Istraživanje i primjena inteligentnog nadzornog sustava za prekidnik generatora

Prekidnik generatora je ključni dio električnih sustava, a njegova pouzdanost direktno utječe na stabilno funkcioniranje cijelog električnog sustava. Kroz istraživanje i praktičnu primjenu inteligentnih nadzornih sustava, može se pratiti stvarno stanje rada prekidnika, što omogućuje rano otkrivanje potencijalnih grešaka i rizika, time povećavajući ukupnu pouzdanost električnog sustava.

Održavanje tradicionalnih prekidnika uglavnom se temelji na periodičkim pregledima i procjenama temeljenim na iskustvu, što ne samo da je vremenski zahtjevno i ljudsko intenzivno, već može i propustiti skrivene probleme zbog nedovoljnog obuhvata pregleda. Inteligentni nadzorni sustavi nude stvarno vrijeme praćenja, analizu podataka i ranu upozorenja o greškama, smanjujući nepotrebnu održavanje i popravke, time smanjujući troškove održavanja i izravnih troškova (O&M).

Također omogućuju precizniju procjenu zdravlja opreme, omogućujući racionalno planiranje aktivnosti održavanja kako bi se spriječilo preopterećenje i previše održavanja, efektivno produžujući životnu dobu opreme. Razvoj i primjena inteligentnih nadzornih sustava napredovali su tehnologije nadzora električne opreme, uključujući infracrvenu termografsku sliku i analizu velikih podataka. Ove tehnološke napredne ne samo unaprijeđuju učinkovitost nadzora prekidnika generatora, već također stvaraju tehničku osnovu za inteligentno upravljanje drugom opremom električnog sustava.

1. Metode i prakse
1.1 Arhitektura inteligentnog nadzornog sustava
Inteligentni nadzorni sustav glavno se sastoji od senzora, inteligentnog online nadzornog uređaja (IED) i backend nadzornog sustava. Mekanički senzori pomaka, senzori mehaničkih karakteristika niskog struja, termografski videosenzori i SF6 gasni senzori su instalirani direktno na glavnoj opremi. Ovi senzori prikupljaju stvarne parametre rada prekidnika generatora i prenose signale kroz kabel na inteligentni online nadzorni uređaj. Lokalna nadzorna ormarić sadrži IED i mrežni switch, koji prikuplja signale senzora, obrađuje ih i prenosi podatke kroz optički kabel na backend nadzorni sustav za pohranu i procjenu.

1.2 Sustav nadzora mehaničkih karakteristika prekidnika
Sustav nadzora mehaničkih karakteristika sastoji se od senzora pomaka, senzora niske struje, inteligentnog online nadzornog uređaja i backend sustava. Pražeći radni pomak prekidnika, vrijednosti struje u kontrolnim krugovima otvaranja/zatvaranja i struju u krugu akumulatora energije, dobivaju se ključne mehaničke karakteristike prekidnika. Prikazuju se i uspoređuju mehanički karakteristični krivulje s standardnim i povijesnim putanjama kako bi se procijenilo stanje rada prekidnika.

Sustav nadzora omogućuje sljedeće funkcije:

• Prikaz valnih oblika struje otvaranja/zatvaranja, struje akumulatora energije i putanje mehanizma;

• Dobivanje podataka kao što su vrijeme otvaranja/zatvaranja, brzina, udaljenost putanje, vrhunski struja bobine, karakteristični parametri bobine, vrhunski struja akumulatora energije i trajanje akumulacije;

• Usporedba mjerenih putanja s standardnim putanjama za analizu;

• Upit povijesnih podataka i generiranje izvještaja;

• Nadzor sistema grešaka i prekida komunikacije, s automatskim pokretanjem alarma.

Ovaj projekt instalira tri senzora pomaka - jedan na dnu svake faze pogonskog ležaja za otvaranje/zatvaranje na prekidniku izlaza generatora. Senzori pretvaraju kutni pomak (koji uzrokuje vezni čvor koji goni krak) u digitalne TTL signale i šalju ih na inteligentni online nadzorni uređaj. S neovisnim senzorima pomaka za svaku fazu, sustav može točno identificirati oštećenu fazu i otkriti probleme poput losih zaklopaca na veznom čvoru ili luze/odvojenih krakova koji uzrokuju nepotpuno otvaranje ili zatvaranje.

Senzori niske struje su instalirani u lokalnom kontrolnom ormaru prekidnika i uključuju četiri kanala mjerenja. Na principu Hall-efekta, oni pretvaraju mjerene strujne signale u niske analogne strujne signale i šalju ih na inteligentni online nadzorni uređaj.

1.3 Sustav nadzora stanja SF6 plina
Sustav nadzora stanja SF6 plina sastoji se od SF6 gasnog senzora, inteligentnog online nadzornog uređaja i backend nadzornog sustava. U ovom projektu, inteligentni nadzorni uređaj dijeli se sa sustavom nadzora mehaničkih karakteristika. Ovaj sustav pruža operaterima stvarne podatke o gustoći, tlaku i temperaturi SF6 plina unutar plinove komore, omogućujući dugoročno praćenje i analitičku procjenu povijesnih trendova.

SF6 gasni senzor ima integrirani dizajn koji istodobno mjeri gustoću, tlak i temperaturu. Instaliran je na ulazu plina prekidnika i spojen je na inteligentni nadzorni uređaj putem RS485 komunikacijskog sučelja.

Sustav nadzora pruža sljedeće mogućnosti:

• Neprekidno praćenje stanja SF6 plina u komori prekidnika generatora koristeći protokol komunikacije IEC61850;

• Generiranje trend krivulja na temelju simuliranih algoritama podataka za prediktivnu analizu;

• Pokretanje alarma i pružanje preporučenih akcija.

Tradicionalne metode održavanja značajno se oslanjaju na planirane pregledi i empirijsko sudjenje—postupak koji je vremenski zahtjevan, ljudsko intenzivan i nagnut prema propuštanju ranih indikatora grešaka. U suprotnosti, sustav nadzora SF6 plina pruža kontinuirani, stvarnovremenski podatke, omogućujući prediktivno održavanje i pravovremenom intervenciju kako bi se spriječile velike kvarove. S napretkom IoT-a i tehnologija big data, takvi sustavi nadzora stanja mogu biti integrirani u šire mreže nadzora zdravlja opreme, poboljšavajući točnost podataka, dubinu analize i potiču inovacije u novim rješenjima.

1.4 Sustav nadzora infracrvene termalne slike
Sustav nadzora infracrvene termalne slike sastoji se od senzora infracrvene termalne slike, mrežnog prekidača i pozadinskog sustava. Nadgleda temperaturu unutarnjih vodilaca u generatoru prekidnika putem kombinacije infracrvene termalne slike s vidljivom svjetlosnom slikom. Ovaj dualni pristup poboljšava točnost mjerenja i omogućuje nadzor razmaka kontaktnih prekidnika na izlaznom prekidniku generatora.

U ovom projektu, senzor infracrvene termalne slike je postavljen vanjski na kućište prekidnika, s njegovim poljem vida koje pokriva razmake kontaktnih prekidnika i dijelove vodilaca. Signali slika se prenose putem kabela senzora do inteligentnog uređaja online nadzora.

Sustav pruža sljedeće funkcije:

• Prikaz stvarnovremene temperature vodilaca koristeći bojne gradijente i ističući regije sa maksimalnim/minimalnim temperaturama uz numeričke vrijednosti;

• Crtanje i pohrana krivulja vremena-temperatura;

• Izvođenje trend analize temeljeno na povijesnim podacima za procjenu operativnog statusa i izdavanje upozorenja o anomalijama.

Infracrvena termalna slika je alat za nadzor bez dodira koji omogućuje tehničarima da udaljeno nadgledaju termalne uvjete opreme bez prekida operacija, time smanjujući operativni rizik. Može trenutno identificirati pregrejanje, degradaciju izolacije ili neravnotežu opterećenja—uobičajene rane oznake kvara—omogućujući preventivne akcije kako bi se izbjegle velike ispadaje i skupovi popravci. Kombinacija infracrvene i vidljive svjetlosne slike omogućuje kompleksnu procjenu opreme, detaljnu analizu i precizne odluke o održavanju. Također, sustav snima povijesne podatke za dugoročnu trend analizu i procjenu performansi, podržavajući prediktivno održavanje i prognoziranje budućih potreba za održavanjem.

2.Zaključak

Razvijeni inteligentni sustav nadzora ne samo što je uspostavio točan model rane upozore na kvar, već je optimizirao strategije održavanja opreme. Ta dostignuća učinkovito smanjuju stopu kvarova i troškove održavanja generatora prekidnika i značajno proširuju njihov vijek trajanja. Inovacija ovog projekta leži u ostvarenju višedimenzionalne analize podataka i visoko automatiziranog nadzora generatora prekidnika. Uvodi analizu big data u nadzor generatora prekidnika i iskorištava cloud pohranu i analizu podataka kako bi poboljšala dostupnost i učinkovitost analize. Te inovacije ne samo što unaprijeđuju ukupnu efikasnost i sigurnost sustava snabdijevanja strujom, već pružaju nove ideje i smjerove za tehnološki napredak i razvoj u industriji električne energije.