Intelligens monitorozási rendszer kutatása és gyakorlata a generátorgazda átmenetire

A generátorkapcsoló egy kritikus összetevő az energiarendszerben, és megbízhatósága közvetlenül befolyásolja az egész energiarendszer stabil működését. Az intelligens monitorozási rendszerek kutatása és gyakorlati alkalmazása lehetővé teszi a kapcsolók valós idejű működési állapotának figyelését, amely lehetővé teszi a potenciális hibák és kockázatok korai felismerését, ezzel növelve az energiarendszer teljes megbízhatóságát. 

A hagyományos kapcsolókarbantartás főleg időszakos ellenőrzésekre és tapasztalaton alapuló megítélésekre támaszkodik, ami nem csak idő- és erőforrásigényes, de a nem megfelelő ellenőrzési lefedettség miatt elmulasztott rejtett problémákat is okozhat. Az intelligens monitorozási rendszerek valós idejű monitorozást, adatelemzést és hiba-early warning képességeket nyújtanak, csökkentve a felesleges karbantartásokat és javításokat, így csökkentve a működtetési és karbantartási (O&M) költségeket. 

Ezenkívül pontosabban értékeli a berendezések állapotát, lehetővé téve a karbantartási tevékenységek racionális ütemezését, hogy elkerülje a túlzott használatot és a túlzott karbantartást, hatékonyan meghosszabbítva a berendezések szolgáltatási élettartamát. Az intelligens monitorozási rendszerek fejlesztése és alkalmazása előrehaladást jelent az energia-berendezések monitorozási technológiáiban, beleértve a hőmérsékleti infravörös képfeldolgozást és a nagy adat elemzést. Ezek a technológiai fejlődések nem csak a generátorkapcsolók monitorozási hatékonyságát javítják, de más energiarendszer-berendezékek intelligens kezelésének technikai alapját is teremtik.

1.Módszerek és gyakorlatok
1.1 Az intelligens monitorozási rendszer architektúrája
Az intelligens monitorozási rendszer főbb elemei a szenzorok, az intelligens online monitorozási eszköz (IED) és a háttér-monitorozási rendszer. Mechanikai elmozdulási szenzorok, alacsony áramú mechanikai jellemző-szenzorok, hőmérsékleti infravörös videószenzorok és SF6 gáz-szenzorok vannak telepítve a fő berendezésekön. Ezek a szenzorok a generátorkapcsoló valós idejű működési paramétereit gyűjtik, és jelzéseket küldenek kábelekkel az intelligens online monitorozási eszközre. A helyszíni monitorozási szekrény tartalmazza az IED-t és a hálózati váltót, amelyek a szenzor-jelzéseket gyűjtenek, feldolgozzák, majd optikai vezetéken keresztül továbbítják az adatokat a háttér-monitorozási rendszerhez tárolásra és értékelésre.

1.2 Kapcsoló mechanikai jellemzőinek monitorozási rendszere
A mechanikai jellemzők monitorozási rendszere elmozdulási szenzorokból, alacsony áramú szenzorokból, intelligens online monitorozási eszközből és háttér-rendszerből áll. A kapcsoló működési elmozdulásának, a nyitási/záró irányítási körökben lévő áramértékeknek, valamint az energiatároló motor körében lévő áramnak a figyelése révén a kapcsoló kulcsfontosságú mechanikai paramétereit szerezhetjük. A mechanikai jellemző görbéket rajzolunk, és összevetjük azonosított standard és történelmi görbével, hogy a kapcsoló működési állapotát értékeljük.

A monitorozási rendszer a következő funkciókat teszi lehetővé:

• Nyitási/záró tekercs áramának, energiatároló motor áramának és mechanizmus elmozdulási görbéinek hullámformáinak kirajzolása;

• Nyitási/záró idő, sebesség, utastáv, csúcspont tekercs áram, jellemző tekercs paraméterek, csúcspont energiatároló motor áram, és energiatárolás időtartamának adatának megszerzése;

• Mért utaskörök és standard görbék összehasonlítása elemzés céljából;

• Történelmi adatok lekérdezése és jelentések előállítása;

• Rendszerhiba és kommunikációs megszakadás monitorozása, automatikus riasztás aktiválása.

Ebben a projektben három elmozdulási szenzort telepítünk - mindegyik a generátorkimeneti kapcsoló minden fázisának nyitási/záró hajtóhengere alján. A szenzorok a hajtósugár által okozott kerék elmozdulását digitális TTL jelre konvertálják, és az intelligens online monitorozási eszközre továbbítják. Független elmozdulási szenzorokkal minden fázishoz, a rendszer pontosan azonosíthatja a hibás fázist, és fel tudja észlelni olyan problémákat, mint a hajtósugár zárlófoganta lankadása, vagy a kerék lankadása, amelyek teljes nyitási vagy záró műveleteket akadályozhatnak meg.Az alacsony áramú szenzorok a kapcsoló helyi ellenőrző szekrényében vannak telepítve, és négy mérőcsatornát tartalmaznak. A Hall-effektus alapján működnek, a mérési áramjelüket alacsony áramú analóg jelekre konvertálják, és az intelligens online monitorozási eszközre továbbítják.

1.3 SF6 gáz állapotának monitorozási rendszere
A SF6 gáz állapotának monitorozási rendszere egy SF6 gáz-szenzorból, intelligens online monitorozási eszközből és háttér-monitorozási rendszerből áll. Ebben a projektben az intelligens monitorozási eszköz a mechanikai jellemzők monitorozási rendszerrel osztja meg. Ez a rendszer a gáztartályban lévő SF6 gáz sűrűségét, nyomását és hőmérsékletét valós időben biztosítja, lehetővé téve a hosszú távú követést és történelmi trendek elemzését.

A SF6 gáz-szenzor integrált kialakítása, amely egyszerre méri a sűrűséget, a nyomást és a hőmérsékletet. A kapcsoló gáztöltési portján van telepítve, és RS485 kommunikációs interfészen keresztül csatlakozik az intelligens monitorozási eszközhöz.

A monitorozási rendszer a következő funkciókat biztosítja:

• A generátorkapcsoló gáztartályában lévő SF6 gáz állapotának folyamatos monitorozása az IEC61850 kommunikációs protokoll segítségével;

• Trend görbék előállítása szimulált adat algoritmusok segítségével előrejelzési elemzéshez;

• Riasztások aktiválása és ajánlott intézkedések megadása.

A hagyományos karbantartási módszerek nagyban az időzített vizsgálatokra és tapasztalati megítélésekre támaszkodnak—ezek időigényesek, munkaigényesek, és gyakran elmulasztják a korai hibajelzéseket. Szemben ezzel az SF6 gázmonitorozó rendszer folyamatos, valós idejű adatokat szolgáltat, lehetővé téve a prediktív karbantartást és időszerű beavatkozást, hogy elkerülje a nagyobb hibákat. Az IoT és a big data technológiák fejlődésével ilyen állapotmonitorozó rendszereket integrálhatjuk szélesebb eszköz-állapot-monitorozó hálózatokba, javítva az adatpontosságot, elemzési mélységet, és elősegítve az új megoldások innovációját.

1.4 Infravörös hőkép-videó monitorozó rendszer
Az infravörös hőkép-videó monitorozó rendszer egy infravörös hőkép-videó érzékelőt, egy hálózati váltót, és egy háttérrendszert tartalmaz. A generátorkörnyezeti átmenetek belső vezetőinek hőmérsékletét monitorozza infravörös hőkép és látható fény videó kombinációján keresztül. Ez a két módú megközelítés növeli a mérés pontosságát, és lehetővé teszi a generátorkimeneti átmenetek kapcsolói közötti részarányok figyelését.

Ebben a projektben az infravörös hőkép-videó érzékelő külsőleg van rögzítve az átmeneten, a látómező lefedi a kapcsoló részarányokat és a vezető részeit. A képadatokat a szenzor végkábellel továbbítja az intelligens online monitorozó eszközre.

A rendszer a következő funkciókat biztosítja:

• Valós idejű vezetőhőmérsékletek megjelenítése színskálával, és a legmagasabb/legalsó hőmérsékletek jelölése számértékkel;

• Idő-hőmérséklet görbéinek kirajzolása és tárolása;

• Trendelemzés történelmi adatok alapján, működési állapot kiértékelése és anomáliariasztások kiadása.

Az infravörös hőkép egy nemi kontakt monitorozó eszköz, amely lehetővé teszi a szakemberek számára a berendezések hőállapotának távoli figyelését, anélkül, hogy megszakítanák a működést, így csökkentve a működési kockázatot. Azonnal felismerheti a túlmelegedést, izolációs romlást vagy terhelés-egyenlőtlenséget—gyakori korai hiba jeleit—megelőző intézkedéseket tettetve, hogy elkerülje a nagy léptékű kieséseket és drága javításokat. Az infravörös és látható fény videó kombinációja lehetővé teszi a teljes körű berendezésvizsgálatot, részletes elemzést, és pontos karbantartási döntéseket. Emellett a rendszer történelmi adatokat rögzít hosszú távú trendelemzéshez és teljesítményértékeléshez, támogatva a prediktív karbantartást és a jövőbeli karbantartási igények előrejelzését.

2.Összefoglalás

A fejlesztett intelligens monitorozó rendszer nem csak pontos hibaelőrejelző modellt hozott létre, hanem optimalizálta a berendezések karbantartási stratégiáit is. Ezek az eredmények hatékonyan csökkentik a generátorkörnyezeti átmenetek hibaelőfordulási arányát és karbantartási költségeit, jelentősen meghosszabbítva élettartamukat. A projekt innovációja abban rejlik, hogy többdimenziós adatelemzést és nagyon automatizált monitorozást valósít meg a generátorkörnyezeti átmenetek esetén. Bevezeti a nagy adatok elemzését a generátorkörnyezeti átmenetek monitorozásába, és felhőalapú adattárolást és elemzést használ, hogy javítsa az adathozzáférést és az elemzési hatékonyságot. Ezek az innovációk nem csak javítják a villamosenergia-rendszerek teljes operatív hatékonyságát és biztonságát, de új ötleteket és irányokat is nyújtanak a villamosenergia-ipar technológiai fejlődésének és fejlesztésének.