Systemlösungen für die Zustandsüberwachung von Transformatoren

• Wesentliche DefinitionenDas Transformer Condition Monitoring System (TCMS) ist eine hochintegrierte und intelligente Plattform für die kontinuierliche Echtzeit-Online-Datenerfassung und -Analyse des chemischen, elektrischen, thermischen und mechanischen Zustands von Transformatoren im Betrieb durch den Einsatz eines mehrdimensionalen Sensornetzwerks, das eine frühzeitige Warnung vor potenziellen Fehlern und eine quantitative Bewertung des Gerätezustands ermöglicht.
• Zweck der ÜberwachungDas grundlegende Ziel besteht darin, die Umstellung des Betriebs- und Instandhaltungsmodells für Transformatoren von einer vorbeugenden Instandhaltung (TBM) auf der Grundlage fester Zyklen auf eine zustandsorientierte Instandhaltung (CBM) und eine vorausschauende Instandhaltung (PdM) auf der Grundlage des tatsächlichen Zustands der Ausrüstung zu fördern, um die Sicherheit der Ausrüstung zu gewährleisten, die Zuverlässigkeit der Stromversorgung zu verbessern und die Lebenszykluskosten zu optimieren.
• Wichtige Überwachungselemente:: Das System bietet eine umfassende Erfassung aller kritischen Fehlercharakterisierungsparameter, einschließlich gelöster Gase in Öl, Mikrowasser, Teilentladungen, dielektrischer Verluste im Gehäuse, Kern-Erdströme, Wicklungs-Hot-Spot-Temperaturen, Vibrationsgeräusche und die Betriebscharakteristik des Laststufenschalters (OLTC).
• Kerntechnologie:: Einsatz von Spitzentechnologien wie photoakustische Spektroskopie, fluoreszierende faseroptische Thermometrie, Ultrahochfrequenz (UHF)-Sensorik, diagnostische Algorithmen zur Fusion mehrerer Informationen und Gesundheitsindexmodelle.
• SystemkonfigurationEin komplettes System besteht aus einer Front-End-Zustandserkennungsschicht (verschiedene Arten von Sensoren), einer Netzübertragungsschicht, einer Plattformdienstebene (Big Data und Diagnosealgorithmen) und einer Anwendungsanzeigeebene (Visualisierungssoftware).

Katalog zu diesem Artikel

• 1. warum Zustandsüberwachung von Transformatoren?
• 2. wichtige Teilsysteme und Parameter der Überwachung
• 3) Systemarchitektur und intelligente Diagnose
• 4) Kernnutzen und Wert des Systems
• 5. häufig gestellte Fragen (FAQ)

1. warum Zustandsüberwachung von Transformatoren?

Leistungstransformatoren sind eines der wertvollsten und kritischsten Kernstücke des Stromnetzes, und ihr Zustand entscheidet direkt über die Sicherheit und Stabilität des Stromnetzes. Das herkömmliche Betriebs- und Wartungsmodell stützt sich hauptsächlich auf präventive Offline-Prüfungen, aber dieses Modell hat erhebliche Einschränkungen:

• Vorhandensein von toten Winkeln bei der Überwachung:: Lange Offline-Prüfzyklen (in der Regel ein oder mehrere Jahre), die es nicht erlauben, latente Fehler zu erkennen, die sich zwischen den Prüfungen schnell entwickeln.
• Spiegelt nicht die tatsächlichen Arbeitsbedingungen widerDie Offline-Prüfungen werden bei Stromausfall, Nichtbetriebstemperaturen und ohne Last durchgeführt, und die Ergebnisse entsprechen nicht vollständig dem Zustand des Transformators unter tatsächlichen Betriebsbedingungen.
• Hohe Kosten und RisikenOffline-Prüfung: Die Geräte müssen ausgeschaltet werden, was zu einem Verlust der Stromversorgung führt, und der Prüfvorgang selbst kann eine gewisse Belastung für die Geräte darstellen.

Transformator-Zustandsüberwachungssystem durchOnline-Überwachung bei jeder WitterungDas System ist eine perfekte Lösung für diese Mängel. Es kann das dynamische Verhalten von Transformatoren unter realen Lasten und Umgebungsbedingungen kontinuierlich erfassen und anormale Signale im Anfangsstadium von Fehlern erkennen, wodurch der grundlegende Wandel von “Reparatur nach Fehlern” zu “Frühwarnung vor Fehlern” vollzogen wird.

2. wichtige Teilsysteme und Parameter der Überwachung

Ein umfassendes Zustandsüberwachungssystem erfasst die verschiedenen Zustände des Transformators durch modulare Subsysteme.

2.1 Chemische Zustandsüberwachung

Online-Überwachung von gelöstem Gas in Öl (DGA)

Dies ist das zentrale Mittel zur Diagnose von Überhitzungs- und Entladungsfehlern im Transformator. Das System funktioniert wie folgtPhotoakustische Spektroskopie (PAS) vielleichtNicht-dispersives Infrarot (NDIR) Fortschrittliche Technologien wie die Echtzeitüberwachung der Konzentration von 9 kritischen Störungsgasen wie H₂, CH₄, C₂H₆, C₂H₄, C₂H₂, CO, CO₂ und deren Wachstumsraten.

On-line Überwachung von Mikrowasser

Echtzeitüberwachung des Spurenfeuchtegehalts (ppm) in Isolieröl. Feuchtigkeit ist ein Schlüsselfaktor für die Beschleunigung der Alterung von Isolierpapier und die Verringerung der Durchschlagsspannung von Isolieröl.

2.2 Elektrische Zustandsüberwachung

Teilentladungsüberwachung (PD)

passieren (eine Rechnung oder Inspektion etc.)Hochfrequenz-Stromwandler (HFCT) vielleichtUltrahochfrequenz (UHF)-SensorenDie Online-Überwachung lokaler Entladungssignale in Transformatorwicklungen, -durchführungen und -einbauten ist das direkteste Mittel zur Erkennung aufkeimender Isolationsfehler.

Online-Überwachung des Gehäuses

Durch die Überwachung des HochspannungsgehäusesDielektrischer Verlustfaktor (tanδ)Es kann den Isolationszustand der Verrohrung in Echtzeit beurteilen und so bösartige Unfälle wie Überschläge oder Explosionen verhindern.

Online-Überwachung des Kern-Erdstroms

Kontinuierliche ÜberwachungKern-ErdstromSie warnt wirksam vor einer Überhitzung des Kerns oder vor Entladungsfehlern, die durch eine Mehrpunkt-Erdung des Kerns, eine schlechte Isolierung der Gewindeschrauben usw. verursacht werden.

2.3 Thermische Zustandsüberwachung

Online-Überwachung der Heißpunkttemperatur der Wicklung

AdoptionFluoreszierende faseroptische TemperaturmessungTechnologie, bei der eine faseroptische Sonde direkt in die Wicklung implantiert wird, was eine direkte und präzise Messung der tatsächlichen Hot Spots der Wicklung ermöglicht, dem wichtigsten Parameter für die Beurteilung der Isolationsalterung und die Optimierung der Belastbarkeit.

Infrarot-Thermografie-Überwachung

Die berührungslose Temperaturfeldüberwachung von externen Bauteilen wie Muffenverbindungen, Stufenschaltergehäusen, Heizkörpern und anderen externen Komponenten mittels einer Online-Infrarotkamera erkennt visuell Überhitzungsdefekte an externen Anschlussstellen.

2.4 Mechanische Zustandsüberwachung

On-Load-Stufenschalter (OLTC) Online-Überwachung

Durch die Überwachung des Stromverlaufs des Antriebsmotors, der Schwingungssignale des Schaltvorgangs und der charakteristischen Gase im Öl erfolgt eine umfassende Bewertung des Schaltvorgangs, des Kontaktzustands und des Antriebsmechanismus des OLTC.

Online-Überwachung von Vibrationen und Lärm

Online-Überwachung des Schwingungsgeräuschverhaltens des Transformators mit Hilfe von Akustik- und Vibrationssensoren zur Diagnose mechanischer Strukturdefekte wie lockere Kerne und verformte Wicklungen.

3) Systemarchitektur und intelligente Diagnose

3.1 System-Hardware-Architektur

Das System ist in der Regel mehrschichtig aufgebaut und umfasst: auf dem Transformatorgehäuse montiertSensorschichtVerantwortlich für Datenerfassung und Edge ComputingSchicht der In-situ-Erfassungseinheit (DAU)und im Hauptkontrollraum oder in der Cloud eingesetzt werdenBackend-Diagnose Hauptschicht.

3.2 Kernstück der intelligenten Diagnosesoftware

Die Software ist die Seele des Systems, und ihre Kernfunktion ist nicht nur die Datenanzeige, sondern auch die intelligente Diagnose:

• Fusionsdiagnostik mit mehreren Informationen:: Dies ist die Kerntechnologie moderner Überwachungssysteme. Das System verfügt über eine integrierte Wissensbasis und ein Diagnosemodell, das Überwachungsdaten aus verschiedenen Teilsystemen korrelieren und analysieren kann. So ermöglicht beispielsweise die Fusion von DGA-Daten mit TE-Daten eine genauere Beurteilung der Energie und der Art der Entladung; und die Fusion von Wicklungs-Hotspot-Temperaturen mit Lastströmen ermöglicht die Erstellung eines genauen thermischen Modells.
• Bewertung des Gesundheitsindex (HI)Das System basiert auf einem gewichteten Algorithmus, der alle Überwachungs- und Diagnoseergebnisse zu einem quantitativen, intuitiven Anlagenzustandsindex (z. B. 0-100) zusammenfasst. Der HI-Wert bietet die direkteste Grundlage für Anlagenmanager, um Zustandseinstufungen, Risikobewertungen und Wartungsentscheidungen zu treffen.
• Störungsvorhersage und Trendanalyse:: Auf der Grundlage von Algorithmen des maschinellen Lernens ist das System in der Lage, den normalen Betriebsmodus des Transformators zu erlernen und den künftigen Entwicklungstrend der wichtigsten Parameter vorherzusagen, wodurch der Sprung von der “Diagnose” zur “Vorhersage” vollzogen wird.

4) Kernnutzen und Wert des Systems

1. Verbesserung der betrieblichen Zuverlässigkeit und SicherheitDurch eine wirksame Frühwarnung vor Fehlern können latente Defekte im Voraus erkannt und behoben werden, wodurch die Wahrscheinlichkeit eines plötzlichen Transformatorausfalls radikal verringert und katastrophale Unfälle vermieden werden können.
2. Optimierung der Betriebs- und Wartungskosten und der EffizienzErreichen der Umstellung von “geplanter Reparatur” auf “Zustandsreparatur”, Vermeidung unnötiger Ausfalltests und Demontageüberholungen, gezielter Einsatz von Wartungsressourcen für die am dringendsten benötigten Anlagen und erhebliche Senkung der Gesamtkosten für Betrieb und Wartung.
3. Verlängerung der Nutzungsdauer von VermögenswertenGewährleistung, dass Transformatoren durch ein ausgefeiltes Betriebsmanagement (z. B. präzise Laststeuerung auf der Grundlage der Hot-Spot-Temperaturen) unter optimalen Bedingungen betrieben werden, wodurch der Alterungsprozess der Isolierung effektiv verlangsamt und ihre Lebensdauer maximiert wird.
4. Ermöglichung einer datengesteuerten VermögensverwaltungErstellung einer vollständigen digitalen Gesundheitsakte für jeden Transformator, so dass Zustandsbewertung, Risikoeinstufung, Überholungs- und Austauschentscheidungen durch objektive und quantitative Daten gestützt werden und die Wissenschaftlichkeit des Anlagenmanagements verbessert wird.

5. häufig gestellte Fragen (FAQ)

1) Können Zustandsüberwachungssysteme die herkömmlichen präventiven Prüfungen ersetzen?

Kein vollständiger Ersatz, aber ein großartiger Optimierer. Die Online-Überwachung liefert kontinuierlich dynamische Daten, um zu bestimmen, “wann” ein Test erforderlich ist und worauf er “fokussiert” werden sollte. Sie kann die Zykluszeit von Offline-Tests erheblich verlängern und sie zielgerichteter machen, so dass sich die beiden ergänzen.

2) Kann dieses System bei alten, bereits in Betrieb befindlichen Transformatoren nachgerüstet werden?

können. Viele der Sensoren und Erfassungseinheiten moderner Überwachungssysteme sind nicht-invasiv oder minimal-invasiv ausgelegt und können leicht an in Betrieb befindlichen Transformatoren nachgerüstet werden, um deren Intelligenz zu erhöhen.

3) Wie stellt das System fest, dass ein überwachter Wert “anormal” ist?

Das System trifft seine Entscheidungen auf dreierlei Weise: 1) durch Vergleich mit festgelegten Schwellenwerten, die durch internationale oder nationale Normen vorgegeben sind; 2) durch Vergleich mit der geräteeigenen historischen Datenbasis, um den Trend und die Änderungsrate zu beurteilen; und 3) durch Verwendung eines Multiparameter-Korrelationsmodells, um zu beurteilen, ob der Wert unter den aktuellen Betriebsbedingungen angemessen ist.

4) Welcher der zahlreichen Überwachungsparameter ist der wichtigste?

Die Analyse der gelösten Gase (DGA) im Öl gilt als die wichtigste, da sie die größte Vielfalt von Fehlern (Überhitzung und Entladung) widerspiegelt. Am zweitwichtigsten ist die Hot-Spot-Temperatur der Wicklung, die direkt die Alterung der Isolierung widerspiegelt.

5. was ist der Gesundheitsindex (HI)? Wofür wird er verwendet?

Der Gesundheitsindex ist ein komplexer Algorithmus, der alle Überwachungsdaten zu einem einzigen Wert kombiniert, um den Gesamtzustand eines Transformators zu quantifizieren. Er hilft Managern, den Status einer großen Anzahl von Geräten schnell zu bewerten und die Geräte mit dem schlechtesten Zustand zu priorisieren.

6. ist das System kompliziert zu warten?

Unkompliziert. Moderne Online-Überwachungssysteme sind industrietauglich und hochzuverlässig, haben keine beweglichen oder verbrauchbaren Teile (spektrale DGA) in den Kernkomponenten und sind im Grunde wartungsfrei im täglichen Betrieb. Der Haupt-Wartungsaufwand besteht in Software-Upgrades aus der Ferne und in regelmäßigen Inspektionen.

7) Wie lässt sich das System in unsere bestehenden SCADA- oder DCS-Systeme integrieren?

Das System verfügt über Standard-Kommunikationsschnittstellen (z.B. Modbus, DNP3, IEC 61850), die eine einfache Anbindung von Kennzahlen und Alarmmeldungen als Datenpunkte an die bestehende Monitoring-Plattform des Anwenders ermöglichen.

8. wie wird die Datensicherheit des Systems gewährleistet?

Das System verwendet industrietaugliche Netzwerksicherheitsprotokolle und unterstützt die verschlüsselte Datenübertragung. Bei der lokalen Bereitstellung werden die Daten vollständig auf dem Server des Nutzers gespeichert; bei der Bereitstellung auf einer Cloud-Plattform werden mehrere Netzwerksicherheitsmaßnahmen eingesetzt, um die Datensicherheit zu gewährleisten.

9 Wie lange wird sich die Einführung des Systems ungefähr amortisieren?

Die Amortisationsdauer hängt von der Bedeutung und der Spannungsklasse des Transformators ab. Bei kritischen Großtransformatoren können die wirtschaftlichen Verluste, die durch die erfolgreiche Vermeidung eines ungeplanten Ausfalls wieder hereingeholt werden, die Systeminvestition auf einen Schlag amortisieren.

10. warum ist ein “integriertes” Überwachungssystem erforderlich und nicht nur einige einzelne Geräte?

Da der Fehlermechanismus des Transformators komplex ist, ist ein einzelner Parameter bei der Diagnose oft nicht eindeutig. Nur durch eine umfassende Plattform für die Multi-Informations-Fusionsanalyse können wir die genaueste Fehlerdiagnose und Zustandsbewertung erreichen, um “Informationsinseln” und Fehleinschätzungen zu vermeiden.

Warum sollten Sie sich für die Transformator-Zustandsüberwachung von Inotera entscheiden?

INNOTD (Fuzhou) Sales Co. Wir bieten End-to-End-Lösungen für Transformatoren in der Energiewirtschaft.

• Umfassende Abdeckung der WahrnehmungsebenenWir bieten eine breite Palette von Dienstleistungen an, darunterÖl-Spektrum DGA,UHF-Lokalverstärker,Fluoreszierende faseroptische Temperaturmessung,Intelligenter wartungsfreier FeuchtigkeitsabsorberEine ganze Reihe von Hochleistungssensoren, darunter die folgenden, sorgen dafür, dass der Zustand des Transformators ohne tote Punkte erfasst werden kann.
• Erweiterte intelligente DiagnoseplattformUnsere Systemplattform integriert nicht nur alle Standard-Diagnosealgorithmen, sondern verfügt auch über die selbstentwickelteDiagnosemaschine für die Fusion von mehreren Informationenim Gesang antwortenGesundheitsindex (HI) Bewertungsmodelldie tiefe Einblicke über ein einzelnes Gerät hinaus bieten können.
• Ausgezeichnete Fähigkeiten zur SystemintegrationWir bieten eine einheitliche, offene Plattform und keinen Flickenteppich von Einzelsystemen. Das System unterstützt eine Vielzahl von Standard-Kommunikationsprotokollen und kann problemlos in Ihr bestehendes SCADA- oder Asset-Management-System integriert werden.
• Umfassende Erfahrung als BranchenexperteUnser Team ist nicht nur ein Gerätelieferant, sondern auch Ihr Diagnoseberater. Wir bieten Dienstleistungen von der Lösungskonzeption über die Installation und Implementierung bis hin zu laufenden Datenanalysen und Diagnoseberichten, um sicherzustellen, dass Sie den Wert Ihres Systems maximieren können.

Wer sich für Inotera entscheidet, entscheidet sich für ein komplettes, intelligentes und zuverlässiges Ökosystem zur Erfassung und Diagnose von Transformatorenzuständen.

Der Inhalt dieses Artikels ist nur eine allgemeine technische Wissenschaft und stellt nicht die Leistung und Spezifikationen eines bestimmten Produkts unseres Unternehmens dar. Für detaillierte Produktinformationen, Lösungen und Angebote wenden Sie sich bitte an uns für...].

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