Ricerca e pratica del sistema di monitoraggio intelligente per l'interruttore del generatore
Il disattivatore del generatore è un componente critico nei sistemi di potenza, e la sua affidabilità influenza direttamente l'operazione stabile dell'intero sistema di potenza. Grazie alla ricerca e all'applicazione pratica dei sistemi di monitoraggio intelligente, lo stato operativo in tempo reale dei disattivatori può essere monitorato, consentendo la rilevazione precoce di potenziali malfunzionamenti e rischi, migliorando così l'affidabilità complessiva del sistema di potenza.
La manutenzione tradizionale dei disattivatori si basa principalmente su ispezioni periodiche e valutazioni basate sull'esperienza, il che non solo richiede molto tempo e lavoro, ma può anche far sfuggire problemi latenti a causa di una copertura d'ispezione insufficiente. I sistemi di monitoraggio intelligente offrono capacità di monitoraggio in tempo reale, analisi dei dati e avviso precoce dei guasti, riducendo le attività di manutenzione e riparazione non necessarie, abbassando così i costi di operazione e manutenzione (O&M).
Consentono inoltre una valutazione più accurata dello stato di salute dell'equipaggiamento, permettendo una pianificazione razionale delle attività di manutenzione per evitare sia l'uso eccessivo che la manutenzione eccessiva, estendendo efficacemente la durata di servizio dell'equipaggiamento. Lo sviluppo e l'applicazione dei sistemi di monitoraggio intelligente hanno fatto progredire le tecnologie di monitoraggio per l'equipaggiamento elettrico, inclusi l'imaging termico a infrarossi e l'analisi dei big data. Questi avanzamenti tecnologici non migliorano solo l'efficienza del monitoraggio dei disattivatori del generatore, ma forniscono anche una base tecnica per la gestione intelligente di altri equipaggiamenti del sistema di potenza.
1.Metodi e pratiche
1.1 Architettura del sistema di monitoraggio intelligente
Il sistema di monitoraggio intelligente è composto principalmente da sensori, un dispositivo di monitoraggio online intelligente (IED-Business) e un sistema di monitoraggio back-end. Vengono installati sui principali equipaggiamenti sensori di spostamento meccanico, sensori di caratteristiche meccaniche a bassa corrente, sensori video a raggi infrarssi e sensori di gas SF6. Questi sensori raccolgono i parametri operativi in tempo reale del disattivatore del generatore e trasmettono i segnali tramite cavi al dispositivo di monitoraggio online intelligente. In un armadio di monitoraggio sul sito vengono ospitati l'IED-Business e uno switch di rete, che acquisiscono i segnali dei sensori, li elaborano e quindi trasmettono i dati tramite cavo ottico al sistema di monitoraggio back-end per il loro archiviazione e valutazione.
1.2 Sistema di monitoraggio delle caratteristiche meccaniche del disattivatore
Il sistema di monitoraggio delle caratteristiche meccaniche è composto da sensori di spostamento, sensori a bassa corrente, un dispositivo di monitoraggio online intelligente e un sistema back-end. Monitorando lo spostamento operativo del disattivatore, i valori di corrente nei circuiti di controllo di apertura/chiusura e la corrente nel circuito del motore di accumulo, si ottengono i parametri meccanici chiave del disattivatore. Si tracciano curve caratteristiche meccaniche e si confrontano con curve standard e storiche di spostamento per valutare le condizioni operative del disattivatore.
Il sistema di monitoraggio abilita le seguenti funzioni:
Tracciare forme d'onda della corrente di bobina di apertura/chiusura, corrente del motore di accumulo e curve di spostamento del meccanismo;
Ottenere dati come tempo di apertura/chiusura, velocità, distanza di spostamento, corrente picco della bobina, parametri caratteristici della bobina, corrente picco del motore di accumulo e durata dell'accumulo;
Confrontare le curve di spostamento misurate con le curve standard per l'analisi;
Consultare i dati storici e generare report;
Monitorare i guasti del sistema e le interruzioni di comunicazione, con attivazione automatica di allarmi.
Questo progetto installa tre sensori di spostamento - uno in fondo ad ogni asse di accoppiamento di apertura/chiusura per fase sul disattivatore di uscita del generatore. I sensori convertono lo spostamento angolare (causato dal braccio di leva azionato dall'asta di collegamento) in segnali digitali TTL e li trasmettono al dispositivo di monitoraggio online intelligente. Con sensori di spostamento indipendenti per ogni fase, il sistema può identificare con precisione la fase difettosa e rilevare problemi come dadi di bloccaggio allentati sull'asta di collegamento o bracci di leva allentati o staccati che causano operazioni di apertura o chiusura incomplete.
I sensori a bassa corrente sono installati nell'armadio di controllo locale del disattivatore e includono quattro canali di misurazione. Basati sul principio dell'effetto Hall, essi convertono i segnali di corrente misurati in segnali analogici a bassa corrente e li trasmettono al dispositivo di monitoraggio online intelligente.
1.3 Sistema di monitoraggio delle condizioni del gas SF6
Il sistema di monitoraggio delle condizioni del gas SF6 è composto da un sensore di gas SF6, un dispositivo di monitoraggio online intelligente e un sistema di monitoraggio back-end. In questo progetto, il dispositivo di monitoraggio intelligente è condiviso con il sistema di monitoraggio delle caratteristiche meccaniche. Questo sistema fornisce agli operatori dati in tempo reale sulla densità, pressione e temperatura del gas SF6 all'interno del compartimento del gas, consentendo il tracciamento e la valutazione analitica a lungo termine delle tendenze storiche.
Il sensore di gas SF6 presenta un design integrato che misura contemporaneamente densità, pressione e temperatura. È montato sulla porta di riempimento di gas del disattivatore e connesso al dispositivo di monitoraggio intelligente tramite un'interfaccia di comunicazione RS485.
Il sistema di monitoraggio offre le seguenti capacità:
Monitorare continuamente le condizioni del gas SF6 nel compartimento del disattivatore del generatore utilizzando il protocollo di comunicazione IEC61850;
Generare curve di tendenza basate su algoritmi di dati simulati per l'analisi predittiva;
Attivare allarmi e fornire azioni consigliate.
I metodi di manutenzione tradizionali si basano pesantemente su ispezioni programmate e giudizio empirico - un processo che risulta essere molto dispendioso in termini di tempo e lavoro, e soggetto a perdere i primi indizi di guasto. In contrasto, il sistema di monitoraggio del gas SF6 fornisce dati continui e in tempo reale, permettendo la manutenzione predittiva e l'intervento tempestivo per prevenire guasti gravi. Con l'avanzamento delle tecnologie IoT e dei big data, tali sistemi di monitoraggio della condizione possono essere integrati in reti più ampie di monitoraggio dello stato di salute dell'equipaggiamento, migliorando l'accuratezza dei dati, la profondità dell'analisi e stimolando l'innovazione in nuove soluzioni.
1.4 Sistema di monitoraggio video termografico ad infrarossi
Il sistema di monitoraggio video termografico ad infrarossi comprende un sensore video termografico ad infrarossi, uno switch di rete e un sistema back-end. Monitora la temperatura dei conduttori interni nell'interruttore del generatore combinando l'immagine termografica ad infrarossi con il video a luce visibile. Questo approccio dual-mode migliora l'accuratezza della misurazione e consente di monitorare le intercapedini dei contatti del disgiuntore all'uscita del generatore.
In questo progetto, il sensore video termografico ad infrarossi è montato esternamente sull'involucro dell'interruttore, con il suo campo visivo che copre le intercapedini dei contatti del disgiuntore e porzioni del conduttore. I segnali di immagine vengono trasmessi tramite il cavo di coda del sensore al dispositivo di monitoraggio online intelligente.
Il sistema offre le seguenti funzionalità:
Visualizza le temperature dei conduttori in tempo reale utilizzando gradienti di colore e evidenzia le regioni con temperature massime/minime insieme ai valori numerici;
Traccia e memorizza curve temperatura-tempo;
Esegue analisi di tendenza basata sui dati storici per valutare lo stato operativo e emettere avvisi di anomalia.
La termografia ad infrarossi è uno strumento di monitoraggio a distanza che consente ai tecnici di monitorare le condizioni termiche dell'equipaggiamento senza interrompere le operazioni, riducendo così il rischio operativo. Permette di identificare immediatamente sovraccarichi, degradazione dell'isolamento o squilibri di carico - sintomi comuni precoci di guasto - consentendo azioni preventive per evitare interruzioni su larga scala e costose riparazioni. La combinazione di infrarossi e video a luce visibile consente una valutazione completa dell'equipaggiamento, un'analisi dettagliata e decisioni di manutenzione precise. Inoltre, il sistema registra i dati storici per un'analisi delle tendenze a lungo termine e una valutazione delle prestazioni, supportando la manutenzione predittiva e la previsione dei futuri bisogni di manutenzione.
2.Conclusione
Il sistema di monitoraggio intelligente sviluppato non solo ha stabilito un modello di allarme precoce accurato, ma ha anche ottimizzato le strategie di manutenzione dell'equipaggiamento. Questi risultati riducono efficacemente il tasso di guasto e i costi di manutenzione degli interruttori del generatore, prolungandone significativamente la durata di vita. L'innovazione di questo progetto consiste nella realizzazione di un'analisi multidimensionale dei dati e nel monitoraggio altamente automatizzato degli interruttori del generatore. Introduce l'analisi dei big data nel monitoraggio degli interruttori del generatore e sfrutta il cloud per il deposito e l'analisi dei dati, migliorando l'accessibilità e l'efficienza dell'analisi. Queste innovazioni non solo migliorano l'efficienza operativa complessiva e la sicurezza dei sistemi di potenza, ma offrono anche nuove idee e direzioni per l'avanzamento e lo sviluppo tecnologico nell'industria dell'energia.
