Forskning och praktik av intelligenta övervakningssystem för generatorbrytare

Krets Brytaren är en kritisk komponent i elkraftsystem, och dess tillförlitlighet påverkar direkt det stabila driftsättet av hela elkraftsystemet. Genom forskning och praktisk tillämpning av intelligenta övervakningssystem kan den riktiga tidsdriftstatusen för krets brytare övervakas, vilket möjliggör tidig upptäckt av potentiella fel och risker, vilket i sin tur ökar det totala systemets tillförlitlighet.

Traditionell underhåll av krets brytare bygger främst på periodiska inspektioner och erfarenhetsbaserade bedömningar, vilket inte bara är tidskrävande och arbetsintensivt, utan kan också missa dolda problem på grund av otillräcklig inspektionsomfattning. Intelligenta övervakningssystem ger realtidsovervakning, dataanalys och felvarningsfunktioner, vilket minskar onödigt underhåll och reparationer, och därmed sänker drift- och underhållskostnader (O&M).

De möjliggör också mer exakt bedömning av utrustningshälsa, vilket gör att underhållsaktiviteter kan planeras rationellt för att undvika både överanvändning och överdrivet underhåll, vilket effektivt förlänger utrustningens livslängd. Utvecklingen och tillämpningen av intelligenta övervakningssystem har frambringat förbättrade övervakningstekniker för elektriska utrustningar, inklusive infraröd termografi och stordataanalys. Dessa tekniska framsteg förbättrar inte bara övervakningseffektiviteten för generator krets brytare, utan ligger också en teknisk grund för intelligent hantering av andra elkraftsystemutrustningar.

1.Metoder och praxis
1.1 Arkitektur för det intelligenta övervakningssystemet
Det intelligenta övervakningssystemet består främst av sensorer, en intelligent online-overvakningsenhet (IED) och ett bakomliggande övervakningssystem. Mekaniska förskjutningsensorer, lågströmsmekaniska karakteristiksensorer, termografiska videosensorer och SF6-gassensorer installeras direkt på huvudutrustningen. Dessa sensorer samlar in verkliga driftsparametrar för generator krets brytaren och skickar signaler via kabel till den intelligenta online-overvakningsenheten. En lokal övervakningskabinet innehåller IED och en nätverksväxel, som tar emot sensorersignaler, bearbetar dem och sedan skickar datan via fiberoptisk kabel till det bakomliggande övervakningssystemet för lagring och utvärdering.

1.2 Krets Brytarens mekaniska karakteristik övervakningssystem
Mekaniska karakteristik övervakningssystemet består av förskjutningsensorer, lågströmsensorer, en intelligent online-overvakningsenhet och ett bakomliggande system. Genom att övervaka krets brytarens driftsförskjutning, strömvärdena i öppna/stänga kontrollkretsar och strömmen i energilagringsmotorcirkuit, erhålls viktiga mekaniska parametrar för krets brytaren. Mekaniska karakteristikkurvor ritas och jämförs med standard- och historiska resakurvor för att bedöma brytarens driftstillstånd.

Övervakningssystemet möjliggör följande funktioner:

• Rita kurvor för öppna/stänga spoleström, energilagringsmotorström och mekanismresor;

• Hämta data som öppna/stänga tid, hastighet, resavstånd, toppspoleström, karakteristiska spoleparametrar, toppenergilagringsmotorström och energilagringsvaraktighet;

• Jämför mätta resakurvor med standardkurvor för analys;

• Fråga historiska data och generera rapporter;

• Övervaka systemfel och kommunikationsavbrott, med automatisk larmutlösning.

Detta projekt installerar tre förskjutningsensorer—en vid botten av varje fas öppna/stänga drivaxel på generator utloppskrets brytaren. Sensorerna konverterar vinkel-förskjutning (orsakad av kopplingsstång som driver krankarmen) till digitala TTL-signaler och skickar dem till den intelligenta online-overvakningsenheten. Med oberoende förskjutningsensorer per fas kan systemet exakt identifiera den defekta fasen och upptäcka problem som lös låsnötter på kopplingsstången eller lös/detacherade krankarmer som orsakar ofullständiga öppna/stänga åtgärder.

Lågströmsensorer installeras i den lokala kontrollkabinettet för krets brytaren och inkluderar fyra mätkanaler. Baserat på Hall-effektsprincipen konverterar de mätta strömsignalerna till lågströmsanalogsignaler och skickar dem till den intelligenta online-overvakningsenheten.

1.3 SF6 Gas Tillståndsövervakningssystem
SF6 gas tillståndsövervakningssystemet består av en SF6 gassensor, en intelligent online-overvakningsenhet och ett bakomliggande övervakningssystem. I detta projekt delas den intelligenta övervakningsenheten med mekaniska karakteristik övervakningssystemet. Detta system ger operatörer realtidsdata om SF6 gasdensitet, tryck och temperatur i gaskammaren, vilket möjliggör långsiktig spårning och analytisk utvärdering av historiska trender.

SF6 gassensorn har en integrerad design som mäter densitet, tryck och temperatur samtidigt. Den monteras vid krets brytarens gasfyllningsport och ansluts till den intelligenta övervakningsenheten via en RS485-kommunikationsgränssnitt.

Övervakningssystemet erbjuder följande kapaciteter:

• Kontinuerlig övervakning av SF6 gas tillstånd i generator krets brytarens gaskammare med hjälp av IEC61850-kommunikationsprotokoll;

• Generering av trendkurvor baserat på simulerade dataalgoritmer för prediktiv analys;

• Utlysning av alarm och rekommenderade åtgärder.

Traditionella underhållsmetoder är starkt beroende av schemalagda inspektioner och empirisk bedömning—detta är tidskrävande, arbetsintensivt och riskabelt för att missa tidiga felindikatorer. I kontrast levererar SF6-gasövervakningssystem kontinuerliga, realtidsdata, vilket möjliggör prediktivt underhåll och tidig ingripande för att förhindra stora störningar. Med framstegen inom IoT och big data-teknologi kan sådana tillståndsövervakningssystem integreras i bredare utrustningshälsövervakningsnätverk, vilket förbättrar dataexakthet, analytisk djupgång och främjar innovation i nya lösningar.

1.4 Infraröd termografisk videövervakningssystem
Infraröd termografisk videövervakningssystem består av en infraröd termografisk videosensor, en nätverksswitch och ett backend-system. Det övervakar temperaturen på de inre ledarna i generatorcirkelbrytaren genom att kombinera infraröd termografi med synligt ljusvideo. Denna duala metod förbättrar mätnoggrannheten och möjliggör övervakning av kopplingskontaktgapet vid generatorutloppscirkelbrytaren.

I detta projekt monteras infraröd termografisk videosensor externt på cirkelbrytarens behållare, med sitt fält av syn covering kopplingskontaktgapet och delar av ledaren. Bildsignalerna skickas via sensorns anslutningskabel till den intelligenta onlineövervakningsenheten.

Systemet ger följande funktioner:

• Visa realtidstemperaturer för ledare med färggraderingar och markera områden med maximal/minimal temperatur tillsammans med numeriska värden;

• Rita och lagra tid-temperaturkurvor;

• Utför trendanalys baserat på historiska data för att utvärdera driftstatus och ge varningar för avvikelse.

Infraröd termografi är ett icke-kontaktbaserat övervakningsverktyg som möjliggör att tekniker fjärrövervakar utrustningens termiska förhållanden utan att avbryta drift, vilket minskar driftsrisker. Det kan omedelbart identifiera överhettning, isoleringsförändring eller lastobalansproblem—vanliga tidiga tecken på fel—vilket möjliggör preventiva åtgärder för att undvika stora driftstopp och dyra reparationer. Genom att kombinera infraröd och synligt ljusvideo möjliggörs en omfattande utrustningsbedömning, detaljerad analys och exakta underhållsbeslut. Dessutom registrerar systemet historiska data för långsiktig trendanalys och prestandautvärdering, vilket stödjer prediktivt underhåll och prognoser för framtida underhållsbehov.

2.Slutord

Det utvecklade intelligenta övervakningssystemet har inte bara etablerat en exakt felvarningsmodell utan också optimerat underhållsstrategier för utrustningen. Dessa uppnåenden minskar effektivt generatorcirkelbrytarernas felhändelsesats och underhållskostnader samt utvidgar betydligt deras livslängd. Innovationen i detta projekt ligger i att realisera flerdimensionell dataanalys och höggradigt automatiserad övervakning av generatorcirkelbrytare. Det inför stordataanalys i övervakningen av generatorcirkelbrytare och använder molnbaserad datalagring och -analys för att öka dataåtkomlighet och analytisk effektivitet. Dessa innovationer förbättrar inte bara kraftsystems allmänna driftseffektivitet och säkerhet, utan ger också nya idéer och riktningar för teknologisk utveckling och framsteg inom energisektorn.