Introduzione al sistema di monitoraggio online dei trasformatori

I. Parametri di monitoraggio del sistema principale e moduli di monitoraggio corrispondenti

II. Architettura complessiva del sistema

1. Livello di percezione (livello di acquisizione dei dati)

• componente centraleVari tipi di sensori specializzati, unità di acquisizione dati (DAU).
  • Esempi: sensori di gas disciolti nell'olio (ad es. semiconduttori, spettroscopia a infrarossi), sensori di scarica parziale (ad es. sensori di corrente ad alta frequenza HFCT, sensori a ultrasuoni), sensori di temperatura dell'olio (resistenze al platino PT100), sensori di corrente di terra (bobine Roche).
• funzionalitàContatto diretto o vicinanza al trasformatore, conversione di “grandezze fisiche/chimiche” (ad es. concentrazione di gas, temperatura, corrente) in “segnali elettrici” (analogici o digitali), filtraggio preliminare, amplificazione e pre-elaborazione dei dati per ridurre le interferenze.

2. Livello di trasporto (livello di comunicazione dei dati)

• componente centraleModuli di comunicazione (ad es. 4G/5G, LoRa, Ethernet, fibra ottica), gateway di dati.
• Selezione del metodo di trasmissione：
  • Brevi distanze all'interno della sottostazione: la priorità viene data afibra(elevata resistenza alle interferenze elettromagnetiche e alte velocità di trasmissione) o Ethernet industriale;
  • Aree remote/trasformatori decentrati: con4G/5G o LoRa(Trasmissione senza fili, nessun cablaggio necessario, ampia copertura);
• funzionalitàIl sistema è progettato per trasmettere i dati di monitoraggio dallo strato sensoriale allo strato superiore della piattaforma di analisi in modo “sicuro e in tempo reale”, supportando al contempo il controllo inverso (ad esempio, la calibrazione remota dei sensori, l'avvio del campionamento).

3. Livello applicativo (elaborazione dei dati e livello di presentazione)

• componente centraleMonitoraggio mainframe, piattaforma cloud, software di analisi dei dati, interfaccia uomo-macchina (HMI).
• funzionalità di base：
  1. archiviazione dei datiMemorizza i dati di monitoraggio storici (in genere conservati per 1-3 anni) e supporta l'interrogazione, l'esportazione e la tracciabilità;
  2. analisi dei datiIdentificazione automatica delle anomalie attraverso il “Metodo del giudizio di soglia”, il “Metodo dell'analisi delle tendenze” e i “Modelli di risoluzione dei problemi” (ad esempio, il Metodo del triplo rapporto IEC, il Metodo del triangolo di David);
     • Esempio: se la concentrazione di C₂H₂ nell'olio aumenta improvvisamente (superando il valore di soglia di 1μL/L), il sistema determina l'esistenza di un guasto di scarica ad arco;
  3. Avvisi e segnalazioniNotifica al personale O&M delle anomalie tramite “allarme sonoro e luminoso (locale), SMS / APP push (remoto), finestra pop-up del centro di monitoraggio”, ecc. “(parametro che supera lo standard);
  4. VisualizzazioneAttraverso il cruscotto, le curve (come la curva di variazione della temperatura dell'olio, il grafico dell'andamento della concentrazione di gas), le icone di stato dell'apparecchiatura, presentano in modo intuitivo lo stato di salute del trasformatore, supportando il personale addetto al funzionamento e alla manutenzione nella visualizzazione a distanza.

III. Punti chiave per l'installazione del sistema

1. Preparazione pre-installazione

• Riconciliazione della selezione delle attrezzatureVerificare che le specifiche dei sensori e dei moduli di comunicazione corrispondano al trasformatore (ad esempio, il sensore gas-olio deve essere compatibile con il tipo di olio del trasformatore e l'intervallo del sensore di temperatura deve essere compreso tra - 40 e 120°C);
• indagine in locoConfermare la posizione dei terminali del trasformatore, delle porte di prelievo dell'olio (punti di raccolta dei campioni d'olio) e dei terminali di messa a terra, evitare forti fonti di interferenza elettromagnetica (ad es. sbarre, scaricatori di sovratensione) e pianificare la direzione dei sensori e dei cavi;
• misura di sicurezzaGestire il “biglietto di lavoro” della sottostazione, controllare l'alimentazione dopo l'interruzione della corrente, appendere il cavo di messa a terra e assicurarsi che l'installatore sia isolato e protetto (guanti isolati, scarpe isolate).

2. Esempio di installazione del modulo centrale

3. Messa in servizio post-installazione

• Calibrazione del segnaleCalibrare il sensore con una sorgente di segnale standard (ad esempio, gas standard, corrente standard) per garantire che l'errore rientri nell'intervallo consentito (ad esempio, errore di concentrazione del gas ≤ ±51 TP3T);
• test di comunicazioneSimulare la trasmissione dei dati e verificare la perdita di pacchetti e il ritardo (ritardo ≤ 10s);
• Test di collegamentoImpostare artificialmente il “segnale analogico di superamento” per verificare se la funzione di allarme viene attivata normalmente (ad esempio, SMS push, allarme sonoro e luminoso).

IV. Uso quotidiano, funzionamento e manutenzione del sistema

1. Ispezioni giornaliere (1 a settimana)

• Ispezione localeCercare perdite d'olio e sensori allentati, spie di ingresso normali (nessuna spia di guasto accesa) e cavi rotti;
• visione remotaControllare se i dati in tempo reale sono normali (ad es. la temperatura dell'olio corrisponde alla temperatura ambiente, non ci sono allarmi anomali) e se la memorizzazione dei dati storici è completa attraverso la piattaforma.

2. Manutenzione periodica (ogni 3-6 mesi)

• Calibrazione del sensoreI sensori di gas in olio devono essere calibrati con “gas standard” (per evitare derive) e i sensori a scarica parziale devono essere ricalibrati per la sensibilità;
• confronto tra i campioni di olioConfrontare la concentrazione di gas nell'olio monitorata online con i risultati offline in laboratorio. Se la deviazione è troppo grande (ad esempio, più di 10%), è necessario indagare sui problemi del sensore o delle tubazioni;
• Pulizia e fissaggioPulire le superfici del sensore e del gateway dalla polvere e stringere i connettori dei cavi (per evitare che l'allentamento possa causare l'interruzione del segnale);
• manutenzione del softwareAggiornare la versione del software di analisi e aggiornare il modello diagnostico dei guasti (ad esempio, aggiungere algoritmi standard del settore).

3. Risoluzione dei problemi (subito dopo l'allarme)

• Passo 1: confermare l'autenticità dell'allarmeRisoluzione dei problemi relativi ai “falsi allarmi” (ad esempio, guasto del sensore, interruzione della comunicazione), che possono essere verificati mediante un'ispezione in loco o il riavvio del dispositivo;
• Fase 2: Individuazione del guastoSe si tratta di un allarme reale, combinato con un giudizio globale multiparametrico (ad esempio, “C₂H₂ elevata + scarica locale aumentata”, la probabilità è un cortocircuito dell'avvolgimento);
• Fase 3: Smaltimento e registrazioneAvvisare il personale di manutenzione per la manutenzione in loco e, dopo la risoluzione dei problemi, registrare il processo di smaltimento nel sistema per aggiornare il fascicolo sanitario dell'apparecchiatura.

V. Valori e considerazioni sull'applicazione del sistema

1. Valori fondamentali

• prevenzione degli incidentiRilevamento precoce di guasti latenti (ad esempio, surriscaldamento localizzato) per evitare l'incendio o l'esplosione del trasformatore e ridurre le perdite di interruzione;
• ridurre i costi e aumentare l'efficienzaSostituisce i tradizionali “test periodici offline” (ad esempio, il prelievo di campioni di olio in laboratorio ogni 6 mesi), riducendo i costi di manodopera e prolungando gli intervalli di manutenzione;
• Supporto datiAccumulare dati operativi a lungo termine per fornire una base per la “manutenzione delle condizioni” dei trasformatori (invece della manutenzione a ciclo fisso) e ottimizzare le strategie di funzionamento e manutenzione.

2. Attenzione

• Nessun sostituto per i test offlineIl monitoraggio online è uno “strumento di monitoraggio in tempo reale” che deve essere integrato da test offline (ad es. perdita dielettrica, test di resistenza alla tensione) ogni 1-2 anni;
• design anti-interferenzaL'ambiente elettromagnetico della sottostazione è complesso ed è necessario fare un buon lavoro di schermatura e messa a terra dei cavi (messa a terra single-ended) durante l'installazione per evitare la distorsione dei dati causata dalle interferenze elettromagnetiche;
• AdattamentoSelezionare il sensore e la classe di protezione appropriata (ad es. IP65 o superiore) in base alla capacità del trasformatore (ad es. 110kV, 220kV) e all'ambiente operativo (ad es. all'aperto, aree umide).