Investigación e práctica do sistema de monitorización inteligente para interruptores de circuito de xeradores

O interruptor do xerador é un compoñente crítico nos sistemas de enerxía, e a súa fiabilidade afecta directamente o funcionamento estable do sistema de enerxía en conxunto. A través da investigación e aplicación práctica dos sistemas de monitorización inteligentes, pode monitorizarse o estado operativo en tempo real dos interruptores, permitindo a detección precoz de posibles fallos e riscos, aumentando así a fiabilidade global do sistema de enerxía.

A manutención tradicional dos interruptores basease principalmente nas inspeccións periódicas e no xuízo baseado na experiencia, que non só require moito tempo e esforzo, senón que tamén pode perder problemas latentes debido á cobertura insuficiente das inspeccións. Os sistemas de monitorización inteligentes proporcionan monitorización en tempo real, análise de datos e capacidades de alerta temprana de fallos, reducindo a manutención e as reparacións innecesarias, baixando así os custos de operación e manutención (O&M).

Tamén permiten unha avaliación máis precisa da saúde do equipo, permitindo programar racionalmente as actividades de manutención para evitar tanto o uso excesivo como a manutención excesiva, alargando eficazmente a vida útil do equipo. O desenvolvemento e aplicación dos sistemas de monitorización inteligentes avanzou as tecnoloxías de monitorización do equipo eléctrico, incluíndo a termografía infravermella e a análise de grandes datos. Estas avances tecnolóxicos non só melloran a eficiencia de monitorización dos interruptores de xeradores, senón que tamén establecen unha base técnica para a xestión inteligente de outros equipos de sistemas de enerxía.

1.Métodos e prácticas
1.1 Arquitectura do sistema de monitorización inteligente
O sistema de monitorización inteligente consiste principalmente en sensores, un dispositivo de monitorización en liña inteligente (IED) e un sistema de monitorización de back-end. Sensores de desprazamento mecánico, sensores de características mecánicas de corrente baixa, sensores de vídeo termográfico e sensores de gas SF6 instálanse directamente no equipo principal. Estes sensores recollen parámetros operativos en tempo real do interruptor do xerador e transmiten as sinais a través de cables ao dispositivo de monitorización en liña inteligente. Un armario de monitorización in situ aloxa o IED e un switch de rede, que adquirir as sinais dos sensores, procesanlas e, a continuación, transmite os datos a través de cable de fibra óptica ao sistema de monitorización de back-end para almacenamento e avaliación.

1.2 Sistema de monitorización de características mecánicas do interruptor
O sistema de monitorización de características mecánicas compónse de sensores de desprazamento, sensores de corrente baixa, un dispositivo de monitorización en liña inteligente e un sistema de back-end. Monitorizando o desprazamento operativo do interruptor, os valores de corrente nos circuitos de control de apertura/cierre e a corrente no circuito do motor de almacenamento de enerxía, obtense parámetros mecánicos clave do interruptor. Tracéanse e comparan curvas de características mecánicas coas curvas de viaxe estándar e históricas para avaliar o estado operativo do interruptor.

O sistema de monitorización permite as seguintes funcións:

• Trazar formas de onda da corrente do bobinado de apertura/cierre, corrente do motor de almacenamento de enerxía e curvas de viaxe do mecanismo;

• Obter datos como o tempo de apertura/cierre, velocidade, distancia de viaxe, corrente máxima do bobinado, parámetros característicos do bobinado, corrente máxima do motor de almacenamento de enerxía e duración do almacenamento de enerxía;

• Comparar as curvas de viaxe medidas con as curvas estándar para análise;

• Consultar datos históricos e xerar informes;

• Monitorizar fallos do sistema e interrupcións de comunicación, con activación automática de alarmas.

Este proxecto instala tres sensores de desprazamento—un na base do eixo de impulsión de apertura/cierre de cada fase do interruptor de saída do xerador. Os sensores convierten o desprazamento angular (causado polo vástago de ligazón que impulsa o biela) en sinais digitais TTL e os transmiten ao dispositivo de monitorización en liña inteligente. Con sensores de desprazamento independentes por fase, o sistema pode identificar precisamente a fase defectuosa e detectar problemas como nozes de bloqueo frouxas no vástago de ligazón ou bielas frouxas/desprendidas que causan operacións de apertura ou cierre incompletas.

Os sensores de corrente baixa instálanse no armario de control local do interruptor e inclúen catro canles de medida. Basados no principio do efecto Hall, convertem os sinais de corrente medidos en sinais analóxicos de corrente baixa e os transmiten ao dispositivo de monitorización en liña inteligente.

1.3 Sistema de monitorización da condición do gas SF6
O sistema de monitorización da condición do gas SF6 compónse dun sensor de gas SF6, un dispositivo de monitorización en liña inteligente e un sistema de monitorización de back-end. Neste proxecto, o dispositivo de monitorización inteligente compártese co sistema de monitorización de características mecánicas. Este sistema proporciona aos operadores datos en tempo real sobre a densidade, presión e temperatura do gas SF6 dentro do compartimento de gas, permitindo o seguimento e a avaliación analítica de tendencias históricas a longo prazo.

O sensor de gas SF6 presenta un deseño integrado que mide simultaneamente a densidade, presión e temperatura. Instálase no porto de enchido de gas do interruptor e conectase ao dispositivo de monitorización inteligente a través dunha interface de comunicación RS485.

O sistema de monitorización proporciona as seguintes capacidades:

• Monitorizar continuamente as condicións do gas SF6 no compartimento do interruptor do xerador usando o protocolo de comunicación IEC61850;

• Xerar curvas de tendencia baseadas en algoritmos de datos simulados para análise predictiva;

• Activar alarmas e proporcionar accións recomendadas.

Os métodos de manutención tradicionais dependen en gran medida das inspeccións programadas e do xuízo empírico, que son laboriosos, intensivos en man de obra e propensos a perder os indicios iniciais de fallos. En contraste, o sistema de monitorización do gas SF6 ofrece datos continuos e en tempo real, permitindo a manutención predictiva e a intervención oportuna para prevenir fallos importantes. Con o avance das tecnoloxías IoT e de grandes datos, tales sistemas de monitorización de condición poden integrarse en redes máis amplas de monitorización da saúde do equipo, mellorando a precisión dos datos, a profundidade analítica e fomentando a innovación en novas solucións.

1.4 Sistema de monitorización por termovisión infravermella
O sistema de monitorización por termovisión infravermella inclúe un sensor de vídeo termográfico infravermello, un conmutador de rede e un sistema de back-end. Monitoriza a temperatura dos conductores internos no interruptor de circuito do xerador combinando a termovisión infravermella co vídeo a luz visible. Este enfoque dual aumenta a precisión da medida e permite a monitorización das separacións de contacto no interruptor de circuito de saída do xerador.

Neste proxecto, o sensor de vídeo termográfico infravermello está montado externamente na carcasa do interruptor, co seu campo de visión cubrindo as separacións de contacto e partes do conductor. As señales de imaxe transmitense polo cabo de cola do sensor ao dispositivo de monitorización en liña inteligente.

O sistema proporciona as seguintes funcións:

• Mostrar as temperaturas dos conductores en tempo real usando gradacións de cor e destacar as rexións con temperaturas máxima/mínima xunto con valores numéricos;

• Representar e almacenar curvas de temperatura-tempo;

• Realizar análise de tendencias baseada en datos históricos para avaliar o estado operativo e emitir avisos de anomalias.

A termovisión infravermella é unha ferramenta de monitorización sen contacto que permite aos técnicos controlar remotamente as condicións térmicas do equipo sen interromper as operacións, reducindo así o risco operativo. Pode identificar instantaneamente o sobreaquecemento, a degradación da aislación ou o desequilibrio de carga, signos comúns iniciais de fallo, permitindo a acción preventiva para evitar cortes de gran escala e reparacións costosas. A combinación da termovisión infravermella co vídeo a luz visible permite unha valoración completa do equipo, unha análise detallada e decisións de manutención precisas. Ademais, o sistema regista datos históricos para análises de tendencias a longo prazo e a avaliación do rendemento, apoiando a manutención predictiva e a predicción de futuras necesidades de manutención.

2.Conclusión

O sistema de monitorización inteligente desenvolvido non só estableceu un modelo de alerta precoz de fallos preciso, senón que tamén optimizou as estratexias de manutención do equipo. Estas realizacións reducen eficazmente a taxa de fallos e os custos de manutención dos interruptores de circuito de xeradores e alargan significativamente a súa vida útil. A innovación deste proxecto reside en realizar unha análise de datos multidimensional e unha monitorización altamente automatizada dos interruptores de circuito de xeradores. Introduce a análise de grandes datos na monitorización dos interruptores de circuito de xeradores e aproveita o almacenamento e análise de datos en nube para mellorar a accesibilidade e a eficiencia analítica dos datos. Estas innovacións non só melloran a eficiencia e seguridade operativa global dos sistemas de enerxía, senón que tamén ofrecen novas ideas e direccións para o adianto e desenvolvemento tecnolóxico na industria eléctrica.