Recherche et pratique du système de surveillance intelligent pour disjoncteur de génératrice
Le disjoncteur de générateur est un composant critique des systèmes électriques, et sa fiabilité affecte directement le fonctionnement stable de l'ensemble du système électrique. Grâce à la recherche et à l'application pratique des systèmes de surveillance intelligents, il est possible de surveiller en temps réel l'état opérationnel des disjoncteurs, permettant ainsi la détection précoce des pannes et des risques potentiels, ce qui améliore la fiabilité globale du système électrique.
La maintenance traditionnelle des disjoncteurs repose principalement sur des inspections périodiques et des jugements basés sur l'expérience, ce qui est non seulement chronophage et coûteux en main-d'œuvre, mais peut également manquer des problèmes latents en raison d'une couverture d'inspection insuffisante. Les systèmes de surveillance intelligents offrent une surveillance en temps réel, une analyse de données et des capacités d'alerte précoce des pannes, réduisant les maintenances et les réparations inutiles, diminuant ainsi les coûts d'exploitation et de maintenance (O&M).
Ils permettent également une évaluation plus précise de la santé de l'équipement, permettant une planification rationnelle des activités de maintenance pour éviter à la fois l'usure excessive et la maintenance excessive, prolongeant ainsi efficacement la durée de vie de l'équipement. Le développement et l'application des systèmes de surveillance intelligents ont avancé les technologies de surveillance des équipements électriques, y compris l'imagerie thermique infrarouge et l'analyse de big data. Ces avancées technologiques améliorent non seulement l'efficacité de la surveillance des disjoncteurs de générateurs, mais posent également les bases techniques pour une gestion intelligente d'autres équipements de systèmes électriques.
1.Méthodes et pratiques
1.1 Architecture du système de surveillance intelligent
Le système de surveillance intelligent se compose principalement de capteurs, d'un dispositif de surveillance en ligne intelligent (IED) et d'un système de surveillance back-end. Des capteurs de déplacement mécanique, des capteurs de caractéristiques mécaniques à faible courant, des capteurs vidéo thermographiques et des capteurs de gaz SF6 sont installés directement sur l'équipement principal. Ces capteurs collectent les paramètres opérationnels en temps réel du disjoncteur de générateur et transmettent les signaux via des câbles au dispositif de surveillance en ligne intelligent. Un armoire de surveillance sur site abrite l'IED et un commutateur réseau, qui acquièrent les signaux des capteurs, les traitent, puis transmettent les données via un câble fibre optique au système de surveillance back-end pour stockage et évaluation.
1.2 Système de surveillance des caractéristiques mécaniques du disjoncteur
Le système de surveillance des caractéristiques mécaniques comprend des capteurs de déplacement, des capteurs à faible courant, un dispositif de surveillance en ligne intelligent et un système back-end. En surveillant le déplacement opérationnel du disjoncteur, les valeurs de courant dans les circuits de commande d'ouverture/fermeture et le courant dans le circuit du moteur d'accumulateur, on obtient les paramètres mécaniques clés du disjoncteur. Des courbes de caractéristiques mécaniques sont tracées et comparées aux courbes de trajet standard et historiques pour évaluer l'état opérationnel du disjoncteur.
Le système de surveillance permet les fonctions suivantes :
Tracer les formes d'onde du courant des bobines d'ouverture/fermeture, du courant du moteur d'accumulateur et des courbes de déplacement du mécanisme ;
Obtenir des données telles que le temps d'ouverture/fermeture, la vitesse, la distance de déplacement, le courant de pointe des bobines, les paramètres caractéristiques des bobines, le courant de pointe du moteur d'accumulateur et la durée d'accumulation ;
Comparer les courbes de déplacement mesurées avec les courbes standards pour analyse ;
Interroger les données historiques et générer des rapports ;
Surveiller les pannes du système et les interruptions de communication, avec déclenchement automatique d'alarmes.
Ce projet installe trois capteurs de déplacement - un au bas de chaque arbre de commande d'ouverture/fermeture par phase sur le disjoncteur de sortie du générateur. Les capteurs convertissent le déplacement angulaire (causé par la tige de liaison entraînant le bras oscillant) en signaux numériques TTL et les transmettent au dispositif de surveillance en ligne intelligent. Avec des capteurs de déplacement indépendants par phase, le système peut identifier précisément la phase défectueuse et détecter des problèmes tels que des écrous de blocage desserrés sur la tige de liaison ou des bras oscillants lâches/détachés qui causent des opérations d'ouverture ou de fermeture incomplètes.
Des capteurs à faible courant sont installés dans l'armoire de contrôle locale du disjoncteur et comprennent quatre canaux de mesure. Basés sur le principe de l'effet Hall, ils convertissent les signaux de courant mesurés en signaux analogiques à faible courant et les transmettent au dispositif de surveillance en ligne intelligent.
1.3 Système de surveillance de l'état du gaz SF6
Le système de surveillance de l'état du gaz SF6 se compose d'un capteur de gaz SF6, d'un dispositif de surveillance en ligne intelligent et d'un système de surveillance back-end. Dans ce projet, le dispositif de surveillance intelligent est partagé avec le système de surveillance des caractéristiques mécaniques. Ce système fournit aux opérateurs des données en temps réel sur la densité, la pression et la température du gaz SF6 à l'intérieur du compartiment de gaz, permettant un suivi à long terme et une évaluation analytique des tendances historiques.
Le capteur de gaz SF6 présente une conception intégrée mesurant simultanément la densité, la pression et la température. Il est monté au port de remplissage de gaz du disjoncteur et connecté au dispositif de surveillance intelligent via une interface de communication RS485.
Le système de surveillance offre les capacités suivantes :
Surveiller en continu les conditions du gaz SF6 dans le compartiment du disjoncteur de générateur en utilisant le protocole de communication IEC61850 ;
Générer des courbes de tendance basées sur des algorithmes de données simulées pour l'analyse prédictive ;
Déclencher des alarmes et fournir des actions recommandées.
Les méthodes de maintenance traditionnelles reposent fortement sur des inspections programmées et des jugements empiriques - un processus chronophage, intensif en main-d'œuvre et susceptible de manquer les indicateurs précoces de défaillance. En revanche, le système de surveillance du gaz SF6 fournit des données continues et en temps réel, permettant une maintenance prédictive et une intervention opportune pour éviter les pannes majeures. Avec l'avancement des technologies IoT et de big data, de tels systèmes de surveillance d'état peuvent être intégrés dans des réseaux plus larges de surveillance de la santé des équipements, améliorant ainsi la précision des données, la profondeur de l'analyse et favorisant l'innovation de nouvelles solutions.
1.4 Système de surveillance vidéo par thermographie infrarouge
Le système de surveillance vidéo par thermographie infrarouge comprend un capteur vidéo à thermographie infrarouge, un commutateur réseau et un système back-end. Il surveille la température des conducteurs internes dans le disjoncteur du circuit générateur en combinant la thermographie infrarouge avec la vidéo en lumière visible. Cette approche bimodale améliore la précision de la mesure et permet de surveiller les espaces de contact du disjoncteur de sortie du générateur.
Dans ce projet, le capteur vidéo à thermographie infrarouge est monté à l'extérieur de l'enveloppe du disjoncteur, son champ de vision couvrant les espaces de contact du disjoncteur et certaines parties du conducteur. Les signaux d'image sont transmis via le câble de queue du capteur au dispositif de surveillance en ligne intelligent.
Le système offre les fonctions suivantes :
Afficher les températures des conducteurs en temps réel à l'aide de gradients de couleur et mettre en évidence les régions avec les températures maximales/minimales ainsi que leurs valeurs numériques ;
Tracer et stocker des courbes température-temps ;
Effectuer une analyse de tendance basée sur les données historiques pour évaluer l'état opérationnel et émettre des alertes d'anomalies.
La thermographie infrarouge est un outil de surveillance sans contact qui permet aux techniciens de surveiller à distance les conditions thermiques des équipements sans interrompre les opérations, réduisant ainsi les risques opérationnels. Elle peut identifier instantanément le surchauffage, la dégradation de l'isolation ou le déséquilibre de charge - des signes précoces courants de défaillance - permettant ainsi des actions préventives pour éviter les pannes à grande échelle et les réparations coûteuses. La combinaison de l'infrarouge et de la vidéo en lumière visible permet une évaluation complète des équipements, une analyse détaillée et des décisions de maintenance précises. De plus, le système enregistre des données historiques pour une analyse de tendance à long terme et une évaluation des performances, soutenant la maintenance prédictive et la prévision des besoins futurs en maintenance.
2.Conclusion
Le système de surveillance intelligent développé n'a pas seulement établi un modèle d'alerte précoce de panne précis, mais a également optimisé les stratégies de maintenance des équipements. Ces réalisations réduisent efficacement le taux de défaillance et les coûts de maintenance des disjoncteurs de circuit générateur et prolongent considérablement leur durée de vie. L'innovation de ce projet réside dans la réalisation d'une analyse multidimensionnelle des données et d'une surveillance hautement automatisée des disjoncteurs de circuit générateur. Il introduit l'analyse de big data dans la surveillance des disjoncteurs de circuit générateur et utilise le stockage et l'analyse des données basés sur le cloud pour améliorer l'accessibilité et l'efficacité de l'analyse des données. Ces innovations non seulement améliorent l'efficacité opérationnelle globale et la sécurité des systèmes électriques, mais fournissent également de nouvelles idées et directions pour l'avancement technologique et le développement dans l'industrie électrique.
