Аналіз технічних характеристик онлайн-моніторингу стану середньовольтного комутаційного обладнання

Зі зростанням складності середовища функціонування електроенергетичних систем та глибокою реформою електроенергетики, традиційні електромережі прискорюють перетворення на розумні мережі. Мета підтримки стану обладнання досягається шляхом реального сприйняття стану обладнання новими датчиками, надійного зв'язку за допомогою сучасних мережевих технологій та ефективного моніторингу за допомогою експертних систем у фоновому режимі.

I. Аналіз стратегії підтримки стану обладнання

Підтримка стану обладнання (CBM) — це модель обслуговування, яка визначає аномалії обладнання та прогнозує аварії на основі інформації про стан обладнання, наданої передовими технологіями моніторингу та діагностики, та проводить обслуговування перед виникненням аварій. Іншими словами, план обслуговування формується відповідно до стану здоров'я обладнання. Порівняно з традиційним періодичним обслуговуванням, стратегія CBM може своєчасно виявити потенційні небезпеки та прийняти коригуючі заходи, уникнувши непотрібного витрати людських та матеріальних ресурсів, пов'язаних з обслуговуванням лише за часовими вузлами. Передумова для впровадження CBM полягає в тому, що обладнання має досконалі пристрої он-лайн моніторингу, які можуть реального часу моніторити параметри роботи та надавати критерії для підтримки стану обладнання. Он-лайн моніторинг стану середньовольтних комутаційних пристроїв включає нагрівання головної кола, механічні характеристики автоматичних вимикачів, термін служби вакуумних преривачів та характеристики ключових вторинних компонентів.

II. Глибокий аналіз технології он-лайн моніторингу нагрівання

Під час довготривалої роботи середньовольтних комутаційних пристроїв, опір контакту в точках з'єднання рухомих та нерухомих контактів автоматичного вимикача, лапкових з'єднань головної шини та силового кабелю, а також інших частин часто збільшується через неправильну встановлення або поганий контакт, що призводить до нагрівання головної кола. Якщо такі потенційні небезпеки не будуть вчасно виявлені, продовжена робота комутаційного пристрою буде ще більше підсилювати нагрівання та окислення цих частин, що може призвести до порочного кола, що може призвести до таких наслідків, як плавлення та відкол контактних пальців, палаючі контакти, швидке вироблення суміжних ізоляційних частин, а навіть до зламу та вибуху.

Головна кола середньовольтних комутаційних пристроїв знаходиться в середовищі високого потенціалу. Якщо буде використана пряма вимірювання, потрібно буде вирішити різні проблеми, такі як високовольтна ізоляція та електричне відокремлення в умовах високого та низького потенціалу. На даний момент на ринку в основному використовуються наступні методи для прямої або опосередкованої моніторингу нагрівання головної кола: змінювальні пластини, інфрачервона температурна місця, оптоволоконна температурна місця, провідна вбудована температурна місця, бездротова вбудована температурна місця тощо.

• Температурна місця змінювальної пластини: переваги — низька вартість та водостійкість; недолік — важкість спостереження через обмежену позицію встановлення.

• Інфрачервона температурна місця: переваги — немає контактного вимірювання та немає завдання видимим світлом; недолік — властивості матеріалу та поверхневий стан вимірюваного об'єкта впливають на точність вимірювання.

• Оптоволоконна температурна місця: переваги — стійкість до високого напруги, корозійна стійкість, стійкість до електромагнітних завдань та автоматична функція сигналізації; недолік — складна конструкція та висока вартість придбання та обслуговування.

• Провідна вбудована температурна місця: переваги — низька ціна та автоматична функція сигналізації; недолік — легка хибна тривога через електромагнітні завдання, а також складність відокремлення між високим та низьким потенціалом під час проводки.

• Бездротова вбудована температурна місця: переваги — відмінне відношення ціни до якості, висока точність вимірювання та бездротове вирішення проблеми відокремлення між високим та низьким потенціалом, уникнення пошкоджень від малих тварин або людського абразиву порівняно з вбудованими даними кабелів або оптоволоконних кабелів; недолік — коротка відстань зв'язку, потреба у шифруванні для забезпечення надійної безпеки зв'язку.

Наведені вище схеми вирішують проблему вимірювання температури, але нагрівання також пов'язане з величиною проходячого струму. Одноразове вимірювання температури без одночасного вимірювання струму не може точно відображати реальний стан з'єднання рухомих та нерухомих контактів або лапкового з'єднання шини, що призводить до хибних тривог чи пропущених тривог. Тому пристрій он-лайн моніторингу нагрівання також повинен співпрацювати з експертною системою у фоновому режимі для наукового аналізу та діагностики, яка може визначити, чи є поточне нагрівання аномальним, враховуючи реальний струм навантаження, та відповідно дати рекомендації щодо обробки.

III. Аналіз технології моніторингу механічних характеристик та електричного терміну служби вакуумних автоматичних вимикачів

Вакуумні автоматичні вимикачі є дуже важливим електроенергетичним обладнанням. За статистикою, більше половини витрат на обслуговування підстанцій витрачається на високовольтні автоматичні вимикачі, а 60% з них витрачається на невеликий ремонт та планове обслуговування автоматичних вимикачів. Часті операції та надмірне демонтаж та обслуговування зменшують надійність роботи вакуумних автоматичних вимикачів. Тому реальний час он-лайн моніторингу вакуумних автоматичних вимикачів допомагає зрозуміти їхні характеристики роботи та тенденції змін, перенося планироване обслуговування на підтримку стану обладнання.

Механічні характеристики вакуумних автоматичних вимикачів включають, головним чином, час відключення/включення, швидкість, синхронізацію, контактний тиск, перевищення, амплітуду відскоку тощо, які можна виміряти за допомогою лінійних датчиків переміщення, датчиків кутового переміщення, датчиків тиску та ін. У традиційному методі, лінійний датчик переміщення встановлюється внизу ізоляційної тяги рухомого контакту вакуумного автоматичного вимикача, що вимагає великої простору для лінійного переміщення, що не сприяє мініатюрізації обладнання, а тяга датчика може мати помилки вимірювання через зношення або деформацію. Новий датчик кутового переміщення встановлюється на головному валу механизму вакуумного автоматичного вимикача, який може точно виміряти дані, такі як перевищення, час відскоку при включенні, амплітуду відскоку при відключення, швидкість включення, швидкість відключення, час включення, час відключення тощо, а позиція встановлення не легко зношувати та зручна для обслуговування. Датчик контактного тиску встановлюється на ізоляційній тязі рухомого контакту, який може визначити стан вакуумного преривача відповідно до зміни тенденції значення контактного тиску при включення та відключення, та передбачити залишок надійного електричного терміну служби вакуумного преривача, поєднуючи аналіз історичних умов перетворення струму навантаження.

IV. Аналіз технології он-лайн моніторингу ключових вторинних компонентів вакуумних автоматичних вимикачів

Пристрій он-лайн моніторингу стану вторинних компонентів вакуумних автоматичних вимикачів може реалізувати моніторинг та збор даних внутрішнього двигуна зберігання енергії, катушки відключення та катушки включення автоматичного вимикача. Найбільш сучасний метод — це використання елементів Холла для індукції змін магнітного поля навколо проводів виконавчого обладнання, такого як двигун зберігання енергії, катушка відключення та катушка включення, що дозволяє виконувати неінвазивне вимірювання напруги та струму без побоювання ситуації, коли виконавче обладнання не може діяти через відключення або пошкодження пристрою моніторингу. Шляхом реального часу моніторингу напруги та струму ключових вторинних компонентів вакуумних автоматичних вимикачів, оператори та обслуговуючий персонал можуть реалізувати швидку діагностику потенційних вад ключових вторинних компонентів через аналіз форм відмов та порівняння даних до та після. Відповідно до результатів діагностики, клієнти можуть зарані формулювати плани обслуговування, щоб уникнути серйозного впливу на постійність постачання електроенергії після несподіваних відмов.

V. Застосування онлайн-комутатора та карманного комутатора

Онлайн-комутатор — це веб-система, розроблена для надання віддаленого моніторингу стану, до якої можна отримати доступ через будь-який популярний браузер, включаючи IE, Chrome, Firefox, Safari тощо. На основі потужного хмарного центру обробки даних, онлайн-комутатор фільтрує, відбирає та зберігає велику кількість даних про стан, отриманих кожного дня, потім попередньо фільтрує різні події згідно з пороговими значеннями та критеріальними алгоритмами, та виділяє тривоги для підозрілої інформації про відмови. Онлайн-комутатор може налаштовувати досконалі дизайни перевірки дозволів та градації вмісту, щоб забезпечити інформаційну безпеку даних користувачів.

Карманий комутатор — це мобільний додаток, спеціально розроблений для надання віддаленого моніторингу стану. На основі передової системи iOS Apple, він має потужні функції, високу безпеку та зручний для користувачів, щоб зрозуміти стан роботи середньовольтних комутаційних пристроїв в будь-який час та в будь-якому місці, стаючи потужним помічником для обслуговуючого персоналу.

Висновок

З розвитком інтелектуальних технологій моніторингу та поширенням концепції підтримки стану обладнання, он-лайн моніторинг та он-лайн діагностика схем для середньовольтних комутаційних пристроїв поступово вдосконалюються та наближаються до зрілості. Після комплексного застосування вони можуть ефективно покращити рівень комплексного управління та прийняття рішень для середньовольтних комутаційних пристроїв, реалізувати стандартизоване управління та інтелектуальне прийняття рішень, та надати базову підтримку даних для довготривалого безпечного та надійного функціонування та підтримки стану середньовольтних комутаційних пристроїв. Поступове покращення рівня управління та прийняття рішень обладнанням, без сумніву, принесе гарні економічні та соціальні вигоди електроенергетичній галузі. Проте, на даний момент, пристрої он-лайн моніторингу середньовольтних комутаційних пристроїв в Китаї мають нерівномірну якість, і необхідно провести глибоке дослідження їх принципів, структур та технічних показників, та вибрати найкращу схему для реалізації функції он-лайн моніторингу середньовольтних комутаційних пристроїв.