Come si realizza una piattaforma integrata di monitoraggio online delle sottostazioni elettriche? Dal monitoraggio puntuale all’integrazione di sistema

• Dai silos di dati a una piattaforma unificata: Nel settore del monitoraggio online dei trasformatori esiste da tempo un punto critico: i vari sottosistemi di monitoraggio — cromatografia dell’olio, scariche parziali, temperatura, nucleo ferroso, vibrazioni e così via — funzionano in modo indipendente e dispongono di back-end separati, creando una serie di “silos” di dati. Il personale addetto alla manutenzione e alla gestione deve passare da un sistema all’altro per visualizzare i dati. Il valore fondamentale della piattaforma di monitoraggio integrata consiste proprio nell’abbattere queste “silos”, riunendo tutti i dati di monitoraggio su un’unica piattaforma unificata
• Strategia di sviluppo graduale: La realizzazione di una piattaforma integrata non richiede che tutto sia completato in un’unica fase. La prassi migliore consiste nel creare innanzitutto la struttura della piattaforma e il bus dati, per poi integrare gradualmente i vari sottosistemi di monitoraggio. In questo modo si evitano sia investimenti iniziali eccessivi, sia la necessità di ricostruire da zero la piattaforma in caso di future modifiche ai sottosistemi.
• L'integrazione dei dati è fondamentale: La piattaforma non si limita a visualizzare i dati dei vari sottosistemi affiancati. Il vero valore risiede nell'integrazione dei dati: l'analisi correlata dei dati provenienti da diverse dimensioni di monitoraggio, sia nel tempo che nello spazio, consente di giungere a conclusioni diagnostiche più accurate rispetto a quelle ottenute considerando una singola dimensione.

1. Architettura a livelli della piattaforma

1.1 Livello di percezione——Sensori e unità di acquisizione di vario tipo, installati sul corpo del trasformatore e all’interno dei quadri elettrici. Hanno il compito di convertire le grandezze fisiche in segnali elettrici e di digitalizzarle. I sensori del livello di percezione sono di vario tipo: sensori di gas nell’olio, sensori di scariche parziali a ultrasuoni e ad alta frequenza, sensori di temperatura PT100 e a fibra ottica, trasformatori di corrente a flusso magnetico zero, sensori di accelerazione delle vibrazioni, ecc.

1.2 Livello di rete——I bus dati e le reti di comunicazione raccolgono i dati dal livello di percezione e li trasmettono al livello della piattaforma. Tra i protocolli di comunicazione più diffusi figurano Modbus RTU/TCP e IEC 61850. Per le nuove stazioni si raccomanda di adottare direttamente lo standard IEC 61850, mentre per l’ammodernamento delle stazioni esistenti è possibile utilizzare Modbus per garantire la compatibilità con le apparecchiature già in uso.

1.3 Livello della piattaforma——Livello centrale di elaborazione dei dati, responsabile dell'archiviazione, della pre-elaborazione, dell'analisi delle tendenze e della diagnosi integrata multidimensionale dei dati. Il livello della piattaforma costituisce il centro nevralgico del sistema di monitoraggio integrato, trasformando i dati grezzi in informazioni diagnostiche utilizzabili dal personale addetto alla gestione e alla manutenzione.

1.4 Livello applicativo——Interfaccia di visualizzazione e interazione con l'utente. Comprende schermi di visualizzazione di grandi dimensioni, gestione degli allarmi, rapporti diagnostici, suggerimenti per la manutenzione e notifiche su dispositivi mobili. Il livello applicativo determina l'esperienza d'uso e l'efficienza del personale addetto alla gestione e alla manutenzione del sistema.

2. Percorso di realizzazione per fasi

2.1 Primo passo——Realizzare la struttura di base della piattaforma e il bus dati, definendo gli standard dei protocolli di comunicazione. Lo scopo di questa fase è stabilire specifiche tecniche unificate per l'integrazione dei sottosistemi successivi.

2.2 Secondo passo——Collegamento ai sottosistemi di monitoraggio esistenti. Se i sistemi esistenti supportano i protocolli standard, effettuare il collegamento direttamente tramite il bus dati. In caso contrario, valutare se sia necessario aggiungere un gateway di comunicazione.

2.3 Terzo passo——I nuovi sottosistemi di monitoraggio vengono integrati secondo standard uniformi. A questo punto, le specifiche delle interfacce della piattaforma sono ormai consolidate, con una notevole riduzione dei costi e dei tempi di integrazione dei nuovi sottosistemi.

2.4 Quarto passo——Implementazione di applicazioni avanzate. Una volta che i dati avranno raggiunto una certa mole, si introdurranno algoritmi di diagnosi integrata, modelli di valutazione dello stato delle apparecchiature e funzioni di supporto alle decisioni relative alla manutenzione.

3. Domande frequenti

3.1 Domanda: Come si integra un sistema già esistente?

Risposta: Se il sistema esistente supporta i protocolli Modbus o IEC 61850, è sufficiente collegarlo alla piattaforma tramite il bus dati. I sistemi più datati che non supportano i protocolli standard potrebbero richiedere l’aggiunta di un gateway di comunicazione per la conversione dei protocolli. Nel caso di sistemi troppo obsoleti, la sostituzione diretta potrebbe risultare più economica rispetto alla loro conversione.

3.2 Domanda: La piattaforma ha bisogno dell'intelligenza artificiale?

Risposta: La gestione di base degli allarmi e l'analisi delle tendenze possono essere realizzate tramite il motore a regole, senza bisogno dell'IA. L'introduzione dell'IA e dell'apprendimento automatico può migliorare la capacità di riconoscimento dei modelli di guasto complessi, ma non è un requisito indispensabile per l'avvio della piattaforma. È opportuno innanzitutto uniformare la gestione dei dati; l'IA potrà essere introdotta gradualmente in un secondo momento.

3.3 Domanda: È possibile integrare sottosistemi di produttori diversi nella stessa piattaforma?

Risposta: Tecnicamente è possibile, purché entrambi supportino i protocolli di comunicazione standard. Tuttavia, durante la fase di messa a punto delle interfacce potrebbe essere necessario un maggiore coordinamento. Nella scelta del fornitore della piattaforma, è importante valutare la sua capacità di integrazione con sistemi di terze parti e la sua esperienza in materia.

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