Έρευνα και Πρακτική του Συστήματος Νοημοσύνης για την Εποπτεία του Διαχωριστή Γεννήτριας
Ο διακόπτης κυκλώματος γεννήτριας είναι ένα κρίσιμο στοιχείο στα συστήματα παραγωγής ηλεκτρικής ενέργειας, και η αξιοπιστία του επηρεάζει άμεσα τη σταθερή λειτουργία ολόκληρου του συστήματος παραγωγής. Μέσω της έρευνας και της πρακτικής εφαρμογής έξυπνων συστημάτων παρακολούθησης, μπορεί να παρακολουθείται η πραγματικού χρόνου κατάσταση λειτουργίας των διακοπτών κυκλώματος, επιτρέποντας την έγκαιρη ανίχνευση πιθανών βλαβών και κινδύνων, ενισχύοντας έτσι τη συνολική αξιοπιστία του συστήματος παραγωγής.
Η παραδοσιακή συντήρηση διακοπτών κυκλώματος βασίζεται κυρίως σε περιοδικούς ελέγχους και εκτιμήσεις βασισμένες στην εμπειρία, κάτι που δεν είναι μόνο χρονοβόρο και επίπονο, αλλά μπορεί επίσης να παραλείψει λανθάνουσες ατέλειες λόγω ανεπαρκούς κάλυψης των ελέγχων. Τα έξυπνα συστήματα παρακολούθησης παρέχουν δυνατότητες παρακολούθησης σε πραγματικό χρόνο, ανάλυσης δεδομένων και προειδοποίησης για βλάβες, μειώνοντας τις μη αναγκαίες εργασίες συντήρησης και επισκευές, με αποτέλεσμα τη μείωση του κόστους λειτουργίας και συντήρησης (O&M).
Επιπλέον, επιτρέπουν πιο ακριβή αξιολόγηση της κατάστασης του εξοπλισμού, δίνοντας τη δυνατότητα για λογικό προγραμματισμό των δραστηριοτήτων συντήρησης ώστε να αποφεύγεται η υπερχρήση και η υπερβολική συντήρηση, επεκτείνοντας αποτελεσματικά τη διάρκεια ζωής του εξοπλισμού. Η ανάπτυξη και εφαρμογή έξυπνων συστημάτων παρακολούθησης έχει προωθήσει τις τεχνολογίες παρακολούθησης για εξοπλισμό παραγωγής ενέργειας, συμπεριλαμβανομένης της θερμικής απεικόνισης υπερύθρων και της ανάλυσης μεγάλων ποσοτήτων δεδομένων. Αυτές οι τεχνολογικές εξελίξεις βελτιώνουν όχι μόνο την αποδοτικότητα παρακολούθησης των διακοπτών κυκλώματος γεννητριών, αλλά επίσης δημιουργούν τεχνική βάση για την έξυπνη διαχείριση άλλων εξαρτημάτων του συστήματος παραγωγής.
1. Μέθοδοι και Πρακτικές
1.1 Αρχιτεκτονική του Έξυπνου Συστήματος Παρακολούθησης
Το έξυπνο σύστημα παρακολούθησης αποτελείται κυρίως από αισθητήρες, μια έξυπνη συσκευή παρακολούθησης σε πραγματικό χρόνο (IED) και ένα πίσω σύστημα παρακολούθησης. Αισθητήρες μηχανικής μετατόπισης, αισθητήρες μηχανικών χαρακτηριστικών χαμηλού ρεύματος, αισθητήρες θερμικής απεικόνισης βίντεο και αισθητήρες αερίου SF6 εγκαθίστανται απευθείας στον κύριο εξοπλισμό. Οι αισθητήρες αυτοί συλλέγουν πραγματικού χρόνου παραμέτρους λειτουργίας του διακόπτη κυκλώματος γεννήτριας και μεταδίδουν τα σήματα μέσω καλωδίων στην έξυπνη συσκευή παρακολούθησης σε πραγματικό χρόνο. Ένας πίνακας τοπικής παρακολούθησης φιλοξενεί την IED και έναν διακόπτη δικτύου, ο οποίος αποκτά τα σήματα από τους αισθητήρες, τα επεξεργάζεται και στη συνέχεια μεταδίδει τα δεδομένα μέσω οπτικών ινών στο πίσω σύστημα παρακολούθησης για αποθήκευση και αξιολόγηση.
1.2 Σύστημα Παρακολούθησης Μηχανικών Χαρακτηριστικών Διακόπτη Κυκλώματος
Το σύστημα παρακολούθησης μηχανικών χαρακτηριστικών αποτελείται από αισθητήρες μετατόπισης, αισθητήρες χαμηλού ρεύματος, μια έξυπνη συσκευή παρακολούθησης σε πραγματικό χρόνο και ένα πίσω σύστημα. Παρακολουθώντας τη μετατόπιση λειτουργίας του διακόπτη κυκλώματος, τις τιμές ρεύματος στα κυκλώματα ελέγχου ανοίγματος/κλεισίματος και το ρεύμα στο κύκλωμα του κινητήρα αποθήκευσης ενέργειας, λαμβάνονται τα βασικά μηχανικά χαρακτηριστικά του διακόπτη. Σχεδιάζονται καμπύλες μηχανικών χαρακτηριστικών και συγκρίνονται με τις τυπικές και ιστορικές καμπύλες διαδρομής για αξιολόγηση της κατάστασης λειτουργίας του διακόπτη.
Το σύστημα παρακολούθησης επιτρέπει τις ακόλουθες λειτουργίες:
Σχεδιασμός κυματομορφών ρεύματος πηνίου ανοίγματος/κλεισίματος, ρεύματος κινητήρα αποθήκευσης ενέργειας και καμπυλών διαδρομής μηχανισμού·
Λήψη δεδομένων όπως χρόνος ανοίγματος/κλεισίματος, ταχύτητα, απόσταση διαδρομής, μέγιστο ρεύμα πηνίου, χαρακτηριστικές παράμετροι πηνίου, μέγιστο ρεύμα κινητήρα αποθήκευσης ενέργειας και διάρκεια αποθήκευσης ενέργειας·
Σύγκριση των μετρημένων καμπυλών διαδρομής με τις τυπικές καμπύλες για ανάλυση·
Αναζήτηση ιστορικών δεδομένων και δημιουργία αναφορών·
Παρακολούθηση βλαβών συστήματος και διακοπών επικοινωνίας, με αυτόματη ενεργοποίηση συναγερμού.
Αυτό το έργο εγκαθιστά τρεις αισθητήρες μετατόπισης – έναν στη βάση του άξονα οδήγησης ανοίγματος/κλεισίματος κάθε φάσης στον διακόπτη εξόδου γεννήτριας. Οι αισθητήρες μετατρέπουν τη γωνιακή μετατόπιση (που προκαλείται από τη ράβδο σύνδεσης που οδηγεί το μοχλό) σε ψηφιακά σήματα TTL και τα μεταδίδουν στην έξυπνη συσκευή παρακολούθησης σε πραγματικό χρόνο. Με ανεξάρτητους αισθητήρες μετατόπισης ανά φάση, το σύστημα μπορεί να προσδιορίσει με ακρίβεια την ελαττωματική φάση και να ανιχνεύσει προβλήματα όπως χαλαρά παξιμάδια σύσφιξης στη ράβδο σύνδεσης ή χαλαρούς/αποσυνδεδεμένους μοχλούς που προκαλούν μη πλήρη λειτουργία ανοίγματος ή κλεισίματος.
Οι αισθητήρες χαμηλού ρεύματος εγκαθίστανται στον τοπικό πίνακα ελέγχου του διακόπτη και περιλαμβάνουν τέσσερα κανάλια μέτρησης. Βασισμένοι στην αρχή Hall, μετατρέπουν τα μετρούμενα σήματα ρεύματος σε αναλογικά σήματα χαμηλού ρεύματος και τα μεταδίδουν στην έξυπνη συσκευή παρακολούθησης σε πραγματικό χρόνο.
1.3 Σύστημα Παρακολούθησης Κατάστασης Αερίου SF6
Το σύστημα παρακολούθησης κατάστασης αερίου SF6 αποτελείται από έναν αισθητήρα αερίου SF6, μια έξυπνη συσκευή παρακολούθησης σε πραγματικό χρόνο και ένα πίσω σύστημα παρακολούθησης. Σε αυτό το έργα, η έξυπνη συσκευή παρακολούθησης μοιράζεται με το σύστημα παρακολούθησης μηχανικών χαρακτηριστικών. Το σύστημα παρέχει στους χειριστές πραγματικού χρόνου δεδομένα για την πυκνότητα, την πίεση και τη θερμοκρασία του αερίου SF6 μέσα στο διαμέρισμα αερίου, επιτρέποντας μακροπρόθεσμη παρακολούθηση και αναλυτική αξιολόγηση ιστορικών τάσεων.
Ο αισθητήρας αερίου SF6 διαθέτει ενσωματωμένο σχεδιασμό που μετρά ταυτόχρονα πυκνότητα, πίεση και θερμοκρασία. Είναι τοποθετημένος στη θύρα γέμισης αερίου του διακόπτη και συνδέεται με την έξυπνη συσκευή παρακολούθησης μέσω διεπαφής επικοινωνίας RS485.
Το σύστημα παρακολούθησης παρέχει τις ακόλουθες δυνατότητες:
Συνεχής παρακολούθηση της κατάστασης του αερίου SF6 στο διαμέρισμα του διακόπτη κυκλώματος γεννήτριας χρησιμοποιώντας το πρωτόκολλο επικοινωνίας IEC61850·
Δημιουργία καμπυλών τάσεων με βάση αλγόριθμους προσομοίωσης δεδομένων για προγνωστική ανάλυση·
Ενεργοποίηση συναγερμών και παροχή προτεινόμενων ενεργειών.
Οι παραδοσιακές μεθόδοι συντήρησης εξαρτώνται σημαντικά από προγραμματισμένες ελέγχους και εμπειρική κρίση—προσωπικός και χρονοβόρος, και εύθραυστος σε λάθη που σχετίζονται με την παραμέληση πρώιμων δεικτών παραλλαγών. Σε αντίθεση, το σύστημα παρακολούθησης αερίου SF6 παρέχει συνεχή, πραγματικού χρόνου δεδομένα, επιτρέποντας την προληπτική συντήρηση και την εγκαίρια επέμβαση για να προληφθούν σημαντικές αποτυχίες. Με την πρόοδο των τεχνολογιών IoT και big data, τέτοια συστήματα παρακολούθησης της κατάστασης μπορούν να ενσωματωθούν σε ευρύτερα δίκτυα παρακολούθησης της υγείας της εξοπλισμού, βελτιώνοντας την ακρίβεια των δεδομένων, την αναλυτική βάθος και προωθώντας την καινοτομία σε νέες λύσεις.
1.4 Σύστημα Παρακολούθησης Θερμογραφικών Εικόνων Κύριας Ακτίνωσης
Το σύστημα παρακολούθησης θερμογραφικών εικόνων κύριας ακτίνωσης αποτελείται από έναν αισθητήρα θερμογραφικών εικόνων κύριας ακτίνωσης, ένα δικτυακό switch και ένα back-end σύστημα. Παρακολουθεί τη θερμοκρασία των εσωτερικών συνδέσεων στον κύκλωμα του παραγωγού κατακόρυφου καταδιαλυτή, συνδυάζοντας θερμογραφικές εικόνες κύριας ακτίνωσης με εικόνες φωτεινής ακτίνωσης. Αυτή η διπλή προσέγγιση ενισχύει την ακρίβεια των μετρήσεων και επιτρέπει την παρακολούθηση των διαστάσεων των επαφών στον καταδιαλυτή εξόδου του παραγωγού.
Σε αυτό το έργο, ο αισθητήρας θερμογραφικών εικόνων κύριας ακτίνωσης εγκαταστάται εξωτερικά στο κάλυμμα του καταδιαλυτή, με το πεδίο οράσεώς του να καλύπτει τις διαστάσεις των επαφών και μέρη των συνδέσεων. Τα σήματα εικόνων μεταδίδονται μέσω του καλώδιου του αισθητήρα στην εξελιγμένη συσκευή online παρακολούθησης.
Το σύστημα παρέχει τις ακόλουθες λειτουργίες:
Εμφάνιση πραγματικού χρόνου των θερμοκρασιών των συνδέσεων χρησιμοποιώντας κλίμακες χρωμάτων και επισήμανση περιοχών με μέγιστες/ελάχιστες θερμοκρασίες μαζί με αριθμητικές τιμές;
Καταγραφή και αποθήκευση καμπύλων χρόνου-θερμοκρασίας;
Εκτέλεση αναλύσεων τάσης βασιζόμενη σε ιστορικά δεδομένα για την αξιολόγηση της λειτουργικής κατάστασης και την εκδήλωση προειδοποιήσεων ανωμαλιών.
Η θερμογραφία κύριας ακτίνωσης είναι ένα εργαλείο παρακολούθησης χωρίς επαφή που επιτρέπει στους τεχνικούς να παρακολουθούν απομακρυστικά τις θερμικές συνθήκες της εξοπλισμού χωρίς διακοπή της λειτουργίας, μειώνοντας έτσι το λειτουργικό ρίσκο. Μπορεί να αναγνωρίζει άμεσα υπερθέρμανση, κατάρρευση απομόνωσης ή ανισορροπία φορτίου—κοινά πρώιμα σημεία αποτυχίας—επιτρέποντας προληπτικά μέτρα για να αποφευχθούν μεγάλες παύσεις και ακριβές επισκευές. Η συνδυασμός θερμογραφικών και φωτεινών εικόνων επιτρέπει μια ολοκληρωμένη αξιολόγηση της εξοπλισμού, λεπτομερή ανάλυση και ακριβείς αποφάσεις συντήρησης. Επιπλέον, το σύστημα καταγράφει ιστορικά δεδομένα για μακροχρόνιες αναλύσεις τάσης και αξιολόγησης της απόδοσης, υποστηρίζοντας την προληπτική συντήρηση και την πρόβλεψη μελλοντικών αναγκών συντήρησης.
2.Συμπέρασμα
Το αναπτυχθέν εξελιγμένο σύστημα παρακολούθησης έχει ορίσει ένα ακριβές μοντέλο πρόωρης προειδοποίησης αποτυχίας και έχει βελτιώσει τις στρατηγικές συντήρησης της εξοπλισμού. Αυτές οι επιτυχίες μειώνουν αποτελεσματικά το ποσοστό αποτυχίας και το κόστος συντήρησης των καταδιαλυτών παραγωγών και επεκτείνουν σημαντικά τη διάρκεια ζωής τους. Η καινοτομία του έργου βρίσκεται στην εφαρμογή πολυδιάστατης ανάλυσης δεδομένων και υψηλά αυτοματοποιημένης παρακολούθησης των καταδιαλυτών παραγωγών. Εισάγει την ανάλυση μεγάλων δεδομένων στην παρακολούθηση των καταδιαλυτών παραγωγών και εκμεταλλεύεται την αποθήκευση και ανάλυση δεδομένων στο cloud για τη βελτίωση της προσπελασιμότητας και της αποδοτικότητας της ανάλυσης. Αυτές οι καινοτομίες βελτιώνουν όχι μόνο την συνολική λειτουργική αποτελεσματικότητα και ασφάλεια των συστημάτων ενέργειας, αλλά παρέχουν επίσης νέες ιδέες και κατευθύνσεις για την τεχνολογική πρόοδο και ανάπτυξη στον τομέα της ενέργειας.
