afkoppledte krummearme, der forårsager ufuldstændige åbning eller lukning.

Lavstrøm-sensorer er installeret i den lokale kontrolkabinet for bryderen og inkluderer fire målingskanaler. Baseret på Hall-effekten, konverterer de målte strømsignaler til lavstrøm analoge signaler og transmitterer dem til den intelligente online-overvågningsenhed.

1.3 SF6-gas tillids overvågningsystem
SF6-gas tillids overvågningsystemet består af en SF6-gassensor, en intelligent online-overvågningsenhed, og et back-end-overvågningsystem. I dette projekt er den intelligente overvågningsenhed delt med mekanisk karakteristikaovervågningsystemet. Dette system giver operatørerne realtidsdata om SF6-gastæthed, tryk, og temperatur indeni gasfjerdingen, hvilket gør det muligt at foretage langsigtede sporings- og analytiske vurderinger af historiske tendenser.

SF6-gassensoren har en integreret design, der måler tæthed, tryk, og temperatur samtidigt. Den er monteret ved bryderens gasfyldningsport og forbundet til den intelligente overvågningsenhed via en RS485-kommunikationsgrænseflade.

Overvågningsystemet tilbyder følgende evner:

• Kontinuerligt overvåg SF6-gas tilliden i generatorbryderens gasfjerding ved hjælp af IEC61850-kommunikationsprotokollen;

• Generer trendkurver baseret på simulerede dataalgoritmer til prædiktiv analyse;

• Udløs alarmer og give anbefalede handlinger.

Traditionelle vedligeholdelsesmetoder er stærkt afhængige af planlagte inspektioner og empirisk vurdering - det er tidskrævende, arbejdskrævende og kan nemt overse tidlige fejlindikatorer. I modsætning hertil leverer SF6-gasovervågningsystemet kontinuerlige, realtid-data, hvilket gør det muligt for prædiktivt vedligeholdelse og tilbøjelig indgriben for at forhindre store fejl. Med fremgang i IoT- og big data-teknologier kan sådanne tilstandsmonitoreringssystemer integreres i bredere udstyrshelsemonitoreringnetværk, hvilket forbedrer data-præcision, analytisk dybde og fremmer innovation i nye løsninger.

1.4 Infrarød termisk videomonitoringssystem
Infrarødt termisk videomonitoringssystem består af en infrarød termisk video sensor, et netværksveksler og et backend-system. Det overvåger temperaturen på de interne ledere i generatorstrømbryderen ved at kombinere infrarød termisk video med synligt lys-video. Denne dobbelttilgang forbedrer målingspræcisionen og giver mulighed for at overvåge disconnector kontaktspalter ved generatorudgangsstrømbryderen.

I dette projekt monteres infrarød termisk video sensor eksternt på strømbryderens kabinet, med dens felt af seende dækker disconnector kontaktspalter og dele af lederen. Billedsignaltransmiteres via sensorens halekabel til intelligent online overvågningsenhed.

Systemet har følgende funktioner:

• Vis realtidledertemperaturer ved hjælp af farvegradienter og fremhæv områder med maksimum/minimum temperatur sammen med numeriske værdier;

• Plot og lagre tid-temperatur kurver;

• Udfør tendensanalyse baseret på historiske data for at evaluere driftsstatus og udstede anomaladvarsler.

Infrarød termisk imaging er et ikke-kontaktmonitoring-værktøj, der giver teknikere mulighed for at overvåge udstyrs termiske forhold fjernstyre uden at afbryde driften, hvilket reducerer driftsrisk. Det kan øjeblikkeligt identificere overophedning, isolationsnedbrydning eller belastningsubalance - almindelige tidlige tegn på fejl - hvilket gør det muligt at træffe forebyggende foranstaltninger for at undgå store udsluk og kostbare reparationer. Kombinationen af infrarød og synligt lys-video gør det muligt for en omfattende udstyrsvurdering, detaljeret analyse og præcise vedligeholdelsesbeslutninger. Desuden optager systemet historiske data til langsigtede tendensanalyser og ydeevnsvurderinger, som understøtter prædiktivt vedligeholdelse og forudsigelse af fremtidige vedligeholdelsesbehov.

2.Konklusion

Det udviklede intelligente monitoreringssystem har ikke kun oprettet en præcis fejlvarselmodel, men også optimiseret udstyrsvedligeholdelsesstrategier. Disse opnåelser reducerer effektivt fejlhyppigheden og vedligeholdelseskostnaderne for generatorstrømbrydere og forlænger signifikant deres servicelevetid. Innovationen i dette projekt ligger i realiseringen af flerdimensional dataanalyse og højt automatiseret overvågning af generatorstrømbrydere. Det introducerer big data-analyser i generatorstrømbryder-overvågning og benytter skybaseret datalagring og -analyse for at forbedre dataadgang og analysetjenesteydelser. Disse innovationer forbedrer ikke kun den samlede driftseffektivitet og sikkerhed af kraftsystemer, men giver også nye ideer og retninger for teknologisk fremskridt og udvikling i energisektoren.