Turbogeneraattorin virtasuuntimojärjestelmän älykän valvontajärjestelmän tutkimus ja käytäntö
Generaatiorin sähkökytkin on kriittinen komponentti sähköjärjestelmissä, ja sen luotettavuus vaikuttaa suoraan koko sähköjärjestelmän vakavaan toimintaan. Älykkäiden valvontajärjestelmien tutkimuksen ja käytännön soveltamisen avulla voidaan seurata kytkinten reaaliaikaisia toimintatiloja, mikä mahdollistaa potentiaalisten vianmääritysten ja riskien varhaisen havaitsemisen, mikä parantaa sähköjärjestelmän yleistä luotettavuutta.
Perinteinen kytkimen huolto perustuu pääasiassa säännöllisiin tarkastuksiin ja kokemukseen perustuvaan arviointiin, mikä ei ole ainoastaan aikaa vievää ja työlästä, mutta voi myös jättää huomiotta piilossa olevia ongelmia riittämättömän tarkastuksen vuoksi. Älykkäät valvontajärjestelmät tarjoavat reaaliaikaisen valvonnan, datan analysoinnin ja vian varoituskykyn, mikä vähentää tarpeettomia huollotoimenpiteitä ja korjauksia, mikä puolestaan alentaa operaatioiden ja ylläpidon (O&M) kustannuksia.
Ne mahdollistavat myös tarkemman laitteen terveyden arvioinnin, mikä mahdollistaa järkevän huollon aikataulutuksen, joka välttää sekä liian paljon käyttöä että liiallista huollon, mikä tehokkaasti pidentää laitteiden käyttöikää. Älykkäiden valvontajärjestelmien kehitys ja soveltaminen on edistänyt sähkövarusteiden valvontateknologioita, mukaan lukien lämpökuvaus ja tiedonanalyysi. Nämä teknologiset edistysaskeleet parantavat paitsi generaatiorin sähkökytkimen valvonnantehoa, myös luo teknisen pohjan muun sähköjärjestelmän laitteiden älykkään hallinnan kannalta.
1.Menetelmät ja käytännöt
1.1 Älykkään valvontajärjestelmän rakenne
Älykkästä valvontajärjestelmää muodostavat pääasiassa anturit, älykäs online-valvontalaite (IED-Business) ja taustajärjestelmä. Mekaanisia siirtymäantureita, pienvirtamekaanisia ominaisuusantureita, lämpökuvausvideoantureita ja SF6-kaasuantoja asennetaan suoraan päälaitteeseen. Nämä anturit keräävät generaatiorin sähkökytkimen reaaliaikaiset toimintaparametrit ja välittävät signaalit kaapeleilla älykkään online-valvontalaitteelle. Paikan päällä sijaitseva valvonta-kaappi sisältää IED-Business:n ja verkon vaihteen, jotka noutavat antennisignaalit, käsittelevät ne ja välittävät tiedot optiseen kaapeliverkostoon taustajärjestelmälle tallentamista ja arviointia varten.
1.2 Kytkimen mekaanisen ominaisuuden valvontajärjestelmä
Mekaanisen ominaisuuden valvontajärjestelmä koostuu siirtymäantureista, pienvirtaantureista, älykkästä online-valvontalaitteesta ja taustajärjestelmästä. Kytkimen toiminnan siirtymän, avaus/sulku-ohjauspiirien virta-arvojen ja energiavarastomotorin virta-arvojen valvonnalla saadaan kytkimen keskeiset mekaaniset parametrit. Mekaaniset ominaisuuskäyrät piirretään ja verrataan standardi- ja historiallisiin siirtymäkäyriin kytkimen toiminnallisen tilan arvioimiseksi.
Valvontajärjestelmä mahdollistaa seuraavat toiminnot:
Piirrä avaamisen/sulkemisen kympyvirran, energiavarastomotorin virran ja mekanismin siirtymäkäyrät;
Hanki tietoja, kuten avaamisen/sulkemisen aika, nopeus, siirtymämatka, huippukympyvirran arvo, kympyominaisuuspainot, huippuenergiavarastomotorin virran arvo ja energiavarastoinnin kesto;
Verraa mitattuja siirtymäkäyriä standardikäyriin analysointia varten;
Kysy historiallisia tietoja ja luo raportteja;
Valvo järjestelmän vioja ja viestintäkatkoksia, automaattinen hälytys aktivoituu.
Tähän projektiin asennetaan kolme siirtymäanturia – yksi jokaisen vaiheen avaamisen/sulkemisen kulmakivijalkan pohjalle generaatiorin ulosmenojen kytkimen. Anturit muuntavat kulmakivijalkan aiheuttaman kulman siirtymän digitaaliseksi TTL-signaaliksi ja välittävät ne älykkään online-valvontalaitteelle. Vaihekohtaisilla itsenäisillä antureilla järjestelmä voi tarkasti tunnistaa viallinen vaihe ja havaita ongelmia, kuten löysät kiinnitysnutit kulmakivijalkassa tai löysät/iriroidut kulmakivet, jotka aiheuttavat epätäydellisen avaamisen tai sulkemisen toimintoja.
Pienvirtaantureita asennetaan kytkimen paikalliseen ohjauskaappiin, ja niissä on neljä mittauskanavaa. Ne muuntavat mittatun virtasignaalin pienvirtaanalogisiksi signaaleiksi Hallin vaikutusperiaatteen mukaisesti ja välittävät ne älykkään online-valvontalaitteelle.
1.3 SF6-kaasun tilan valvontajärjestelmä
SF6-kaasun tilan valvontajärjestelmä koostuu SF6-kaasuanteista, älykkästä online-valvontalaitteesta ja taustajärjestelmästä. Tässä projektissa älykäs valvontalaitte on yhteiskäytössä mekaanisen ominaisuuden valvontajärjestelmän kanssa. Järjestelmä tarjoaa operaattoreille reaaliaikaisia tietoja SF6-kaasun tiheydestä, paineesta ja lämpötilasta kaasukammiossa, mikä mahdollistaa pitkäaikaisen seurannan ja historiallisten trendien analyysin.
SF6-kaasuanti on integroitu suunnitelma, joka mittailee tiheyttä, painetta ja lämpötilaa samanaikaisesti. Se on asennettu kytkimen kaasullistuksen täyttöporttiin ja yhdistetty älykkään valvontalaitteen kanssa RS485-viestintärajapinnan kautta.
Valvontajärjestelmä tarjoaa seuraavat toiminnot:
Jatkuva valvonta SF6-kaasun tilaa generaatiorin sähkökytkimen kaasukammiossa IEC61850-viestintäprotokollan avulla;
Trendikäyrät simuloitujen datanalyytikoiden perusteella ennustavan analyysin tueksi;
Hälytyksen aktivoiminen ja suositusten antaminen.
Perinteiset huollon menetelmät perustuvat pääasiassa aikataulutettuihin tarkastuksiin ja kokemusperäiseen arviointiin – nämä ovat aikaa vieviä, työvoimavaltaisia ja alttiita sille, että varhaiset vian osoittimet jäävät huomiotta. SF6-kaasun valvontajärjestelmä toimittaa jatkuvia, reaaliaikaista dataa, mikä mahdollistaa ennustavan huollon ja ajalla tapahtuvan puuttumisen suurten ongelmien estämiseksi. IoT:n ja big datan teknologioiden edistyessä tällaiset tilanvalvontajärjestelmät voidaan integroida laajempiin laiterakennepitojen valvontaverkkoihin, parantamalla datan tarkkuutta, analyysin syvyyttä ja edistämällä uusien ratkaisujen innovaatiota.
1.4 Infrapunainen lämpökuvausvideovalvontajärjestelmä
Infrapunan lämpökuvausvideovalvontajärjestelmä koostuu infrapunaisesta lämpökuvausvideosensorista, verkon vaihtelusta ja taustajärjestelmästä. Se valvoo generaattorin sulakekierrossa sijaitsevien johtimien lämpötilaa yhdistelemällä infrapunaisen lämpökuvauksen näkyvän valon videon kanssa. Tämä kaksiosainen lähestymistapa parantaa mittausvirheiden tarkkuutta ja mahdollistaa erottimen yhteyksien kuilujen valvonnan generaattorin ulosjohtojen sulakkeessa.
Tässä projektissa infrapunan lämpökuvausvideosensori on asennettu sulkelaohjaimen kotelon ulkopuolelle, ja sen näköala kattaa erottimen yhteyksien kuilut ja osan johtimista. Kuvamerkit siirretään sensorin hännäkäbleystä älykäs online-valvontalaitteeseen.
Järjestelmä tarjoaa seuraavat toiminnot:
Näyttää johtimien lämpötiloja reaaliajassa värikartoituksen avulla ja korostaa alueita, joilla on maksimaalinen/minimaalinen lämpötila yhdessä numeerisine arvoineen;
Piirtää ja tallentaa aika-lämpötilakäyrät;
Suorittaa trendianalyysin historiallisten tietojen perusteella operaatiotilan arvioimiseksi ja epänormaalien tilanteiden varoitusmerkkien antamiseksi.
Infrapunan lämpökuvaus on kosketukseton valvontatyökalu, joka mahdollistaa teknikoiden laitteiden lämpöolosuhteiden etävalvonnan ilman operaatioiden keskeyttämistä, mikä vähentää operatiivista riskiä. Se voi välittömästi tunnistaa ylikuumenemisen, eristelyn heikkenemisen tai kuorman epätasapainon – yleisiä vian varhaisia merkkejä – mahdollistaen ennaltaehkäisevät toimet suurten katkojen ja kalliiden korjauksien välttämiseksi. Infrapunan ja näkyvän valon videon yhdistäminen mahdollistaa täydellisen laitteen arvioinnin, yksityiskohtaisen analyysin ja tarkat huoltopäätökset. Lisäksi järjestelmä tallentaa historiallisia tietoja pitkäaikaiselle trendianalyysille ja suorituskyvyn arvioimiseksi, tukeakseen ennustavaa huoltoa ja tulevien huoltotarpeiden ennustamista.
2. Yhteenveto
Kehitetty älykäs valvontajärjestelmä on luonut tarkan virheen varhaisvaroitusmallin sekä optimoinut laitteen huoltotaktiikat. Nämä saavutukset vähentävät tehokkaasti generaattorin sulkelaohjainten vianmäärää ja huoltokustannuksia sekä pidentävät niiden käyttöikää merkittävästi. Tämän projektin innovaatio piilee moniulotteisen datan analysoinnissa ja generoituissa sulkelaohjainten erittäin automatisoidussa valvonnassa. Se tukee big datan analyysiä generatorin sulkelaohjainten valvonnassa ja hyödyntää pilvipohjaista datan tallennusta ja analyysiä parantaakseen datan saatavuutta ja analyysitehokkuutta. Nämä innovaatiot parantavat paitsi sähköverkkojen yleistä toimintatehokkuutta ja turvallisuutta myös tarjoavat uusia ideoita ja suuntaviivoja teknologian kehitykselle ja edistymiselle sähköalan alalla.
