Solutions de systèmes de surveillance de l'état des transformateurs

• Définitions de baseLe système de surveillance de l'état des transformateurs (TCMS) est une plateforme intelligente et hautement intégrée pour la collecte et l'analyse continues et en temps réel de données en ligne sur l'état chimique, électrique, thermique et mécanique des transformateurs en fonctionnement, grâce au déploiement d'un réseau de capteurs multidimensionnel, dans le but d'obtenir une alerte précoce des défauts potentiels et une évaluation quantitative de l'état de santé de l'équipement.
• Objectif de la surveillanceL'objectif fondamental est de promouvoir la transformation du modèle d'exploitation et de maintenance des transformateurs, de la maintenance préventive (TBM) basée sur des cycles fixes à la maintenance conditionnelle (CBM) et à la maintenance prédictive (PdM) basée sur l'état de santé réel de l'équipement, afin de préserver la sécurité de l'équipement, d'améliorer la fiabilité de l'alimentation électrique et d'optimiser les coûts de l'ensemble du cycle de vie.
• Principaux éléments de suiviLe système offre une couverture complète de tous les paramètres critiques de caractérisation des défauts, y compris les gaz dissous dans l'huile, la micro-eau, les décharges partielles, les pertes diélectriques de l'enveloppe, les courants de terre du noyau, les températures des points chauds des enroulements, les bruits de vibration et les caractéristiques de fonctionnement du changeur de prise en charge (OLTC).
• technologie de baseLes technologies de pointe utilisées sont la spectroscopie photoacoustique, la thermométrie à fibre optique fluorescente, la détection à ultra-haute fréquence (UHF), les algorithmes de diagnostic par fusion d'informations multiples et les modèles d'indice de santé (IH).
• configuration du systèmeUn système complet se compose d'une couche de détection d'état frontale (différents types de capteurs), d'une couche de transmission réseau, d'une couche de service de plateforme (big data et algorithmes de diagnostic) et d'une couche d'affichage d'application (logiciel de visualisation).

Catalogue de cet article

• 1. pourquoi la surveillance de l'état des transformateurs ?
• 2. les principaux sous-systèmes et paramètres de surveillance
• 3. architecture du système et diagnostics intelligents
• 4. les avantages fondamentaux et la valeur du système
• 5. les questions fréquemment posées (FAQ)

1. pourquoi la surveillance de l'état des transformateurs ?

Les transformateurs de puissance sont l'un des actifs les plus précieux et les plus critiques du réseau électrique, et leur état de santé détermine directement la sécurité et la stabilité du système électrique. Le modèle traditionnel d'exploitation et de maintenance repose principalement sur des tests préventifs hors ligne, mais ce modèle présente des limites importantes :

• Existence d'angles morts en matière de surveillanceLes cycles d'essais hors ligne longs (généralement une ou plusieurs années), qui ne permettent pas de détecter les défauts latents qui se développent rapidement entre les essais.
• Ne reflète pas les conditions de travail réellesLes essais hors ligne sont effectués dans des conditions de coupure de courant, de température de non fonctionnement et d'absence de charge, et les résultats ne sont pas totalement équivalents à l'état du transformateur dans les conditions de fonctionnement réelles.
• Coûts et risques élevésLes tests hors ligne : les tests hors ligne nécessitent des coupures de matériel, ce qui entraîne une perte d'alimentation électrique, et le processus de test lui-même peut présenter un certain risque de stress pour le matériel.

Système de surveillance de l'état des transformateurs parSurveillance en ligne par tous les tempsLe système est un remède parfait à ces lacunes. Il peut saisir en continu le comportement dynamique des transformateurs sous des charges et des environnements réels, et identifier les signaux anormaux au stade de l'apparition des défauts, réalisant ainsi le changement fondamental qui consiste à passer de la “réparation après le défaut” à l“”alerte précoce avant le défaut".

2. les principaux sous-systèmes et paramètres de surveillance

Un système de surveillance complet détecte les différents états du transformateur grâce à des sous-systèmes modulaires.

2.1 Surveillance de l'état des produits chimiques

Surveillance en ligne des gaz dissous dans le pétrole (DGA)

Il s'agit du principal moyen de diagnostiquer les défauts de surchauffe et de décharge à l'intérieur du transformateur. Le système fonctionne de la manière suivanteSpectroscopie photoacoustique (PAS) peut-êtreInfrarouge non dispersif (NDIR) Des technologies avancées telles que la surveillance en temps réel de la concentration de 9 gaz caractéristiques des pannes, tels que H₂, CH₄, C₂H₆, C₂H₄, C₂H₂, CO, CO₂, ainsi que de leur taux de croissance.

Surveillance en ligne de l'eau à micro-ondes

Contrôle en temps réel de la teneur en humidité à l'état de traces (ppm) dans l'huile isolante. L'humidité est un facteur clé qui accélère le vieillissement du papier isolant et réduit la tension de claquage de l'huile isolante.

2.2 Surveillance de l'état des équipements électriques

Surveillance des décharges partielles (PD)

faire passer (un projet de loi, une inspection, etc.)Transformateurs de courant à haute fréquence (HFCT) peut-êtreCapteurs à ultra-haute fréquence (UHF)La surveillance en ligne des signaux de décharge locaux dans les enroulements, les traversées et les internes des transformateurs est le moyen le plus direct de détecter les défauts d'isolation naissants.

Surveillance en ligne de l'enveloppe

En surveillant la température de l'enveloppe de la haute tension, le système de contrôle de la qualité de l'air peut être mis en place.Facteur de perte diélectrique (tanδ)Il permet d'évaluer en temps réel l'état de l'isolation de l'enveloppe et de prévenir efficacement les accidents graves tels que l'embrasement ou l'explosion de l'enveloppe.

Surveillance en ligne du courant de terre du noyau

Contrôle continuCourant de terre du noyauIl prévient efficacement contre la surchauffe du noyau ou les défauts de décharge causés par une mise à la terre multipoints du noyau, une mauvaise isolation des vis de filetage, etc.

2.3 Surveillance de l'état thermique

Contrôle en ligne de la température du point chaud du bobinage

adoptionMesure de la température par fibre optique fluorescenteTechnologie qui implante une sonde à fibre optique directement à l'intérieur de l'enroulement, permettant une mesure directe et précise des véritables points chauds de l'enroulement, le paramètre le plus critique pour évaluer le vieillissement de l'isolation et optimiser la capacité de charge.

Contrôle par thermographie infrarouge

La surveillance sans contact de la température sur le terrain des composants externes tels que les joints de manchon, les boîtiers de changeur de prise en charge, les dissipateurs de chaleur, etc. au moyen d'une caméra infrarouge en ligne détecte visuellement les défauts de surchauffe aux points de connexion externes.

2.4 Surveillance de l'état mécanique

Contrôle en ligne de l'échangeur de prises en charge (OLTC)

En surveillant la forme d'onde du courant du moteur d'entraînement, les signaux de vibration de l'action de commutation et les gaz caractéristiques dans l'huile, une évaluation complète du processus de commutation, de l'état des contacts et du mécanisme d'entraînement de l'OLTC est réalisée.

Surveillance en ligne des vibrations et du bruit

Surveillance en ligne des caractéristiques du bruit de vibration du transformateur au moyen de capteurs acoustiques et vibratoires pour le diagnostic des défauts structurels mécaniques tels que les noyaux desserrés et les enroulements déformés.

3. architecture du système et diagnostics intelligents

3.1 Architecture matérielle du système

Le système est généralement conçu en plusieurs couches, notamment : monté sur le corps du transformateurcouche de capteursresponsable de l'acquisition des données et de l'informatique de pointeCouche d'unité d'acquisition in situ (DAU)et déployé dans la salle de contrôle principale ou dans le nuageDiagnostic dorsal Couche maîtresse.

3.2 Noyau du logiciel de diagnostic intelligent

Le logiciel est l'âme du système, et sa fonction principale n'est pas seulement l'affichage des données, mais aussi le diagnostic intelligent :

• Diagnostic par fusion multi-informationsLe système est doté d'une base de connaissances expertes et d'un modèle de diagnostic intégrés qui peuvent corréler et analyser les données de surveillance provenant de différents sous-systèmes. Le système dispose d'une base de connaissances expertes et d'un modèle de diagnostic intégrés, qui peuvent corréler et analyser les données de surveillance provenant de différents sous-systèmes. Par exemple, la fusion des données DGA avec les données PD permet un jugement plus précis de l'énergie et du type de décharge ; et la fusion des températures des points chauds des enroulements avec les courants de charge permet l'établissement d'un modèle thermique précis.
• Évaluation de l'indice de santé (IH)Le système est basé sur un algorithme pondéré qui combine tous les résultats de surveillance et de diagnostic en un indice quantitatif et intuitif de l'état de l'équipement (par exemple, 0-100). La valeur HI fournit la base la plus directe pour que les gestionnaires d'actifs puissent prendre des décisions en matière de classement de l'état, d'évaluation des risques et de maintenance.
• Prévision des défaillances et analyse des tendancesLe système est capable d'apprendre le mode de fonctionnement normal du transformateur et de prédire la tendance future de l'évolution des paramètres clés, réalisant ainsi le saut du “diagnostic” à la “prédiction”.

4. les avantages fondamentaux et la valeur du système

1. Améliorer la fiabilité et la sécurité des opérationsLa technologie de l'information : Grâce à une alerte précoce efficace, les défauts latents peuvent être identifiés et traités à l'avance, ce qui réduit radicalement la probabilité d'une défaillance soudaine du transformateur et permet d'éviter des accidents catastrophiques.
2. Optimiser les coûts et l'efficacité de l'exploitation et de la gestionRéaliser la transformation de la “réparation planifiée” en “réparation conditionnelle”, en évitant les tests d'arrêt et les révisions de démontage inutiles, en plaçant les ressources de maintenance précisément sur les équipements les plus nécessaires et en réduisant de manière significative le coût total de l'exploitation et de la maintenance.
3. Prolongation de la durée de vie utile des actifsLes transformateurs sont exploités dans des conditions optimales grâce à une gestion opérationnelle raffinée (par exemple, un contrôle précis de la charge basé sur les températures des points chauds), ce qui ralentit efficacement le processus de vieillissement de l'isolation et maximise leur durée de vie.
4. Permettre une gestion des actifs basée sur les donnéesLes transformateurs peuvent ainsi être soumis à une évaluation de l'état, à un classement des risques et à des décisions de révision et de remplacement fondées sur des données objectives et quantitatives, ce qui renforce le caractère scientifique de la gestion des actifs.

5. les questions fréquemment posées (FAQ)

1) Les systèmes de maintenance conditionnelle peuvent-ils remplacer les tests préventifs traditionnels ?

Il ne s'agit pas d'un substitut complet, mais d'un excellent optimiseur. La surveillance en ligne fournit des données dynamiques continues qui permettent de déterminer “quand” un test est nécessaire et où il doit être “concentré”. Il permet d'allonger considérablement la durée du cycle des tests hors ligne et de les rendre plus ciblés, les deux étant donc complémentaires.

2) Ce système peut-il être installé sur d'anciens transformateurs déjà en service ?

Can. De nombreux capteurs et unités d'acquisition des systèmes de surveillance modernes sont de conception non invasive ou peu invasive et peuvent être facilement installés sur les transformateurs en service afin d'améliorer leur intelligence.

3) Comment le système détermine-t-il qu'une valeur surveillée est “anormale” ?

Le système émet des jugements de trois manières : 1) en comparant avec des seuils fixes spécifiés par des normes internationales ou nationales ; 2) en comparant avec les données historiques de base de l'appareil pour juger de la tendance et du taux de changement ; et 3) en utilisant un modèle de corrélation multiparamétrique pour juger si la valeur est raisonnable dans les conditions d'exploitation actuelles.

4) Parmi les nombreux paramètres de surveillance, lequel est le plus important ?

L'analyse des gaz dissous (AGD) dans l'huile est reconnue comme la plus importante car elle reflète la plus grande variété de défauts (surchauffe et décharge). Vient ensuite la température du point chaud de l'enroulement, qui reflète directement le taux de vieillissement de l'isolation.

5) Qu'est-ce que l'indice de santé (IS) ? À quoi sert-il ?

L'indice de santé est un algorithme complexe qui combine toutes les données de surveillance en un score unique afin de quantifier l'état de santé général d'un transformateur. Il aide les responsables à classer rapidement l'état d'un grand nombre d'appareils et à donner la priorité à ceux dont l'état est le plus mauvais.

6. la maintenance du système est-elle complexe ?

Simplicité. Les systèmes modernes de surveillance en ligne sont conçus avec une grande fiabilité industrielle, sans pièces mobiles ou consommables (spectral DGA) dans les composants de base, et ne nécessitent pratiquement pas de maintenance au quotidien. Le principal travail de maintenance consiste à mettre à jour le logiciel à distance et à effectuer des inspections régulières.

7) Comment le système s'intègre-t-il à nos systèmes SCADA ou DCS existants ?

Le système fournit des interfaces de communication standard (par exemple Modbus, DNP3, IEC 61850), qui facilitent la connexion des données clés et des messages d'alarme en tant que points de données à la plate-forme de surveillance existante de l'utilisateur.

8) Comment la sécurité des données du système est-elle assurée ?

Le système adopte des protocoles de sécurité réseau de niveau industriel et prend en charge la transmission cryptée des données. Dans le cas d'un déploiement local, les données sont entièrement stockées dans le serveur de l'utilisateur ; dans le cas d'un déploiement sur une plateforme en nuage, de multiples mesures de sécurité du réseau sont utilisées pour garantir la sécurité des données.

9) Quelle est la période approximative de retour sur investissement pour le déploiement du système ?

La période de récupération dépend de l'importance et de la classe de tension du transformateur. Dans le cas des grands transformateurs critiques, les pertes économiques récupérées en évitant avec succès une panne imprévue peuvent rembourser l'investissement dans le système en une seule fois.

10) Pourquoi faut-il un système de surveillance “intégré” plutôt que quelques dispositifs autonomes ?

Le mécanisme de défaillance du transformateur étant complexe, un seul paramètre est souvent à l'origine de l'ambiguïté du diagnostic. Seule une plate-forme complète d'analyse de fusion d'informations multiples permet d'obtenir le diagnostic de défaut et l'évaluation de l'état les plus précis possibles, afin d'éviter les “îlots d'information” et les erreurs d'appréciation.

Pourquoi choisir la solution de surveillance de l'état des transformateurs d'Inotera ?

INNOTD (Fuzhou) Sales Co. La société se consacre à la fourniture de solutions d'intelligence transformatrice de bout en bout pour l'industrie de l'énergie.

• Couverture complète des couches perceptivesNous offrons une gamme de services comprenantSpectre de l'huile DGAetAmplificateur local UHFetMesure de la température par fibre optique fluorescenteetAbsorbeur d'humidité intelligent et sans entretienUne gamme complète de capteurs très performants, dont les suivants, permet de détecter l'état du transformateur sans espace mort.
• Plate-forme de diagnostic intelligente et avancéeNotre plateforme de système intègre non seulement tous les algorithmes de diagnostic standard, mais elle intègre également le système de gestion de l'information que nous avons développé nous-mêmes, à savoir le système de gestion de l'information.Moteur de diagnostic par fusion d'informations multiplesrépondre en chantantModèle d'évaluation de l'indice de santé (IH)qui peuvent fournir des informations approfondies au-delà d'un seul appareil.
• Excellentes capacités d'intégration des systèmesNous fournissons une plate-forme unifiée et ouverte, et non un patchwork de systèmes distincts. Le système prend en charge une large gamme de protocoles de communication standard et peut être facilement intégré à votre système SCADA ou de gestion des actifs existant.
• Expérience approfondie en tant qu'expert du secteurNotre équipe n'est pas seulement un fournisseur d'équipement, mais aussi votre consultant en diagnostic. Nous fournissons des services allant de la conception, l'installation et la mise en œuvre de la solution à l'analyse continue des données et aux rapports de diagnostic afin de garantir que vous puissiez maximiser la valeur de votre système.

Choisir Inotera, c'est choisir un écosystème complet, intelligent et fiable pour la détection et le diagnostic de l'état des transformateurs.

Le contenu de cet article n'est qu'une science technique générale et ne représente pas les performances et les spécifications d'un produit spécifique de notre société. Pour des informations détaillées sur les produits, des solutions et des devis, n'hésitez pas à nous contacter pour...].

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