Analys av de tekniska egenskaperna för onlineövervakning av mellanspänningsbrytarens tillstånd

Med den ökande komplexiteten i driftmiljön för elkraftsystem och fördjupningen av reformen av elkraftsystemet, accelererar traditionella elkraftnät transformationen till smarta nät. Målet med underhåll baserat på utrustningsstatus uppnås genom realtidsuppfattning av utrustningsstatus via nya sensorer, tillförlitlig kommunikation via moderna nätverkstekniker och effektiv övervakning av bakgrundsexpertsystem.

I. Analys av strategi för underhåll baserat på status

Underhåll baserat på status (CBM) hänvisar till en underhållsmodell som bedömer utrustningsanomalier och förutsäger fel baserat på utrustningsstatusinformation som tillhandahålls av avancerade tekniker för statusövervakning och diagnostik, och utför underhåll innan fel uppstår. Det innebär att underhållsplans är arrangerade enligt hälsotillståndet för utrustningen. I jämförelse med det traditionella periodiska underhållet kan CBM-strategin tidigt upptäcka dolda risker och vidta korrigerande åtgärder, undvika blindhet och slöseri av mänskliga och materiella resurser som orsakas av underhåll endast baserat på tidsintervall. Förutsättningen för att implementera CBM är att utrustningen är utrustad med fullständiga enheter för onlineövervakning, vilka kan övervaka driftparametrar i realtid och ge kriteriestöd för underhåll baserat på status. Online-statusövervakningen av mellanspanningsuttag inkluderar temperaturökning i huvudkretsen, mekaniska egenskaper hos strömavbrottsautomater, livslängd för vakuumavbrytare och prestanda för viktiga sekundära komponenter.

II. Djupgående analys av teknik för onlineövervakning av temperaturökning

Under långvarig drift av mellanspanningsuttag, ökar kontaktmotståndet vid anslutningspositionen mellan rörliga och statiska kontakter i strömavbrottsautomater, lappförbindelsen mellan huvuddelstråd och strömkabel, samt andra delar ofta på grund av felaktig installation eller dålig kontakt, vilket leder till temperaturökning i huvudkretsen. Om sådana dolda risker inte upptäcks i tid, kommer fortsatt drift av uttag att ytterligare förvärra upphettning och oxidation av dessa delar, vilket leder till en ondskefull cykel, vilket kan leda till konsekvenser som smältning och lossning av kontaktfingrar, bränning av kontakter, snabb nedbrytning av intilliggande isoleringsdelar, och till och med maligna olyckor som genombrott och explosion.

Huvudkretsen i mellanspanningsuttag är i ett miljö med hög potential. Om direktmätning används, måste olika problem som högspänningsisolering och elektrisk isolering under hög- och lågpotential lösa. För närvarande används följande metoder huvudsakligen på marknaden för att direkt eller indirekt övervaka temperaturökningen i huvudkretsen: färgändrande blad, infraröd bildtemperaturmätning, fiberoptisk temperaturmätning, trådbunden inbyggd temperaturmätning, trådlös inbyggd temperaturmätning, etc.

• Färgändrande blad för temperaturmätning: Fördelarna är låg kostnad och vattenbeständighet; nackdelen är svår observation pga begränsad installationsplats.

• Infraröd bildtemperaturmätning: Fördelarna är icke-kontaktmätning och ingen störning från synligt ljus; nackdelen är att materialens egenskaper och ytkonditionen hos det mätta objektet påverkar mätningens noggrannhet.

• Fiberoptisk temperaturmätning: Fördelarna är högspänningsbeständighet, korrosionsbeständighet, motstånd mot elektromagnetisk störning och automatisk alarmfunktion; nackdelen är komplex konstruktion och hög inköps- och underhållskostnad.

• Trådbunden inbyggd temperaturmätning: Fördelarna är låg pris och automatisk alarmfunktion; nackdelen är lätt falskt alarm pga elektromagnetisk störning, och svår isolering mellan hög- och lågpotential under kablage.

• Trådlös inbyggd temperaturmätning: Fördelarna är utmärkt kostnadseffektivitet, hög mätningsskicklighet och trådlös lösning på isoleringsproblemet mellan hög- och lågpotential, undviker skada från små djur eller mänsklig nötning jämfört med inbyggda datakablar eller fiberoptiska kablar; nackdelen är kort kommunikationsavstånd, kräver kryptering för att säkerställa tillförlitlig kommunikationssäkerhet.

Ovanstående lösningar löser problemet med temperaturmätning, men temperaturökningen är också relaterad till storleken på passerande ström. Enbart temperaturmätning utan samtidig strömmätning kan inte exakt återspegla det verkliga tillståndet för rörliga och statiska kontakter eller busbar-lappförbindelse, vilket leder till falska alarmer eller missade alarmer. Därför behöver enheten för onlineövervakning av temperaturökning också samarbeta med bakgrundsexpertsystem för vetenskaplig analys och diagnos, vilket kan bedöma om den aktuella temperaturökningen är anormal utifrån realtidbelastningsström och ge bearbetningsförslag därefter.

III. Analys av övervakningsteknik för mekaniska egenskaper och elektrisk livslängd av vakuumströmavbrottsautomater

Vakuumströmavbrottsautomater är mycket viktiga elkraftutrustningar. Enligt statistik spenderas mer än hälften av underhållskostnaderna för transformatorstationer på högspänningsströmavbrottsautomater, och 60% av dem används för mindre reparationer och rutinunderhåll av strömavbrottsautomater. Frekventa operationer och överdriven demontering och underhåll minskar driftsäkerheten för vakuumströmavbrottsautomater. Därför hjälper realtidsövervakning online av vakuumströmavbrottsautomater till att förstå deras driftsegenskaper och förändringstrender, flytta planerat underhåll till underhåll baserat på status.

De mekaniska karakteristiska parametrarna för vakuumströmavbrottsautomater inkluderar främst öppning/stängningstid och hastighet, synkronisering, kontakttryck, överresning, återhoppamplitud, etc., vilka kan mätas av linjära avståndssensorer, vinkelsensorer, trycksensorer och andra enheter. I den traditionella metoden installeras linjära avståndsensoren vid botten av den rörliga kontaktens isolerade dragstång för vakuumströmavbrottsautomaten, vilket kräver stor rörelseutrymme, är inte gynnsamt för miniaturisering av utrustning, och sensorstången kommer att ha mätfel pga nötning eller deformation. Den nya vinkelsensorn installeras vid mekanismens axel för vakuumströmavbrottsautomaten, vilket kan exakt mäta data som överresning, stängningssprångtid, öppningssprångamplitud, stängningshastighet, öppningshastighet, stängningstid, öppningstid, etc., och installationsplatsen är inte lätt nött och bekvämt för underhåll. Kontakttryckssensorn installeras vid den rörliga kontaktens isolerade dragstång, vilket kan bedöma tillståndet för vakuumavbrytaren enligt förändringstrenden av kontakttrycksvärdet vid öppning och stängning, och förutse den återstående tillförlitliga elektriska livslängden för vakuumavbrytaren genom kombinerad analys av historiska växlingstillståndets belastningsströmsförhållanden.

IV. Analys av onlineövervakningsteknik för viktiga sekundära komponenter av vakuumströmavbrottsautomater

Enheten för onlineövervakning av sekundära komponenters tillstånd för vakuumströmavbrottsautomater kan realisera övervakning och datainsamling av uttagets interna energilagringsmotor, öppningsbobin och stängningsbobin. Den mest avancerade nuvarande metoden är att använda Hall-element för att inducera magnetfältets förändring runt ledningarna för utförandeutrustning som energilagringsmotorer, öppningsbobinar och stängningsbobinar, så att icke-intrusiv spännings- och strömmätning kan uppnås utan att oroa sig för situationen att utförandeutrustningen inte kan agera pga stängning eller skada av övervakningsenheten. Genom realtidsövervakning av spänning och ström för viktiga sekundära komponenter av vakuumströmavbrottsautomater kan drift- och underhållspersonal realisera snabb diagnos av potentiella fel för viktiga sekundära komponenter genom analys av felettformer och jämförelse av data före och efter. Enligt diagnosresultaten kan kunder formulera underhållsplaner i förväg för att undvika allvarliga påverkan på eldistributionens kontinuitet efter plötsliga fel.

V. Användning av onlineuttag och handhållen mobilterminal

Onlineuttaget är ett webbsystem utvecklat för att erbjuda fjärrövervakning av status, vilket kan nås genom alla populära webbläsare, inklusive IE, Chrome, Firefox, Safari, etc. Baserat på ett kraftfullt molndatacenter filtrerar, finjusterar och sparar onlineuttaget den stora mängden statusdata som erhålls varje dag, sedan preliminärt filtrerar olika händelser enligt tröskelvärden och kriteriealgoritmer, och ger larm för misstänkt felinformation. Onlineuttaget kan upprätta fullständiga behörighetsgranskningar och innehållsgraderingsdesigner för att säkerställa informationssäkerheten för användardata.

Handhållen mobilterminal är en mobil terminalapplikation utvecklad specifikt för att erbjuda fjärrövervakning av status. Baserat på Apples avancerade iOS-system har den kraftfulla funktioner, hög säkerhet och är bekvämt för användare att förstå driftstatusen för mellanspanningsuttag när som helst och var som helst, blir en kraftfull assistent för underhållsarbetare.

Slutsats

Med utvecklingen av intelligenta övervakningstekniker och spridningen av idén om underhåll baserat på status, blir onlineövervaknings- och online-diagnoslösningar för mellanspanningsuttag gradvis fullständigare och närmar sig mognad. Efter omfattande tillämpning kan de effektivt förbättra den sammanlagda hanteringen och beslutsfattandet för mellanspanningsuttag, realisera standardiserad hantering och intelligent beslutsfattande, och ge grundläggande datastöd för långsiktig säker och tillförlitlig drift och underhåll baserat på status för mellanspanningsuttag. Den kontinuerliga förbättringen av utrustningshantering och beslutsfattande kommer säkerligen att ge goda ekonomiska och sociala fördelar för elkraftindustrin. För närvarande dock är kvaliteten på onlineövervakningsenheter för mellanspanningsuttag i Kina ojämn, och det är nödvändigt att genomföra djupgående forskning på deras principer, strukturer och tekniska indikatorer, och välja den optimala lösningen för att realisera onlineövervakningsfunktionen för mellanspanningsuttag.