Penyelidikan dan Amalan Sistem Pemantauan Pintar untuk Pembreak Litar Penjana

Pemutus litar penjana adalah komponen penting dalam sistem kuasa, dan kebolehpercayaannya mempengaruhi operasi stabil keseluruhan sistem kuasa. Melalui penyelidikan dan aplikasi praktikal sistem pemantauan pintar, status operasi sebenar pemutus litar dapat dipantau, membolehkan pengesanan awal potensi kerosakan dan risiko, dengan itu meningkatkan kebolehpercayaan keseluruhan sistem kuasa. 

Pemeliharaan pemutus litar tradisional sangat bergantung kepada pemeriksaan berkala dan penilaian berdasarkan pengalaman, yang tidak hanya memakan masa dan tenaga tetapi juga mungkin melepas isu tersembunyi akibat liputan pemeriksaan yang tidak mencukupi. Sistem pemantauan pintar memberikan kemampuan pemantauan sebenar, analisis data, dan peringatan awal kerosakan, mengurangkan pemeliharaan dan baiki yang tidak perlu, dengan itu menurunkan kos operasi dan pemeliharaan (O&M). 

Ia juga membolehkan penilaian yang lebih tepat tentang keadaan kesihatan peralatan, membolehkan penjadualan pemeliharaan yang rasional untuk mengelakkan penggunaan berlebihan dan pemeliharaan berlebihan, secara efektif memperpanjang jangka hayat peralatan. Pembangunan dan aplikasi sistem pemantauan pintar telah memajukan teknologi pemantauan peralatan kuasa, termasuk pencitraan termal inframerah dan analisis data besar. Kemajuan teknologi ini tidak hanya meningkatkan kecekapan pemantauan pemutus litar penjana tetapi juga membentuk asas teknikal bagi pengurusan pintar peralatan lain dalam sistem kuasa.

1. Kaedah dan Amalan
1.1 Struktur Sistem Pemantauan Pintar
Sistem pemantauan pintar terdiri daripada sensor, peranti pemantauan online pintar (IED), dan sistem pemantauan belakang. Sensor pemindahan mekanikal, sensor ciri-ciri mekanikal arus rendah, sensor video pencitraan termal, dan sensor gas SF6 dipasang langsung pada peralatan utama. Sensor-sensor ini mengumpul parameter operasi sebenar pemutus litar penjana dan menghantar isyarat melalui kabel ke peranti pemantauan online pintar. Kabinet pemantauan di tapak menempatkan IED dan switch rangkaian, yang mengambil isyarat sensor, memprosesnya, dan kemudian menghantar data melalui kabel fiber optik ke sistem pemantauan belakang untuk penyimpanan dan penilaian.

1.2 Sistem Pemantauan Ciri-Ciri Mekanikal Pemutus Litar
Sistem pemantauan ciri-ciri mekanikal terdiri daripada sensor pemindahan, sensor arus rendah, peranti pemantauan online pintar, dan sistem belakang. Dengan memantau pemindahan operasi pemutus litar, nilai arus dalam litar kontrol buka/tutup, dan arus dalam litar motor penyimpan tenaga, parameter mekanikal utama pemutus litar diperoleh. Graf ciri-ciri mekanikal digambarkan dan dibandingkan dengan graf perjalanan standard dan historis untuk menilai keadaan operasi pemutus litar.

Sistem pemantauan membolehkan fungsi-fungsi berikut:

• Plot bentuk gelombang arus koil buka/tutup, arus motor penyimpan tenaga, dan graf perjalanan mekanisme;

• Dapatkan data seperti masa buka/tutup, kelajuan, jarak perjalanan, arus puncak koil, parameter koil ciri-ciri, arus puncak motor penyimpan tenaga, dan tempoh penyimpanan tenaga;

• Bandingkan graf perjalanan yang diukur dengan graf standard untuk analisis;

• Tanya data historis dan hasilkan laporan;

• Pantau kerosakan sistem dan gangguan komunikasi, dengan pelancaran peringatan automatik.

Projek ini memasang tiga sensor pemindahan—satu di bawah poros pemandu buka/tutup setiap fasa pada pemutus litar outlet penjana. Sensor-sensor ini menukar pemindahan sudut (disebabkan oleh rod linkage mendorong crank arm) menjadi isyarat digital TTL dan menghantarkannya ke peranti pemantauan online pintar. Dengan sensor pemindahan bebas setiap fasa, sistem dapat mengenal pasti fasa yang rosak dengan tepat dan mendeteksi masalah seperti mur pengunci yang longgar pada rod linkage atau crank arm yang longgar/terlepas yang menyebabkan operasi buka/tutup tidak lengkap.

Sensor arus rendah dipasang di kabinet kontrol tempatan pemutus litar dan merangkumi empat saluran pengukuran. Berdasarkan prinsip kesan Hall, ia menukar isyarat arus yang diukur menjadi isyarat analog arus rendah dan menghantarkannya ke peranti pemantauan online pintar.

1.3 Sistem Pemantauan Keadaan Gas SF6
Sistem pemantauan keadaan gas SF6 terdiri daripada sensor gas SF6, peranti pemantauan online pintar, dan sistem pemantauan belakang. Dalam projek ini, peranti pemantauan pintar dikongsi dengan sistem pemantauan ciri-ciri mekanikal. Sistem ini memberikan operator data sebenar mengenai ketumpatan, tekanan, dan suhu gas SF6 di dalam kompartmen gas, membolehkan penjejakan dan penilaian trend jangka panjang.

Sensor gas SF6 mempunyai reka bentuk terintegrasi yang mengukur ketumpatan, tekanan, dan suhu serentak. Ia dipasang pada port isi gas pemutus litar dan disambungkan ke peranti pemantauan pintar melalui antara muka komunikasi RS485.

Sistem pemantauan memberikan kemampuan-kemampuan berikut:

• Pantau keadaan gas SF6 secara berterusan di dalam kompartmen pemutus litar penjana menggunakan protokol komunikasi IEC61850;

• Hasilkan graf trend berdasarkan algoritma data simulasi untuk analisis peramalan;

• Pelancar peringatan dan cadangkan tindakan.

Kaedah pemeliharaan tradisional sangat bergantung kepada pemeriksaan berjadual dan penilaian empirikal—yang memerlukan banyak masa, tenaga kerja, dan cenderung untuk melewatkan petunjuk awal kerosakan. Sebaliknya, sistem pemantauan gas SF6 memberikan data berterusan, sebenar-masa, yang membolehkan pemeliharaan prediktif dan intervensi tepat pada masanya untuk mencegah kegagalan besar. Dengan kemajuan teknologi IoT dan data besar, sistem pemantauan keadaan seperti ini boleh diintegrasikan ke dalam rangkaian pemantauan kesihatan peralatan yang lebih luas, meningkatkan ketepatan data, kedalaman analisis, dan mendorong inovasi dalam penyelesaian baru.

1.4 Sistem Pemantauan Video Imej Panas Inframerah
Sistem pemantauan video imej panas inframerah terdiri daripada sensor video imej panas inframerah, switch rangkaian, dan sistem belakang. Ia memantau suhu konduktor dalaman dalam pemutus litar janaan dengan menggabungkan imej panas inframerah dengan video cahaya biasa. Pendekatan dual-mode ini meningkatkan ketepatan pengukuran dan membolehkan pemantauan jurang kontak pemisah pada pemutus litar keluaran janaan.

Dalam projek ini, sensor video imej panas inframerah dipasang secara eksternal pada enklosur pemutus litar, dengan bidang pandangannya meliputi jurang kontak pemisah dan bahagian konduktor. Isyarat imej ditransmisikan melalui kabel ekor sensor ke peranti pemantauan dalam talian pintar.

Sistem ini menyediakan fungsi-fungsi berikut:

• Paparan suhu konduktor sebenar-masa menggunakan gradien warna dan menonjolkan kawasan dengan suhu maksimum/minimum bersama nilai numerik;

• Plot dan simpan graf masa-suhu;

• Lakukan analisis trend berdasarkan data sejarah untuk menilai status operasi dan mengeluarkan amaran aneh.

Imej panas inframerah adalah alat pemantauan tanpa sentuhan yang membolehkan teknisi memantau keadaan termal peralatan dari jarak jauh tanpa mengganggu operasi, seterusnya mengurangkan risiko operasi. Ia dapat mengenal pasti kelebihan panas, penurunan isolasi, atau ketidakseimbangan beban—petunjuk awal kerosakan yang biasa—membolehkan tindakan pencegahan untuk mengelakkan gangguan besar-besaran dan pembaikan yang mahal. Gabungan antara inframerah dan video cahaya biasa membolehkan penilaian peralatan yang komprehensif, analisis mendalam, dan keputusan pemeliharaan yang tepat. Selain itu, sistem tersebut merakam data sejarah untuk analisis trend jangka panjang dan penilaian prestasi, menyokong pemeliharaan prediktif dan meramalkan keperluan pemeliharaan masa depan.

2. Kesimpulan

Sistem pemantauan pintar yang dibangunkan tidak hanya telah membentuk model peringatan awal kerosakan yang tepat tetapi juga mengoptimumkan strategi pemeliharaan peralatan. Pencapaian-pencapaian ini secara efektif mengurangkan kadar kegagalan dan kos pemeliharaan pemutus litar janaan serta memperpanjang tempoh perkhidmatan mereka secara signifikan. Inovasi projek ini terletak pada pelaksanaan analisis data multi-dimensi dan pemantauan automatik tinggi pemutus litar janaan. Ia memperkenalkan analitik data besar ke dalam pemantauan pemutus litar janaan dan menggunakan penyimpanan dan analisis data berbasis awan untuk meningkatkan aksesibilitas data dan kecekapan analisis. Inovasi-inovasi ini tidak hanya meningkatkan kecekapan operasional dan keselamatan sistem kuasa secara keseluruhan tetapi juga menyediakan idea dan arah baru untuk kemajuan dan pembangunan teknologi dalam industri kuasa.