Badania i praktyka inteligentnego systemu monitoringu przekaźnika generatorowego
Przerywacz generatora jest kluczowym elementem systemów energetycznych, a jego niezawodność bezpośrednio wpływa na stabilne działanie całego systemu energetycznego. Dzięki badaniom i praktycznemu zastosowaniu inteligentnych systemów monitoringu można monitorować bieżący stan pracy przerywaczy, co umożliwia wczesne wykrywanie potencjalnych awarii i ryzyk, zwiększając tym samym ogólną niezawodność systemu energetycznego.
Tradycyjna konserwacja przerywaczy opiera się głównie na okresowych inspekcjach i ocenie opartej na doświadczeniu, co nie tylko jest czasochłonne i pracochłonne, ale może również prowadzić do pominięcia ukrytych problemów ze względu na niewystarczającą zakres inspekcji. Inteligentne systemy monitoringu zapewniają monitorowanie w czasie rzeczywistym, analizę danych i wczesne ostrzeganie o awariach, co zmniejsza niepotrzebne konserwacje i naprawy, obniżając koszty eksploatacji i utrzymania (O&M).
Pozwalają one również na bardziej precyzyjną ocenę stanu zdrowia sprzętu, co pozwala na racjonalne planowanie działań konserwacyjnych, unikając zarówno nadmiernego zużycia, jak i nadmiernej konserwacji, skutecznie przedłużając żywotność sprzętu. Rozwój i zastosowanie inteligentnych systemów monitoringu przyczyniło się do postępu w technologiach monitorowania sprzętu energetycznego, w tym termografii i analizy dużych danych. Te postępy technologiczne nie tylko poprawiają efektywność monitorowania przerywaczy generatora, ale również tworzą podstawę techniczną dla inteligentnego zarządzania innym sprzętem systemu energetycznego.
1.Metody i praktyki
1.1 Architektura inteligentnego systemu monitoringu
Inteligentny system monitoringu składa się głównie z czujników, inteligentnego urządzenia online monitoringu (IED) i systemu monitoringu zaplecza. Czujniki przemieszczenia mechanicznego, czujniki charakterystyk mechanicznych małej mocy, czujniki termograficzne i czujniki gazu SF6 są montowane bezpośrednio na głównym sprzęcie. Te czujniki zbierają bieżące parametry pracy przerywacza generatora i przesyłają sygnały przez kable do inteligentnego urządzenia online monitoringu. W szafie monitoringu lokalnego umieszczono IED oraz przełącznik sieciowy, które pozyskują sygnały czujników, przetwarzają je, a następnie przesyłają dane przez światłowód do systemu monitoringu zaplecza do przechowywania i ewaluacji.
1.2 System monitoringu charakterystyk mechanicznych przerywacza
System monitoringu charakterystyk mechanicznych składa się z czujników przemieszczenia, czujników małej mocy, inteligentnego urządzenia online monitoringu i systemu zaplecza. Poprzez monitorowanie przemieszczenia pracy przerywacza, wartości prądów w obwodach sterujących otwieraniem/zamykaniem oraz prądu w obwodzie motora akumulacyjnego uzyskuje się kluczowe parametry mechaniczne przerywacza. Rysuje się krzywe charakterystyk mechanicznych i porównuje je z standardowymi i historycznymi krzywymi przebiegu, aby ocenić stan działania przerywacza.
System monitoringu umożliwia następujące funkcje:
Rysowanie form falowych prądu cewek otwierających/zamykających, prądu motora akumulacyjnego i krzywych przebiegu mechanizmu;
Uzyskiwanie danych takich jak czas otwierania/zamykania, prędkość, odległość przebyta, maksymalny prąd cewki, parametry charakterystyczne cewki, maksymalny prąd motora akumulacyjnego i czas akumulacji;
Porównywanie zmierzonych krzywych przebiegu z krzywymi standardowymi do analizy;
Wyszukiwanie danych historycznych i generowanie raportów;
Monitorowanie awarii systemu i przerw w komunikacji, z automatycznym wyzwalaniem alarmu.
Ten projekt instaluje trzy czujniki przemieszczenia – jeden u dołu wału napędowego otwierania/zamykania każdej fazy na przerywaczu wyjściowym generatora. Czujniki przekształcają przemieszczenie kątowe (spowodowane przez dźwignię napędzaną przez ramię dźwigniowe) w cyfrowe sygnały TTL i przesyłają je do inteligentnego urządzenia online monitoringu. Dzięki niezależnym czujnikom przemieszczenia dla każdej fazy, system może dokładnie identyfikować uszkodzoną fazę i wykrywać problemy, takie jak luźne śruby blokujące na dźwigni lub luźne/odłączone ramiona dźwigniowe, które powodują niekompletne otwieranie lub zamykanie.
Czujniki małej mocy są montowane w lokalnej szafie sterowniczej przerywacza i zawierają cztery kanały pomiarowe. Na podstawie zasady efektu Halla, przekształcają mierzone sygnały prądowe w sygnały analogowe małej mocy i przesyłają je do inteligentnego urządzenia online monitoringu.
1.3 System monitoringu stanu gazu SF6
System monitoringu stanu gazu SF6 składa się z czujnika gazu SF6, inteligentnego urządzenia online monitoringu i systemu monitoringu zaplecza. W tym projekcie inteligentne urządzenie monitoringu jest współdzielone z systemem monitoringu charakterystyk mechanicznych. Ten system dostarcza operatorom bieżących danych dotyczących gęstości, ciśnienia i temperatury gazu SF6 w komorze gazowej, umożliwiając długoterminowe śledzenie i analityczną ocenę trendów historycznych.
Czujnik gazu SF6 ma zintegrowany design, który jednocześnie mierzy gęstość, ciśnienie i temperaturę. Jest zamontowany w zasypie gazu przerywacza i połączony z inteligentnym urządzeniem monitoringu za pomocą interfejsu komunikacyjnego RS485.
System monitoringu zapewnia następujące możliwości:
Ciągłe monitorowanie stanu gazu SF6 w komorze przerywacza generatora przy użyciu protokołu komunikacyjnego IEC61850;
Generowanie krzywych trendów na podstawie algorytmów symulowanych danych do analizy predykcyjnej;
Wyzwalanie alarmów i podawanie zalecanych działań.
Tradycyjne metody konserwacji opierają się w dużej mierze na zaplanowanych inspekcjach i doświadczeniowych osądach—są czasochłonne, pracochłonne i narażone na pominięcie wczesnych wskaźników awarii. W przeciwieństwie do tego, system monitorowania gazu SF6 dostarcza ciągłe, w czasie rzeczywistym dane, umożliwiając predykcyjną konserwację i oportunny interwencje w celu zapobieżenia poważnym awariom. Dzięki rozwojowi technologii IoT i big data takie systemy monitorowania stanu mogą być integrowane z szerszymi sieciami monitorowania zdrowia sprzętu, poprawiając dokładność danych, głębokość analizy i wspierając innowacje w nowych rozwiązaniach.
1.4 System monitorowania termowizyjnego z obrazem wideo
System monitorowania termowizyjnego z obrazem wideo składa się z czujnika wideo termowizyjnego, przełącznika sieciowego oraz systemu zaplecza. Monitoruje on temperaturę wewnętrznego przewodnika w obwodzie wyłącznika generatora, łącząc termowizję z obrazem wideo widzialnego światła. Ten dwumodalny podejście wzmacnia dokładność pomiarów i pozwala na monitorowanie przerw kontaktowych w obwodzie wyłącznika generatora.
W tym projekcie czujnik wideo termowizyjny jest zamontowany zewnętrznie na obudowie wyłącznika, z polem widzenia obejmującym przerwy kontaktowe i części przewodnika. Sygnały obrazowe są przesyłane przez kabel ogonowy czujnika do inteligentnego urządzenia online monitorowania.
System zapewnia następujące funkcje:
Wyświetlanie w czasie rzeczywistym temperatur przewodników za pomocą gradientów kolorów i podświetlanie obszarów z maksymalną/minimalną temperaturą wraz z wartościami numerycznymi;
Tworzenie i przechowywanie krzywych czas-temperatura;
Przeprowadzanie analizy trendów na podstawie historycznych danych w celu oceny stanu operacyjnego i wydawania ostrzeżeń o anomalii.
Termowizja jest narzędziem monitorowania bezkontaktowego, które pozwala technikom zdalnie monitorować termiczne warunki sprzętu bez przerywania operacji, co zmniejsza ryzyko operacyjne. Pozwala ona natychmiast identyfikować przegrzewanie, degradację izolacji lub nierównomierność obciążenia—typowe wczesne oznaki awarii—umożliwiając działania zapobiegawcze, aby uniknąć dużych zakłóceń w dostawie energii i kosztownych napraw. Łączenie termowizji i wideo widzialnego światła umożliwia kompleksową ocenę sprzętu, szczegółową analizę i precyzyjne decyzje dotyczące konserwacji. Ponadto, system rejestruje dane historyczne dla długoterminowej analizy trendów i ewaluacji wydajności, wspierając predykcyjną konserwację i prognozowanie przyszłych potrzeb konserwacyjnych.
2.Podsumowanie
Rozwinięty inteligentny system monitorowania nie tylko stworzył dokładny model wczesnego ostrzegania o awariach, ale także zoptymalizował strategie konserwacji sprzętu. Te osiągnięcia efektywnie zmniejszają częstość awarii i koszty konserwacji wyłączników generatorów, znacznie przedłużając ich żywotność. Innowacja tego projektu polega na realizacji wielowymiarowej analizy danych i wysokostopniowej automatyzacji monitorowania wyłączników generatorów. Wprowadza on analizę danych big data do monitorowania wyłączników generatorów i wykorzystuje chmurowe przechowywanie i analizę danych, aby zwiększyć dostępność i efektywność analiz. Te innowacje nie tylko poprawiają ogólną efektywność operacyjną i bezpieczeństwo systemów energetycznych, ale również dostarczają nowych pomysłów i kierunków dla postępu technologicznego i rozwoju w przemyśle energetycznym.
