Solución Intelixente de Transformador de Corrente GIS: Sistema de Alerta Precoz de Fallos Mecánicos Baseado na Acoplación Vibración-Corrente

Problema central:​​ Nas rexións propensas a terremotos e nas subestacións GIS envelexadas, as estruturas mecánicas (por exemplo, fixadores, soportes de aislamento) dos transformadores de corrente (CTs) son susceptibles de sufrir danos debido á vibración continua ou aos impactos súbitos. Isto pode levar a fallos ocultos como afloxacemento, desprendemento ou desprazamento, que finalmente poden causar a degradación do aislamento ou un fallo súbito do CT, ameazando a fiabilidade da rede. Os métodos tradicionais de inspección baseados en cortes de enerxía son ineficientes e caros.

​Solución innovadora:​​ Integra a monitorización de dous parámetros, vibración e corrente, utilizando un motor de IA para lograr un aviso precoz e un diagnóstico inteligente dos fallos mecánicos dos CTs.

​Implementación tecnolóxica central​

1. ​Sensorización colaborativa multi-parámetro:​​
• ​Monitorización de vibración de alta frecuencia:​​ Instala acelerómetros piezoeléctricos de ancho de banda (5Hz-10kHz) en compoñentes críticos dos CTs (flanges, soportes) para capturar con precisión as señales de vibración estructural anormais provocadas por afloxacemento mecánico, desprazamento de pezas, degradación do aislamento ou vibracións externas (ondas sísmicas).
• ​Captura de corrente de inrush transitória:​​ Utiliza bobinas Rogowski pasivas para a monitorización en tempo real, non intrusiva, das formas de onda da corrente de operación do lado primario dos CTs. Combinado coas señales de operación do interruptor, identifica con precisión os eventos de conmutación e analiza as características do inrush e as súas forzas de impacto na estrutura mecánica do CT.
2. ​Motor de diagnóstico inteligente de borda impulsado por IA:​​
• Emprega un módulo de computación de borda robusto (de amplio rango de temperaturas, resistente a choques) instalado localmente no dispositivo para o procesado en tempo real dos datos de forma de onda de vibración e corrente.
• A operación central utiliza un modelo de diagnóstico inteligente propietario de 1D-CNN (Red Neuronal Convolucional 1D)​​:
• ​Entrada:​​ Características de tempo-frecuencia de aceleración de vibración (análise FFT) + características de forma de onda de inrush de conmutación.
• ​Salida:​​ Identifica con precisión os modos de fallo mecánico típicos ("afloxacemento de parafusos", "desprazamento de soporte de aislamento", "resonancia mecánica") con unha taxa de diagnóstico de 92%.
• Posúe capacidade de "aprendizaxe adaptativa" para adaptarse a diferentes características estructurais dos CTs e vibracións de fondo en varias subestacións.
3. ​Aviso local eficiente & comunicación:​​
• ​Mecanismo de aviso escalonado:​​ Ao detectar firmas de fallo sospechosas, o motor de borda xera inmediatamente señales de aviso/alarme (por exemplo, Aviso, Severo, Crítico).
• ​Transmisión inalámbrica simplificada:​​ Transmisión cifrada das señales de alarma clave (non datos brutos) á plataforma HMI local da subestación mediante tecnoloxía LoRa LPWAN, reducindo significativamente a carga e a latencia de comunicación.
• ​Visualización HMI local:​​ Visualización en tempo real basada en mapas que mostra o número de CT con fallo, tipo de fallo, nivel de alarma e accións recomendadas.

​Escenarios de aplicación obxectivo​

1. ​Subestacións GIS en zonas de alto sismo:​​
• Aviso precoz do desprazamento ou dano estructural dos CTs provocado polos réplicas sísmicas, evitando fallos secundarios.
• Monitorización continua do dano crónico do equipo debido á actividade xeolóxica de baixa intensidade a longo prazo.
2. ​Reforma e actualización de subestacións GIS envelexadas:​​
• ​Implantación sen cortes de enerxía:​​ Instalación simple de sensores que non require modificaciones na estrutura da cámara de gas, asegurando a estanquidade. Especialmente adecuado para estacións máis antigas con ventanas de corte limitadas.
• ​Retrofit incremental económico:​​ Aproveita a tecnoloxía inalámbrica e a computación de borda, eliminando a necesidade de extensas cableaxes ou novos sistemas de backend, resultando en un alto ROI de retrofit.
3. ​Subestacións críticas de núcleo e alta carga:​​ Prevención de riscos de malfuncionamento/fallo de relevadores protectores e apagóns en gran escala causados polo fallo súbito dos CTs.

​Valor central & vantaxes​

• ​Aviso precoz de riscos importantes:​​ Predice eficazmente fallos mecánicos típicos 7+ días con antelación, proporcionando tempo suficiente para a intervención proactiva.
• ​Redución significativa de cortes de enerxía non programados:​​ Reduce os cortes de enerxía non programados causados polo fallo súbito dos CTs en máis do 60%​, mellorando significativamente a disponibilidade da rede e a satisfacción do cliente.
• ​Vantaxes duplas de seguridade e custo:​​ Evita fallos nos sistemas de protección, fallos de arco e danos en cascada no equipo dentro da subestación debido ao fallo do CT.
• ​Nuevo paradigma de O&M intelixente:​​ Cambia de "mantemento periódico" a "mantemento predictivo"​, optimizando enormemente a xestión de pezas de repuesto e a programación da man de obra.
• ​Deseño apto para zonas de forte sismo:​​ Sensores pasivos + Computación de borda + Transmisión inalámbrica - sen cableaxes longas, resistentes a terremotos fortes.
• ​Custo óptimo para reformas de estacións envelexadas:​​ Solución lixeira, independente de grandes sistemas de monitorización de subestacións; asegura unha implementación rápida e retorno rápido.