Onderzoek en praktijk van het intelligente monitoren systeem voor generator circuit breaker

De schakelaar van de generator is een cruciaal onderdeel in elektriciteitsnetwerken en de betrouwbaarheid ervan beïnvloedt direct het stabiele functioneren van het hele elektriciteitsnet. Door onderzoek en praktische toepassing van intelligente monitoresystemen kan de real-time werkingstoestand van schakelaars worden gevolgd, waardoor potentiële fouten en risico's vroeg kunnen worden opgespoord, wat de algemene betrouwbaarheid van het elektriciteitsnet verhoogt.

Traditionele schakelaaronderhoud is voornamelijk afhankelijk van periodieke inspecties en oordeel op basis van ervaring, wat niet alleen tijdrovend en arbeidsintensief is, maar ook latent aanwezige problemen kan missen vanwege onvoldoende inspectiedekking. Intelligente monitoresystemen bieden real-time monitoring, data-analyse en vroegwaarschuwing voor storingen, wat overbodig onderhoud en reparaties reduceert, waardoor de kosten voor bedrijfs- en onderhoud (O&M) verlaagd worden.

Ze stellen ook een nauwkeuriger beoordeling van de gezondheid van apparatuur mogelijk, waardoor onderhoudsactiviteiten rationeel kunnen worden ingepland om zowel overmatig gebruik als excessief onderhoud te voorkomen, waardoor de levensduur van apparatuur effectief wordt verlengd. De ontwikkeling en toepassing van intelligente monitoresystemen hebben de monitor technologieën voor elektriciteitsapparatuur verbeterd, waaronder infraroodthermografie en big data-analyse. Deze technologische vooruitgang verbetert niet alleen de efficiëntie van het monitoren van schakelaars van generatoren, maar legt ook een technische basis voor het intelligente beheer van andere apparatuur in elektriciteitsnetwerken.

1.Methoden en Praktijken
1.1 Architectuur van het Intelligente Monitorsysteem
Het intelligente monitorsysteem bestaat voornamelijk uit sensoren, een intelligent online-monitorgeval (IED) en een back-end monitorsysteem. Mechanische verschuivingssensoren, laagstroommechanische karakteristieksensoren, thermografische video-sensoren en SF6-gassensoren worden rechtstreeks op de hoofdapparatuur geïnstalleerd. Deze sensoren verzamelen real-time werkingsparameters van de schakelaar van de generator en versturen signalen via kabels naar het intelligente online-monitorgeval. Een ter plaatse geplaatste controlekast huisvest het IED en een netwerkswitch, die signaalsignalen verkrijgen, verwerken en vervolgens de gegevens via glasvezelkabel naar het back-end monitorsysteem versturen voor opslag en evaluatie.

1.2 Schakelaar Mechanische Kenmerken Monitorsysteem
Het mechanische kenmerken monitorsysteem bestaat uit verschuivingssensoren, laagstroomsensoren, een intelligent online-monitorgeval en een back-end systeem. Door de werkingverschuiving van de schakelaar, de stroomwaarden in de openen/sluiten controlecircuits en de stroom in het energieopslagmotorcircuit te monitoren, worden belangrijke mechanische parameters van de schakelaar verkregen. Mechanische kenmerkcurves worden getekend en vergeleken met standaard- en historische reiscurves om de werkingstoestand van de schakelaar te beoordelen.

Het monitorsysteem stelt de volgende functies in staat:

• Teken golfformen van de openen/sluiten spoelstroom, energieopslagmotorstroom en mechanismereiscurves;

• Verkrijg gegevens zoals openen/sluiten tijd, snelheid, reisafstand, piekspoelstroom, kenmerkspoelparameters, piekenergieopslagmotorstroom en energieopslagduur;

• Vergelijk gemeten reiscurves met standaardcurves voor analyse;

• Raadpleeg historische gegevens en genereer rapporten;

• Monitor systeemfouten en communicatieonderbrekingen, met automatische alarmactivering.

Dit project installeert drie verschuivingssensoren – één aan de onderkant van elke fase van de openen/sluiten aandrijfas op de schakelaar bij de generatoruitgang. De sensoren zetten hoekverschuiving (veroorzaakt door de stuurstang die de slingerarm aandrijft) om in digitale TTL-signalen en versturen deze naar het intelligente online-monitorgeval. Met onafhankelijke verschuivingssensoren per fase kan het systeem de defecte fase nauwkeurig identificeren en problemen opsporen zoals losse vastzetmutsen op de stuurstang of losse/afgebroken slingerarmen die incompleet openen of sluiten veroorzaken.

Laagstroomsensoren zijn geïnstalleerd in de lokale controlekast van de schakelaar en bevatten vier meetkanalen. Op basis van het Hall-effect principe zetten ze gemeten stroomsignalen om in laagstroom analoge signalen en versturen deze naar het intelligente online-monitorgeval.

1.3 SF6 Gasconditie Monitorsysteem
Het SF6 gasconditie monitorsysteem bestaat uit een SF6 gassensor, een intelligent online-monitorgeval en een back-end monitorsysteem. In dit project wordt het intelligente monitorgeval gedeeld met het mechanisch kenmerken monitorsysteem. Dit systeem biedt operatoren real-time gegevens over de dichtheid, druk en temperatuur van SF6 gas in de gaskamer, waardoor lange-termijn tracking en analytische evaluatie van historische trends mogelijk wordt.

De SF6 gassensor heeft een geïntegreerde ontwerp dat gelijktijdig dichtheid, druk en temperatuur meet. Hij is gemonteerd bij de gasvullingpoort van de schakelaar en verbonden met het intelligente monitorgeval via een RS485 communicatieinterface.

Het monitorsysteem biedt de volgende mogelijkheden:

• Continue monitoring van de SF6 gascondities in de generator schakelaar gaskamer met behulp van de IEC61850 communicatieprotocol;

• Genereer trendcurves op basis van gesimuleerde gegevensalgoritmen voor predictieve analyse;

• Trigger alarms en geef aanbevolen acties.

Traditionele onderhoudsmethoden zijn sterk afhankelijk van geplande inspecties en empirische beoordelingen—tijd- en arbeidsintensief, en vatbaar voor het missen van vroege foutindicatoren. Daarentegen biedt het SF6-gasmonitoringssysteem continue, real-time gegevens, waardoor voorspeltive onderhoudsactiviteiten en tijdige ingrijpen mogelijk worden om grote storingen te voorkomen. Met de vooruitgang van IoT- en big data-technologieën kunnen dergelijke toestandsmonitoringssystemen worden geïntegreerd in bredere netwerken voor apparatuurconditie-monitoring, waarbij de gegevensnauwkeurigheid, analytische diepgang en innovatie in nieuwe oplossingen worden verbeterd.

1.4 Infraroodthermografisch videomonitoringssysteem
Het infraroodthermografisch videomonitoringssysteem bestaat uit een infraroodthermografische videosensor, een netwerkswitch en een back-end systeem. Het monitort de temperatuur van interne geleiders in de generatorcircuitbreker door infraroodthermografie te combineren met zichtbare lichtvideo. Deze dubbele benadering verhoogt de meetnauwkeurigheid en maakt het mogelijk om de contactafstanden van de disconnector bij de generatoruitgangscircuitbreker te monitoren.

In dit project is de infraroodthermografische videosensor extern op de behuizing van de circuitbreker gemonteerd, met een gezichtsveld dat de contactafstanden van de disconnector en delen van de geleider dekt. Beeldsignalen worden via het staartkabel van de sensor naar het slimme online monitoringapparaat overgebracht.

Het systeem biedt de volgende functionaliteiten:

• Weergeeft real-time geleider temperaturen met behulp van kleurverloop en markeert gebieden met maximale/minimale temperaturen samen met numerieke waarden;

• Plot en bewaar tijd-temperatuurcurves;

• Voer trendanalyse uit op basis van historische gegevens om de bedrijfsvoeringstatus te evalueren en anomalie-waarschuwingen uit te sturen.

Infraroodthermografie is een niet-contactonderhoudstool dat technici in staat stelt om de thermische condities van apparatuur op afstand te monitoren zonder de operaties te onderbreken, waardoor operationeel risico wordt verminderd. Het kan onmiddellijk oververhitting, isolatie-degradatie of belastingonevenwicht identificeren—algemene vroege symptomen van storingen—waardoor preventieve actie mogelijk wordt om grootschalige storingen en kostbare reparaties te voorkomen. De combinatie van infrarood en zichtbaar lichtvideo stelt een grondige apparatuurbepaling, gedetailleerde analyse en nauwkeurige onderhoudsbeslissingen in. Bovendien registreert het systeem historische gegevens voor langdurige trendanalyse en prestatie-evaluatie, wat voorspeltiv onderhoud en de voorspelling van toekomstige onderhoudsbehoeften ondersteunt.

2.Conclusie

Het ontwikkelde slimme monitoringsysteem heeft niet alleen een accuraat model voor vroeg waarschuwing van fouten opgesteld, maar ook de onderhoudsstrategieën van de apparatuur geoptimaliseerd. Deze prestaties dragen effectief bij aan de vermindering van de faalrate en de onderhoudskosten van generatorcircuitbrekers en verlengen hun levensduur significant. De innovatie van dit project ligt in de realisatie van multidimensionale gegevensanalyse en hoog geautomatiseerde monitoring van generatorcircuitbrekers. Het introduceert big data-analyse in de monitoring van generatorcircuitbrekers en maakt gebruik van cloudgebaseerde gegevensopslag en -analyse om de toegankelijkheid en analytische efficiëntie van gegevens te versterken. Deze innovaties verbeteren niet alleen de algemene operationele efficiëntie en veiligheid van energie-installaties, maar leveren ook nieuwe ideeën en richtlijnen op voor technologische vooruitgang en ontwikkeling in de energiesector.