Решение за интелигентен трансформатор на GIS: Система за ранно предупреждение на механични повреди, базирана на съпоставка между вибрации и ток

Основен проблем:​​ В сейсмични зони и стареящи GIS подстанции механичните структури (например, крепежи, изолационни опори) на токоизмервателни трансформатори (ТИТ) са уязвими за повреди от постоянната вибрация или внезапни удари. Това може да доведе до скрити дефекти като разслабване, отделяне или преместване, което в крайна сметка води до деградация на изолацията или внезапна отказ на ТИТ, заплашващи надеждността на мрежата. Традиционните методи на инспекция, основани на прекъсване, са неефективни и скъпи.

​Иновативно решение:​​ Интегрира двупараметрично наблюдение на вибрация и ток, използвайки ИИ движок за ранно предупреждение и интелигентна диагностика на механични дефекти на ТИТ.

​Основна технологична имплементация​

1. ​Мултипараметрично сътрудническо наблюдение:​​
• ​Наблюдение на високочестотна вибрация:​​ Разполагане на широкопасни пиезоелектрични акселерометри (5Hz-10kHz) на ключови компоненти на ТИТ (фланци, опори), за да се засечат точно аномалните сигнали на структурна вибрация, причинени от механично разслабване, преместване на части, деградация на изолацията или външни вибрации (сеизмични вълни).
• ​Засичане на преходни токови вълни:​​ Използване на пасивни Роговски обиколки за ненавредително, реално време наблюдение на вълните на тока на основния страничен переключващ механизъм на ТИТ. Съчетано с сигнали от операция на автоматичен спуск, то точно идентифицира переключващи събития и анализира характеристиките на вълните и техния ударен ефект върху механичната структура на ТИТ.
2. ​ИИ управляем двигател за интелигентна диагностика на периферията:​​
• Използва устойчив модул за изчисления на периферията (широк диапазон на температури, устойчивост към удари), инсталиран локално на устройството, за реално време обработка на данни за вибрация и вълни на тока.
• Основната операция използва собствена ​1D-CNN (1D свързана невронна мрежа)​​ интелигентна диагностична модель:
• ​Вход:​​ Частотни характеристики на временна вибрация (FFT анализ) + Характеристики на вълните на преходен ток.
• ​Изход:​​ Точно идентифицира типични механични модели на дефекти ("разслабване на болт", "преместване на изолационна опора", "механичен резонанс") с 92% точност на диагностика.
• Поситява ​​"адаптивно обучение"​ за адаптация към различни структурни и фонови вибрационни характеристики на ТИТ в различни подстанции.
3. ​Ефективно локално предупреждение и комуникация:​​
• ​Механизъм за многоуровнево предупреждение:​​ При засичане на подозрителни сигнатури на дефект, двигателът на периферията веднага генерира сигнали за предупреждение/аларма (например, Предупреждение, Сериозно, Критично).
• ​Упростена радиоизлъчване:​​ Шифровано излъчване на ключови сигнали за аларма (не сурови данни) към локалната HMI платформа на подстанцията чрез LoRa LPWAN технология, значително намаляваща комуникационната нагрузка и забавянето.
• ​Локален HMI дисплей:​​ Реално време карта-основан дисплей, показващ номера на ТИТ с дефект, типа на дефект, ниво на аларма и препоръчителни действия.

​Целеви приложни сценарии​

1. ​GIS подстанции в сейсмични зони:​​
• Ранно предупреждение за преместване или структурни повреди на ТИТ, причинени от сейсмични последействия, предотвратявайки вторични дефекти.
• Непрекъснато наблюдение на хронични повреди на оборудването, причинени от дълготрайна малка геологична активност.
2. ​Модернизация и обновяване на стареящи GIS подстанции:​​
• ​Инсталация без прекъсване:​​ Проста инсталация на сензори, неизискваща модификация на структурата на газовата камера, осигуряващи герметичност. Особено подходящо за по-стари станции с ограничени прозорци за прекъсване.
• ​Економически ефективна последователна модернизация:​​ Използва радио технологии и изчисления на периферията, елиминирайки необходимостта от обширни кабели или нови бекенд системи, водещи до висок ROI от модернизацията.
3. ​Критични хабове и подстанции с висока нагрузка:​​ Предотвратяване на рискове от неправилно функциониране/отказ на защитни реле и големи масови отключвания, причинени от внезапен отказ на ТИТ.

​Основна стойност и преимущества​

• ​Ранно предупреждение за основни рискове:​​ Ефективно предвижда типични механични дефекти 7+ дни напред, предоставяйки достатъчно време за проактивно вмешателство.
• ​Значително намаление на неплануваните прекъсвания:​​ Намалява неплануваните прекъсвания, причинени от внезапен отказ на ТИТ, с над 60%​, значително повишавайки наличността на мрежата и задоволството на клиентите.
• ​Двойни предимства за безопасност и разходи:​​ Предотвратява неправилно функциониране на защитни системи, дъгови дефекти и последователни повреди на оборудването в подстанцията, причинени от отказ на ТИТ.
• ​Нов парадигма за интелигентно управление и поддръжка:​​ Прехвърля от „периодична поддръжка“ към „предвиждаваща поддръжка“, значително оптимизираща управлението на запасни части и планирането на работна сила.
• ​Дизайн, подходящ за силни сейсмични зони:​​ Пасивни сензори + изчисления на периферията + радиоизлъчване – без дълги кабели, устойчиви към силни земетресения.
• ​Оптимална цена за модернизация на стареящи подстанции:​​ Лека решение, независимо от големите системи за наблюдение на подстанциите; осигурява бърза инсталация и възвръщаемост.