Monitoraggio dell'ampiezza locale del trasformatore

发布时间：IL SUO NOME È UN'ALTRA COSA.16 settembre 2025 08:24:36

  1. La scarica parziale del trasformatore (definita “scarica locale”) si riferisce al mezzo isolante interno del trasformatore sotto l'azione del campo elettrico, l'area locale del fenomeno di scarica non penetrante, questa scarica non causerà immediatamente la rottura dell'isolamento, ma l'esistenza a lungo termine dell'isolamento continuerà a deteriorare il materiale isolante e, in ultima analisi, può portare a gravi guasti dell'isolamento, quindi il monitoraggio della scarica locale è per proteggere il trasformatore. Pertanto, il monitoraggio delle scariche locali è l'anello centrale per garantire la sicurezza dell'isolamento dei trasformatori.​
  1. Il principio fondamentale del monitoraggio della scarica del trasformatore è quello di catturare tutti i tipi di segnali fisici generati nel processo di scarica attraverso speciali sensori; questi segnali comprendono segnali elettrici (come la corrente ad impulsi, le onde elettromagnetiche ad altissima frequenza), segnali acustici (come gli ultrasuoni) e segnali ottici, ecc.​
  1. Il metodo della corrente pulsata è una tecnologia di rilevamento del segnale elettrico comunemente utilizzata nel monitoraggio della scarica locale del trasformatore, che raccoglie il segnale di corrente pulsata generato dalla scarica locale collegando una speciale impedenza di rilevamento in serie a entrambe le estremità del circuito o dell'avvolgimento a terra del trasformatore. Questo metodo può riflettere direttamente la dimensione della carica della scarica locale e la sensibilità di misura è elevata; è una delle tecnologie mainstream del monitoraggio precoce della scarica locale, ampiamente utilizzata nei test di fabbrica dei trasformatori e nel rilevamento offline sul campo, e ora anche gradualmente integrata nel sistema di monitoraggio online.​
  1. La tecnologia di monitoraggio UHF mira a rilevare l'onda elettromagnetica UHF generata nel processo di scarica localizzata (la frequenza è solitamente compresa tra 300MHz e 3GHz). Quando la scarica localizzata si verifica all'interno del trasformatore, sarà accompagnata da radiazioni elettromagnetiche ad alta frequenza, e i sensori UHF possono catturare questi segnali attraverso la finestra speciale sulla parete del serbatoio o la via incorporata. Questa tecnologia ha il vantaggio di possedere una forte capacità anti-interferenza, di evitare efficacemente l'influenza delle interferenze a frequenza industriale e di altri segnali di interferenza a bassa frequenza nella rete elettrica e di localizzare con precisione la posizione della scarica locale.​
  1. La tecnologia di monitoraggio a ultrasuoni si concentra sul segnale ultrasonico formato dalla vibrazione meccanica generata dalla scarica locale (la frequenza è generalmente compresa tra 20kHz e 200kHz); i sensori a ultrasuoni sono solitamente installati nella parete esterna del serbatoio del trasformatore e il monitoraggio è realizzato attraverso la ricezione dei segnali di vibrazione a ultrasuoni innescati dalla scarica locale. Poiché le onde ultrasoniche si propagano nei mezzi solidi quando l'attenuazione è più rapida, questa tecnologia consente di ottenere un migliore posizionamento spaziale della scarica locale e, se utilizzata in combinazione con la tecnologia di monitoraggio dei segnali elettrici, può migliorare notevolmente l'accuratezza del giudizio sulla scarica locale.​
  1. L'elaborazione del segnale del sistema di monitoraggio della scarica locale del trasformatore è fondamentale, il segnale originale raccolto è spesso mescolato con un gran numero di segnali di interferenza, come le interferenze elettromagnetiche esterne, il rumore delle vibrazioni delle apparecchiature, ecc. Pertanto, è necessario rimuovere le interferenze mediante tecniche di filtraggio (come il filtraggio digitale, il filtraggio adattivo), quindi utilizzare l'amplificazione del segnale, gli algoritmi di riconoscimento della forma d'onda, per estrarre i parametri caratteristici del segnale di scarica locale (come l'ampiezza dell'impulso, il tempo di salita, la frequenza di ripetizione), al fine di gettare le basi per le analisi successive.​
  1. Il riconoscimento dei segnali di scarica locale è una tecnologia chiave per determinare il tipo di scarica locale e i diversi tipi di scarica locale (ad esempio, scarica lungo la superficie dell'isolamento, scarica a traferro, scarica a corona) corrispondono a diverse caratteristiche del segnale. Il sistema di monitoraggio crea una libreria di caratteristiche del segnale di scarica locale e adotta algoritmi intelligenti come l'apprendimento automatico e la rete neurale per abbinare e identificare le caratteristiche del segnale estratto, in modo da determinare i tipi specifici di scariche locali e aiutare il personale addetto al funzionamento e alla manutenzione ad analizzare le cause principali dei guasti.​
  1. La sensibilità del monitoraggio delle scariche locali dei trasformatori influisce direttamente sulla tempestività dell'avviso di guasto e un sistema di monitoraggio di alta qualità deve essere in grado di rilevare i segnali di scarica locale con una carica inferiore a decine di picocurie (pC). Per migliorare la sensibilità, oltre alla scelta di sensori ad alta precisione, è necessario ottimizzare il percorso di trasmissione del segnale per ridurne l'attenuazione e utilizzare un modulo di acquisizione del segnale a basso rumore per ridurre l'impatto del rumore del sistema sui risultati del monitoraggio.​
  1. La funzione di localizzazione della scarica locale è una parte importante del monitoraggio della scarica locale del trasformatore; per i trasformatori di potenza di grandi dimensioni, la determinazione accurata della posizione della scarica locale può ridurre significativamente i tempi di risoluzione dei problemi. Attualmente, i metodi di posizionamento comunemente utilizzati includono il metodo di posizionamento della differenza di tempo (attraverso la differenza di tempo tra i segnali ricevuti da più sensori per calcolare la posizione della scarica locale), il metodo di posizionamento del confronto di ampiezza (in base alla differenza di ampiezza tra i segnali ricevuti da diversi sensori per determinare l'area di scarica locale), e alcuni dei sistemi avanzati sono anche combinati con la tecnologia di modellazione tridimensionale per ottenere la visualizzazione della posizione della scarica locale.​
  1. Il sistema di monitoraggio in linea della scarica locale è in grado di monitorare ininterrottamente per 24 ore lo stato della scarica locale del trasformatore; il sistema è composto da due parti: l'unità di monitoraggio in loco e il centro di analisi in background. L'unità di monitoraggio in loco è responsabile dell'acquisizione del segnale e dell'elaborazione preliminare e trasmette i dati al backstage tramite comunicazione cablata o wireless, mentre il centro di analisi del backstage esegue un'analisi approfondita dei dati, genera il rapporto di monitoraggio e invia il messaggio di allarme quando la scarica locale è anormale, applicabile alle apparecchiature del trasformatore principale di importanti sottostazioni.​
  1. L'apparecchiatura di monitoraggio LD portatile presenta il vantaggio di un'elevata flessibilità ed è adatta all'ispezione periodica del trasformatore, all'indagine sui guasti e ad altri scenari. Di dimensioni compatte e facile da trasportare, l'apparecchiatura può essere dotata di sensori installati temporaneamente per raccogliere segnali di scarica locale, con uno speciale software di analisi per ottenere l'elaborazione dei dati e la diagnosi in loco, in grado di determinare rapidamente se il trasformatore ha problemi di scarica locale, per il funzionamento e il personale di manutenzione per fornire un supporto decisionale immediato.​
  1. La progettazione anti-interferenza del sistema di monitoraggio delle scariche locali è fondamentale per garantire l'affidabilità dei dati di monitoraggio. Nell'ambiente operativo del sistema di alimentazione sono presenti numerose interferenze elettromagnetiche, come le interferenze corona delle linee ad alta tensione e le radiazioni elettromagnetiche provenienti dalle apparecchiature vicine. Per questo motivo, il sistema deve adottare diverse misure anti-interferenza, tra cui la progettazione della schermatura dei sensori, la schermatura e la messa a terra del cavo di trasmissione del segnale, la progettazione della compatibilità elettromagnetica del collegamento di acquisizione dei dati, nonché il livello software dell'algoritmo di identificazione e rifiuto dei segnali di interferenza.​
  1. L'analisi delle tendenze dei dati di monitoraggio della scarica locale può fornire una base a lungo termine per la valutazione dello stato di isolamento del trasformatore, attraverso un periodo di tempo (ad esempio mesi, anni) di monitoraggio dei dati di scarica locale, l'analisi della carica di scarica locale, della frequenza e di altri parametri della tendenza. Se i parametri di scarica locale sono stabili, significa che le prestazioni di isolamento del trasformatore sono buone; se i parametri sembrano continuare a salire o subire cambiamenti improvvisi, indica che l'isolamento potrebbe subire un deterioramento accelerato e che è necessario adottare misure di intervento tempestive.​
  1. L'applicazione sinergica del monitoraggio delle scariche locali e di altre tecniche di monitoraggio può migliorare la completezza della valutazione delle condizioni del trasformatore; ad esempio, la combinazione del monitoraggio delle scariche locali e del monitoraggio dei gas nell'olio, quando si verifica una scarica locale, l'olio del trasformatore può produrre gas caratteristici (come idrogeno, acetilene), i due tipi di dati di monitoraggio si corroborano a vicenda e si può giudicare più accuratamente il tipo di guasti e la gravità dei guasti; l'applicazione sinergica del monitoraggio con la temperatura può essere utilizzata per capire se la scarica locale è accompagnata dal fenomeno del surriscaldamento locale. Inoltre, con il monitoraggio della temperatura, è possibile sapere se la scarica locale è accompagnata dal fenomeno del surriscaldamento locale e cogliere ulteriormente la tendenza allo sviluppo del guasto.​
  1. L'impostazione della soglia di allarme del sistema di monitoraggio della scarica locale deve essere configurata individualmente in base al modello di trasformatore, agli anni di funzionamento, al livello di tensione e ad altri fattori; una soglia troppo alta può portare a mancati allarmi (mancando i primi guasti della scarica locale), una soglia troppo bassa può portare a falsi allarmi (aumentando i costi inutili di funzionamento e manutenzione). Di solito è necessario combinare i dati dei test di fabbrica del trasformatore, i dati storici di funzionamento e gli standard e le norme pertinenti, per sviluppare una strategia di allarme scientifica e ragionevole; parte del sistema intelligente può anche regolare automaticamente la soglia in base alle condizioni operative.​
  1. La calibrazione regolare del sistema di monitoraggio delle radiazioni locali è una misura necessaria per salvaguardare l'accuratezza del monitoraggio, poiché le prestazioni dei sensori e l'accuratezza del modulo di acquisizione del segnale possono cambiare con il passare del tempo. Pertanto, è necessario calibrare regolarmente il sistema con una sorgente di segnale di radiazione locale standard in conformità con gli standard pertinenti per verificare la sensibilità dei sensori, l'integrità del collegamento di trasmissione del segnale e l'accuratezza degli algoritmi di elaborazione dei dati, in modo da garantire la credibilità dei dati di monitoraggio.​
  1. Per i trasformatori più vecchi, il monitoraggio delle scariche locali è di maggiore importanza. Il materiale isolante del vecchio trasformatore è entrato nella fase di invecchiamento, la probabilità di scarica locale è relativamente alta e la velocità di sviluppo del guasto può essere più rapida. Installando il sistema di monitoraggio delle scariche locali, è possibile cogliere in tempo reale il processo di deterioramento dell'isolamento e pianificare in anticipo la manutenzione o la sostituzione, in modo da evitare l'arresto del trasformatore a causa del guasto dell'isolamento e garantire la continuità dell'alimentazione.​
  1. Il sistema di monitoraggio della scarica locale svolge un ruolo importante nella costruzione della smart grid, in quanto componente chiave del monitoraggio delle condizioni delle apparecchiature elettriche; i suoi dati di monitoraggio possono essere collegati al sistema di automazione integrato della sottostazione o al centro di dispacciamento regionale dell'energia per ottenere il monitoraggio remoto e la gestione centralizzata dello stato del trasformatore. Il centro di dispacciamento può coordinare le risorse per il funzionamento e la manutenzione in base ai dati di scarico locali di più trasformatori, per migliorare il livello generale di funzionamento e manutenzione intelligente della rete elettrica.​
  1. Il trend di sviluppo della tecnologia di monitoraggio della scarica locale presenta caratteristiche intelligenti e integrate: da un lato, l'applicazione di algoritmi di intelligenza artificiale nell'analisi dei segnali di scarica locale continua ad approfondire, come il modello di riconoscimento del segnale di scarica locale basato sul deep learning, che può migliorare ulteriormente l'accuratezza del giudizio sul tipo di scarica locale; dall'altro, il modulo di monitoraggio della scarica locale è stato gradualmente integrato con le altre funzioni di monitoraggio del trasformatore (ad esempio, il monitoraggio della temperatura e delle vibrazioni) per formare un monitoraggio integrato di multi-parametri. Dall'altro lato, il modulo di monitoraggio della scarica locale è stato gradualmente integrato con altre funzioni di monitoraggio del trasformatore (come il monitoraggio della temperatura e delle vibrazioni) per formare un terminale di monitoraggio integrato multiparametrico, che riduce lo spazio e il costo di installazione delle apparecchiature e migliora l'efficienza complessiva del sistema.​
  1. La gestione del funzionamento e della manutenzione del sistema di monitoraggio degli scarichi locali deve stabilire un sistema perfetto, che comprenda il backup regolare dei dati, l'ispezione delle apparecchiature e le procedure di gestione dei guasti. Il personale addetto al funzionamento e alla manutenzione deve conoscere il principio di funzionamento e il metodo operativo del sistema ed essere in grado di gestire i guasti del sistema di monitoraggio stesso (come il guasto del sensore, l'interruzione della comunicazione), per assicurare che il sistema continui a funzionare in modo stabile e fornire una forte garanzia per il funzionamento sicuro e affidabile del trasformatore.