Forskning og praksis av intelligent overvåkningssystem for generator strømbryter
Generatorbryteren er en viktig komponent i kraftsystemer, og dens pålitelighet påvirker direkte den stabile drifta av hele kraftsystemet. Gjennom forskning og praktisk anvendelse av intelligente overvåkingssystemer kan den sanntidige driftsstatusen til bryterne overvåkes, noe som gjør det mulig å oppdage potensielle feil og risikoer tidlig, dermed øke den generelle påliteligheten til kraftsystemet.
Tradisjonell vedlikehold av brytere baserer seg hovedsakelig på periodiske inspeksjoner og erfaringssammensatt vurdering, noe som ikke bare er tidskrevende og arbeidsintensivt, men kan også overse latente problemer på grunn av utilstrekkelig dekningsgrad av inspeksjonene. Intelligente overvåkingssystemer gir sanntidsovervåking, dataanalyse og tidlig varslingsfunksjonalitet for feil, reduserer unødvendig vedlikehold og reparasjoner, dermed nedsatt operasjon og vedlikeholds (O&M) kostnader.
De lar også mer nøyaktig vurdering av utstyrs helse, gjør det mulig for rasjonell planlegging av vedlikeholsaktiviteter for å unngå både overbruk og unødvendig vedlikehold, effektivt forlenges utstyrs levetid. Utviklingen og anvendelsen av intelligente overvåkingssystemer har fremskyndet overvåkingsteknologi for kraftutstyr, inkludert infrarød termisk bildeanalyse og big data-analyse. Disse teknologiske fremgangsmåtene øker ikke bare overvåkningseffektiviteten for generatorbrytere, men legger også en teknisk grunnlag for intelligent forvaltning av andre kraftsystemutstyr.
1.Metoder og praksis
1.1 Arkitektur av det intelligente overvåkingssystemet
Det intelligente overvåkingssystemet består hovedsakelig av sensorer, et intelligent online overvåkingsenhet (IED), og et bakgrunns overvåkingssystem. Mekaniske forskyvningsensorer, lavstrøm-mekaniske karakteristikk-sensorer, termisk bildevideo-sensorer og SF6 gasssensorer installeres direkte på hovedutstyret. Disse sensorer samler sanntid driftsparametre for generatorbryteren og transmitterer signaler via kabler til den intelligente online overvåkingsenheten. En lokal overvåkingskabinet inneholder IED-en og et nettverksswitch, som henter sensor-signaler, behandler dem, og sender deretter data via fiberkabel til bakgrunns overvåkingssystemet for lagring og evaluering.
1.2 Bryter mekaniske karakteristikk overvåkingssystem
Mekanisk karakteristikk overvåkingssystem består av forskyvningsensorer, lavstrømsensorer, en intelligent online overvåkingsenhet, og et bakgrunns system. Ved å overvåke driftsforskyvningen av bryteren, strømverdiene i åpnings/lukkings kontrollkretser, og strømmen i energilagringsmotor-kretsen, blir nøkkelfunksjoner av bryteren innhentet. Mekaniske karakteristikk kurver tegnes og sammenlignes med standard- og historiske reisekurver for å vurdere bryterens driftsforhold.
Overvåkingssystemet gir følgende funksjoner:
Tegn bølgeformer for åpnings/lukkings spolestrøm, energilagringsmotorstrøm, og mekanisme reisekurver;
Hent data som åpnings/lukkingstid, hastighet, reisedistanse, toppspolestrøm, karakteristisk spoleparameter, toppenergilagringsmotorstrøm, og energilagringsvarighet;
Sammenlign målte reisekurver med standardkurver for analyse;
Spør etter historiske data og generer rapporter;
Overvåk systemfeil og kommunikasjonsavbrudd, med automatiske alarmtriggering.
Dette prosjektet installerer tre forskyvningsensorer—én nederst på hver fase av åpnings/lukking drivakse på generator utdata bryteren. Sensorer konverterer vinkel-forskyvning (som resulterer fra koblingsleiren som driver krankarmen) til digitale TTL-signaler og transmitterer dem til den intelligente online overvåkingsenheten. Med uavhengige forskyvningssensorer per fase, kan systemet nøyaktig identifisere feilfasen og oppdage problemer som løse låsnøtter på koblingsleiren eller løse/detached krankarm som fører til ufullstendige åpning eller lukking operasjoner.
Lavstrømsensorer er installert i lokal kontrollkabinet av bryteren og inkluderer fire målekanaler. Basert på Hall-effekten, konverterer de målte strømsignalene til lavstrøm analogsignal og transmitterer dem til den intelligente online overvåkingsenheten.
1.3 SF6 gass betingelsesovervåkingssystem
SF6 gass betingelsesovervåkingssystem består av en SF6 gasssensor, en intelligent online overvåkingsenhet, og et bakgrunns overvåkingssystem. I dette prosjektet deler det intelligente overvåkingsenheten med mekanisk karakteristikk overvåkingssystem. Dette systemet gir operatører sanntid-data om SF6 gass tetthet, trykk, og temperatur inne i gasskammeret, noe som gjør det mulig å følge og analyseres historiske trender over lengre tid.
SF6 gasssensoren har en integrert design som måler tetthet, trykk, og temperatur samtidig. Den monteres ved bryterens gassfyllingsport og kobles til den intelligente overvåkingsenheten via en RS485 kommunikasjonsgrensesnitt.
Overvåkingssystemet gir følgende funksjoner:
Kontinuerlig overvåkning av SF6 gassbetingelser i generatorbryterkammeret ved hjelp av IEC61850 kommunikasjonsprotokoll;
Generer trendkurver basert på simuleringsdataalgoritmer for prediktiv analyse;
Trigger alarmer og gir anbefalte handlinger.
Tradisjonelle vedlikeholdsmetoder er sterkt avhengige av planlagte inspeksjoner og empirisk vurdering—tidskrevende, arbeidsintensive og utvilsomme for å oppdage tidlige feilindikatorer. I motsetning til dette leverer SF6-gassovervåkingssystemet kontinuerlig, sanntid-data, som muliggjør prediktivt vedlikehold og tilbakeholdig innflytelse for å unngå store feil. Med fremgangen i IoT- og stordata-teknologier kan slike tilstandsovervåkingssystemer integreres i bredere overvåkningsnettverk for anleggshelse, noe som forbedrer dataakkuratheit, analytisk dybde og fremmer innovasjon i nye løsninger.
1.4 Infrarødt termisk bildeovervåkingssystem
Infrarødt termisk bildeovervåkingssystem består av en infrarød termisk videosenсор, et nettverksswitch, og et bakendesystem. Det overvåker temperaturen på interne ledere i generatorstrømbryteren ved å kombinere infrarødt termisk bilde med synlig lysvideo. Denne dobbeltmodus-metoden øker målnøyaktigheten og tillater overvåking av disconnector kontaktgapper ved generatorutløpsstrømbryteren.
I dette prosjektet er infrarøde termiske videosenсор montert eksternt på strømbryterens kabinet, med dens felt av syn nedsatt dekontaktor kontaktgapper og deler av lederen. Bilde signaler sendes via sensorens halekabel til den intelligente online overvåkingsenheten.
Systemet gir følgende funksjoner:
Vis sanntid-ledertemperaturer ved hjelp av fargegradienter og fremheve områder med maksimum/minimum temperatur sammen med numeriske verdier;
Plotte og lagre tidstemperaturkurver;
Utføre trenderanalyse basert på historiske data for å evaluere driftsstatus og gi feilvarsler.
Infrarødt termisk bilde er et ikke-kontakts overvåkingsverktøy som lar teknikere fjernt overvåke anleggets termiske tilstand uten å forstyrre operasjoner, noe som reduserer driftsrisk. Det kan umiddelbart identifisere overoppvarming, isoleringsdegenerering eller last ubalans—vanlige tidlige tegn på mislykket—som muliggjør forebyggende tiltak for å unngå store utslag og kostbare reparasjoner. Kombinasjonen av infrarødt og synlig lysvideo tillater en komplett anlægsanalyse, detaljert analyse og nøyaktige vedlikeholdsbeslutninger. I tillegg lagrer systemet historiske data for langtid trenderanalyse og ytelsesvurdering, som støtter prediktivt vedlikehold og prognose for fremtidige vedlikeholdsbehov.
2.Konklusjon
Det utviklede intelligente overvåkingssystemet har ikke bare etablert et nøyaktig feilvarslingmodell, men også optimalisert anleggets vedlikeholdsstrategier. Disse prestasjonene reduserer effektivt feilrate og vedlikeholdskostnader for generatorstrømbrytere og forlenger signifikant deres tjenestelevertid. Innovasjonen i dette prosjektet ligger i realisering av flerdimensjonell dataanalyse og høyt automatisert overvåking av generatorstrømbrytere. Det introduserer stordataanalyse i overvåking av generatorstrømbrytere og bruker skybasert datalagring og -analyse for å forbedre dataadgang og analytisk effektivitet. Disse innovasjonene forbedrer ikke bare den totale driftseffektiviteten og sikkerheten i kraftsystemer, men gir også nye ideer og retninger for teknologisk fremskritt og utvikling i kraftindustrien.
