Giải pháp Trí tuệ cho Máy biến dòng GIS: Hệ thống Cảnh báo Sớm về Lỗi Cơ khí Dựa trên Sự Kết hợp Rung động-Dòng điện

Vấn đề cốt lõi: Trong các khu vực dễ xảy ra động đất và các trạm biến áp GIS đã cũ, các cấu trúc cơ khí (ví dụ: vít, giá đỡ cách điện) của máy biến dòng (CTs) dễ bị hư hỏng do rung động liên tục hoặc tác động đột ngột. Điều này có thể dẫn đến các lỗi ẩn như lỏng lẻo, tách rời, hoặc dịch chuyển, cuối cùng gây ra sự suy giảm cách điện hoặc hỏng đột ngột của CT, đe dọa độ tin cậy của lưới điện. Các phương pháp kiểm tra dựa trên việc ngắt điện truyền thống là không hiệu quả và tốn kém.

Giải pháp sáng tạo: Tích hợp giám sát hai tham số rung động và dòng điện, sử dụng động cơ AI để đạt được cảnh báo sớm và chẩn đoán thông minh các lỗi cơ khí của CT.

Triển khai công nghệ cốt lõi

1. Giám sát cảm biến đa tham số:
• Giám sát rung động tần số cao: Triển khai các gia tốc kế piezoelectric băng rộng (5Hz-10kHz) trên các bộ phận CT quan trọng (mặt bích, giá đỡ) để chính xác ghi nhận các tín hiệu rung động bất thường do lỏng lẻo cơ khí, dịch chuyển bộ phận, suy giảm cách điện, hoặc rung động ngoại vi (sóng địa chấn).
• Chụp dòng xung tạm thời: Sử dụng cuộn Rogowski thụ động để giám sát không xâm lấn, theo thời gian thực các dạng sóng dòng điện của hoạt động chuyển mạch phía sơ cấp của CT. Kết hợp với tín hiệu hoạt động của cầu chì, nó chính xác xác định các sự kiện chuyển mạch và phân tích đặc tính dòng xung và lực tác động lên cấu trúc cơ khí của CT.
2. Động cơ chẩn đoán thông minh cạnh AI:
• Sử dụng mô-đun tính toán cạnh chắc chắn (khả năng chịu nhiệt rộng, chống sốc) được cài đặt cục bộ trên thiết bị để xử lý dữ liệu dạng sóng rung động và dòng điện theo thời gian thực.
• Hoạt động cốt lõi sử dụng mô hình chẩn đoán thông minh 1D-CNN (Mạng nơ-ron tích chập 1 chiều) độc quyền:
• Đầu vào: Đặc trưng thời gian-tần số của gia tốc rung (phân tích FFT) + Đặc trưng dạng sóng dòng xung chuyển mạch.
• Đầu ra: Chính xác xác định các chế độ lỗi cơ khí điển hình ("lỏng ốc vít," "dịch chuyển giá đỡ cách điện," "cộng hưởng cơ khí") với tỷ lệ chẩn đoán chính xác 92%.
• Có khả năng "học thích ứng" để thích ứng với các đặc điểm cấu trúc và rung động nền khác nhau của CT tại các trạm biến áp khác nhau.
3. Cảnh báo và giao tiếp cục bộ hiệu quả:
• Mechanism cảnh báo tầng: Ngay khi phát hiện các dấu hiệu lỗi nghi ngờ, động cơ cạnh sẽ ngay lập tức tạo ra các tín hiệu cảnh báo/báo động (ví dụ: Cảnh báo, Nghiêm trọng, Khẩn cấp).
• Truyền tải không dây đơn giản: Truyền tải được mã hóa các tín hiệu báo động chính (không phải dữ liệu gốc) đến nền tảng HMI cục bộ của trạm biến áp thông qua công nghệ LoRa LPWAN, giảm đáng kể tải giao tiếp và độ trễ.
• Hiển thị HMI cục bộ: Hiển thị theo bản đồ theo thời gian thực cho thấy số CT có lỗi, loại lỗi, mức độ báo động và các hành động đề xuất.

Các kịch bản ứng dụng mục tiêu

1. Các trạm biến áp GIS ở khu vực động đất cao:
• Cảnh báo sớm về sự dịch chuyển hoặc hư hỏng cấu trúc của CT do dư chấn, ngăn chặn các lỗi thứ cấp.
• Giám sát liên tục các thiệt hại thiết bị mạn tính do hoạt động địa chất nhỏ lâu dài.
2. Nâng cấp và cải tạo trạm biến áp GIS đã cũ:
• Triển khai không cần ngắt điện: Cài đặt cảm biến đơn giản không yêu cầu sửa đổi cấu trúc buồng khí, đảm bảo tính kín khí. Đặc biệt phù hợp cho các trạm cũ có cửa sổ ngắt điện hạn chế.
• Nâng cấp cải tạo tiết kiệm chi phí: Sử dụng công nghệ không dây và tính toán cạnh, loại bỏ nhu cầu cabling rộng rãi hoặc hệ thống backend mới, mang lại ROI cải tạo cao.
3. Các trạm biến áp trung tâm và tải cao: Ngăn ngừa rủi ro hoạt động sai hoặc hỏng của rơle bảo vệ và mất điện quy mô lớn do hỏng đột ngột của CT.

Giá trị cốt lõi & Lợi ích

• Cảnh báo sớm rủi ro lớn: Dự đoán hiệu quả các lỗi cơ khí điển hình trước 7+ ngày, cung cấp đủ thời gian để can thiệp chủ động.
• Giảm đáng kể sự ngắt điện không lên lịch: Giảm hơn 60% sự ngắt điện không lên lịch do hỏng đột ngột của CT, tăng đáng kể độ sẵn sàng của lưới điện và sự hài lòng của khách hàng.
• Lợi ích kép về an toàn và chi phí: Ngăn chặn sự cố hệ thống bảo vệ, lỗi hồ quang, và thiệt hại thiết bị lan truyền trong trạm biến áp do hỏng CT.
• Paradigm O&M thông minh mới: Chuyển từ "bảo dưỡng định kỳ" sang "bảo dưỡng dự đoán", tối ưu hóa đáng kể quản lý phụ tùng và điều phối nhân lực.
• Thiết kế phù hợp cho vùng động đất mạnh: Cảm biến thụ động + Tính toán cạnh + Truyền tải không dây – không cần cabling dài, chịu đựng được động đất mạnh.
• Chi phí tối ưu cho cải tạo trạm cũ: Giải pháp nhẹ, độc lập với hệ thống giám sát trạm lớn; đảm bảo triển khai nhanh và hoàn vốn nhanh.