中圧スイッチギア状態のオンライン監視の技術的特性分析

電力システム運行環境の複雑さが増すとともに、電力システム改革が深まるにつれ、従来の電力網はスマートグリッドへの変革を加速しています。設備状態に基づくメンテナンスの目標は、新センサーによる設備状態のリアルタイム感知、現代的なネットワーク技術による信頼性のある通信、バックグラウンドの専門家システムによる効果的な監視を通じて達成されます。

I. 状態ベースメンテナンス戦略の分析

状態ベースメンテナンス（CBM）とは、高度な状態監視および診断技術によって提供される設備状態情報に基づいて設備の異常を判断し、故障を予測するメンテナンスモードであり、故障が発生する前にメンテナンスを行うことを指します。つまり、設備の健康状態に応じてメンテナンス計画を立てます。従来の定期メンテナンスと比較して、CBM戦略は潜在的な問題をタイムリーに検出し対策を講じることができ、時間ノードのみに基づいたメンテナンスによる盲目性と人材・物資資源の浪費を避けることができます。CBMを実施するための前提条件は、設備が完全なオンライン監視装置を備えていることであり、これは動作パラメータをリアルタイムで監視し、状態ベースメンテナンスの基準サポートを提供することができます。中圧開閉器のオンライン状態監視には、主回路の温度上昇、遮断器の機械特性、真空遮断器の寿命、重要な二次部品の性能などが含まれます。

II. オンライン温度上昇監視技術の詳細分析

中圧開閉器の長期運転中に、遮断器の動触点と静触点の接合位置や、主母線と電力ケーブルの接続部分などにおける接触抵抗が不適切な取り付けや接触不良によりしばしば増大し、主回路の温度が上昇することがあります。このような潜在的な問題がタイムリーに発見されない場合、開閉器の継続的な運転によりこれらの部分の加熱と酸化がさらに悪化し、悪循環を引き起こし、接触指の溶け落ち、接触部の焼損、隣接する絶縁部品の急速な劣化、さらには突発的な事故としての絶縁破壊や爆発などの結果につながることがあります。

中圧開閉器の主回路は高電位環境にあります。直接測定を採用する場合、高電圧絶縁や高低電位間の電気的分離といった様々な問題を解決する必要があります。現在、市場では以下の方法が主に用いられており、主回路の温度上昇を直接または間接的に監視します：色変化シート、赤外線画像温度計測、光ファイバ温度計測、有線内蔵温度計測、無線組み込み温度計測など。

• 色変化シート温度計測：長所はコストが低く防水性があること；短所は設置場所が限られるため観察が困難であること。

• 赤外線画像温度計測：長所は非接触検出で可視光の干渉がないこと；短所は被測定物体の材料特性や表面状態が測定精度に影響を与えること。

• 光ファイバ温度計測：長所は高電圧耐性、腐食耐性、電磁干渉耐性、自動警報機能があること；短所は構造が複雑で調達および維持管理コストが高いこと。

• 有線内蔵温度計測：長所は価格が安く自動警報機能があること；短所は電磁干渉による誤報警がありやすく、配線時の高低電位間の分離が難しいこと。

• 無線組み込み温度計測：長所は優れたコストパフォーマンス、高い測定精度、高低電位間の分離問題をワイヤレスで解決できること、埋め込みデータケーブルや光ファイバーケーブルと比較して小動物や人の擦過による損傷を避けることができること；短所は通信距離が短く、信頼性のある通信セキュリティを確保するために暗号化が必要であること。

上記の各方式は温度計測の問題を解決しますが、温度上昇は通過電流の大きさにも関連しています。単独の温度計測だけでは、動触点と静触点の接合状態や母線の接続状態を正確に反映することはできません。そのため、誤報警や見落としが生じる可能性があります。したがって、オンライン温度上昇監視装置は、バックグラウンドの専門家システムと協働して科学的な分析と診断を行い、実際の負荷電流に基づいて現在の温度上昇が異常かどうかを判断し、それに応じた処理提案を行う必要があります。

III. 真空遮断器の機械特性と電気寿命の監視技術分析

真空遮断器は非常に重要な電力設備です。統計によると、変電所のメンテナンスコストの半数以上が高圧遮断器に費やされており、そのうち60%が遮断器の小修理と定期メンテナンスに使われています。頻繁な操作や過度な分解・メンテナンスは真空遮断器の動作信頼性を低下させます。したがって、真空遮断器のリアルタイムオンライン監視は、その動作特性と変化傾向を把握し、計画メンテナンスから状態ベースメンテナンスへと移行するのに役立ちます。

真空遮断器の機械特性パラメータには、開閉時間と速度、同期性、接触圧力、オーバートラベル、反跳振幅などが含まれます。これらは直線変位センサ、角度変位センサ、圧力センサなどのデバイスで測定できます。従来の方法では、直線変位センサは真空遮断器の動触点絶縁引き棒の底部に設置されますが、これには直線運動に大きなスペースが必要であり、設備の小型化に不利であり、センサ引き棒の摩耗や変形により測定誤差が生じることがあります。新しい角度変位センサは真空遮断器の機構主軸に設置され、オーバートラベル、閉鎖反跳時間、開放反跳振幅、閉鎖速度、開放速度、閉鎖時間、開放時間などのデータを正確に測定でき、設置位置が摩耗しにくくメンテナンスも容易です。接触圧力センサは動触点絶縁引き棒に設置され、開閉時の接触圧力値の変化傾向に基づいて真空遮断器の状態を判断し、過去のスイッチング負荷電流条件の分析と組み合わせて真空遮断器の残存信頼性電気寿命を予測することができます。

IV. 真空遮断器の重要な二次部品のオンライン監視技術分析

真空遮断器の二次部品の状態のオンライン監視装置は、内部エネルギー貯蔵モーター、開放コイル、閉鎖コイルの監視とデータ収集を実現できます。最も先進的な現在の方法は、ホール素子を使用してエネルギー貯蔵モーター、開放コイル、閉鎖コイルなどの実行装置の導線周囲の磁界変化を誘導することで、侵入しない電圧および電流測定を実現し、監視装置の停止や損傷により実行装置が動作しなくなることを心配する必要がありません。真空遮断器の重要な二次部品の電圧と電流をリアルタイムで監視することで、運用保守担当者は故障波形の分析と前後のデータの比較を通じて二次部品の潜在的な故障を迅速に診断することができます。診断結果に基づいて顧客は事前にメンテナンス計画を立て、突然の故障による電力供給の継続性への重大な影響を回避することができます。

V. オンラインスイッチと携帯型スイッチの応用

オンラインスイッチは、リモート状態監視を提供するために開発されたウェブサイトシステムであり、IE、Chrome、Firefox、Safariなどの主要ブラウザからアクセスできます。強力なクラウドデータセンターを基盤として、オンラインスイッチは日々取得される大量の状態データをフィルタリング、精錬、保存し、閾値と基準アルゴリズムに基づいて各種イベントを初步的にフィルタリングし、疑わしい故障情報をアラームとして通知します。オンラインスイッチは、ユーザーデータの情報セキュリティを確保するための完璧な権限レビューとコンテンツ階層設計を設定できます。

携帯型スイッチは、リモート状態監視を提供するために特別に開発されたモバイル端末アプリケーションです。Appleの高度なiOSシステムを基盤として、強力な機能と高いセキュリティを持ち、ユーザーがいつでもどこでも中圧開閉器の動作状態を理解し、メンテナンス作業者の強力な支援ツールとなります。

結論

スマートモニタリング技術の発展と状態ベースメンテナンスの概念の普及とともに、中圧開閉器のオンライン監視およびオンライン診断のスキームは徐々に改善され成熟に向かっています。総合的な適用により、中圧開閉器の包括的な管理と意思決定レベルを効果的に向上させ、標準化された管理と知能化された意思決定を実現し、中圧開閉器の長期的な安全かつ信頼性の高い運転と状態ベースメンテナンスのための基本データを提供することができます。設備管理と意思決定レベルの継続的な改善は、電力産業に良い経済的および社会的利益をもたらすでしょう。しかし、現在、中国の中圧開閉器のオンライン監視装置は品質が不均一であり、その原理、構造、技術指標について深く研究し、最適なスキームを選択して中圧開閉器のオンライン監視機能を実現する必要があります。