Monitoraggio del carico del trasformatore

Analisi delle specifiche tecniche e delle applicazioni dei monitor di carico dei trasformatori

Parte I: Definizione e posizionamento delle apparecchiature nella rete di distribuzione

I monitor di carico dei trasformatori, noti anche come monitor di distribuzioneMonitoraggio dei trasformatoriTerminal (TTU), è un tipo di apparecchiatura intelligente per l'acquisizione e l'elaborazione dei dati, appositamente installata sul lato secondario dei trasformatori di distribuzione a bassa tensione. Fornisce un supporto di base per il sistema di automazione della distribuzione, il sistema di gestione della rete di distribuzione (DMS) e il sistema di misurazione del marketing attraverso la misurazione in tempo reale ad alta precisione e ad alta frequenza dei parametri elettrici chiave del funzionamento del trasformatore. L'apparecchio è un dispositivo di rilevamento finale fondamentale per la realizzazione di una conoscenza completa dello stato della rete di distribuzione, per migliorare l'efficienza del funzionamento e della manutenzione e per perfezionare il livello di gestione degli asset.

Parte II: Necessità tecnica e obiettivi fondamentali del monitoraggio

Il monitoraggio continuo del carico dei trasformatori di distribuzione è stato progettato per risolvere la cecità dei dati del modello tradizionale di O&M e i suoi obiettivi tecnici principali includono:

1. Gestione del fattore di carico e del sovraccarico: Acquisizione in tempo reale della potenza apparente del trasformatore e della corrente trifase e calcolo del rapporto di carico. Gli allarmi di carico pesante e di sovraccarico vengono eseguiti mediante l'impostazione di soglie, fornendo una base decisionale per prevenire l'accumulo di stress termico, l'invecchiamento accelerato dell'isolamento e i potenziali guasti alle apparecchiature causati dal funzionamento in sovraccarico a lungo termine.

2. Analisi dello squilibrio trifase: Monitora continuamente i dati di corrente, tensione e potenza trifase per calcolare con precisione lo squilibrio di corrente. La quantificazione della condizione di squilibrio aiuta il personale di O&M a effettuare le regolazioni del carico per ridurre le perdite aggiuntive del trasformatore, le correnti di sequenza zero eccessive e i rischi per la sicurezza della linea neutra causati dallo squilibrio.

3. Valutazione dei parametri di qualità dell'energia: Vengono misurate la deviazione di tensione, la deviazione di frequenza e lo squilibrio di tensione trifase e vengono analizzate le armoniche sia di tensione che di corrente (in genere dalla seconda alla trentunesima) per calcolare la distorsione armonica totale (THD). Ciò fornisce un indicatore quantitativo per valutare il grado di inquinamento della rete da parte dei carichi collegati e diagnosticare il funzionamento anomalo delle apparecchiature.

4. Calcolo snello della perdita di linea per le stazioni: Misurando con alta precisione la potenza attiva totale all'uscita del trasformatore e confrontandola con i dati di potenza totale di tutte le apparecchiature di misurazione lato utente nell'area della stazione, è possibile separare e analizzare con precisione la perdita di linea totale, tecnica e non tecnica nell'area della stazione.

5. Valutazione dell'efficacia delle risorse: Analizzando i profili di carico storici e identificando i trasformatori che hanno funzionato a bassi fattori di carico (ad es. <30%) per un lungo periodo di tempo, si forniscono dati per l'analisi del funzionamento economico e la sostituzione ottimale delle apparecchiature (ad es. cambio di capacità) nella rete di distribuzione.

Parte III: Composizione del sistema e principio di funzionamento

Il monitor di carico del trasformatore è fisicamente strutturato come un terminale compatto con funzioni integrate di misura, calcolo, comunicazione e alimentazione.

1. Modulo di rilevamento delle misure:

   • Misura attuale: I trasformatori di corrente (TA) esterni open-ended o core-piercing sono utilizzati per acquisire in modo non intrusivo i segnali di corrente secondaria delle tre fasi (A/B/C) e del conduttore neutro (N). La scelta della classe di precisione e dell'intervallo del TA è un prerequisito per garantire l'accuratezza della misura.

   • Misura della tensione: I segnali di tensione trifase vengono raccolti direttamente dai pali di uscita a bassa tensione del trasformatore o dalla sbarra collettrice per mezzo di speciali terminali di sicurezza.

   • Misura della temperatura: Un sensore di temperatura digitale esterno (ad es. DS18B20), che si inserisce saldamente sulla superficie della cassa del trasformatore, viene utilizzato per monitorare la temperatura di esercizio del corpo.

2. Modulo di elaborazione e memorizzazione dei dati: Adotta un microcontrollore (MCU) a 32 bit di livello industriale come processore principale. È responsabile della conversione analogico-digitale (A/D) ad alta velocità dei segnali analogici raccolti sul front-end e del calcolo in tempo reale di decine di parametri elettrici come tensione, corrente RMS, potenza, fattore di potenza, componenti armoniche, ecc. basati su algoritmi di power science. La memoria non volatile incorporata (ad esempio, la Flash) viene utilizzata per memorizzare i dati storici, le registrazioni degli eventi e le informazioni di configurazione del dispositivo.

3. Modulo di comunicazione: Il modulo di comunicazione wireless di livello industriale incorporato (ad es. GPRS/4G/NB-IoT) o il modulo Power Line Carrier (PLC), che segue lo stack di protocollo TCP/IP standard o lo standard industriale (ad es. DL/T645), è responsabile della comunicazione bidirezionale dei dati con il sistema master backend.

4. Modulo di alimentazione: Progettato come alimentatore switching con ingresso ad ampia tensione, ottiene l'alimentazione operativa direttamente dalla linea trifase A/B/C in prova senza alimentazione ausiliaria esterna, con elevata affidabilità e adattabilità ambientale.

Parte IV: Elenco dei parametri di monitoraggio principali

Parte V: Specifiche tecniche fondamentali

Parte VI: Domande tecniche frequenti (FAQ)

D1: Qual è la differenza tecnica essenziale tra questo dispositivo e un contatore di energia gateway per la misurazione?
Risposta: C'è una differenza fondamentale tra i due in termini di obiettivi progettuali e focus funzionale. Il cuore del contatore di energia gateway èregolamento commercialeTutti sono stati progettati con l'obiettivo primario di garantire i massimi livelli di accuratezza metrologica, manomissione dei dati e conformità legale. Il cuore del Transformer Load Monitor è costituito daMonitoraggio e diagnostica operativaIl vantaggio è quello di fornire ricchi parametri di processo in tempo reale, analisi della qualità dell'energia, allarmi di eventi e funzioni di comunicazione flessibili per servire il funzionamento, la manutenzione e la gestione delle reti elettriche.

D2: L'installazione di trasformatori di corrente (TA) aperti influisce sull'accuratezza della misura?
Risposta: I TA aperti sono progettati per facilitare l'installazione con carica elettrica e la loro precisione è leggermente inferiore a quella dei TA chiusi dello stesso grado, ma gli attuali TA aperti di alta qualità (ad esempio, con nuclei in lega di pomo) sono in grado di raggiungere una precisione di grado 0,5 o addirittura superiore. Durante l'installazione, assicurarsi che le superfici di contatto delle ganasce del TA siano pulite, ben chiuse e prive di vuoti d'aria è un'operazione fondamentale per garantire il raggiungimento della precisione nominale.

D3: Qual è la strategia di comunicazione dei dati per i terminali di monitoraggio? Come bilanciare i costi in tempo reale e di comunicazione?
Risposta: Le politiche di reporting dei dati sono generalmente configurabili. Il sistema supporta diverse modalità: a) Segnalazione temporizzataSegnalazione dei dati di congelamento a intervalli prestabiliti (ad esempio, ogni 15 minuti); b) Segnalazione di eventiSegnalazione immediata di eventi quali superamenti e allarmi quando si verificano; c) sondaggio on-lineIl master può richiedere attivamente i dati in tempo reale in qualsiasi momento. Utilizzando una combinazione di queste modalità, la frequenza dei rapporti periodici sui dati può essere ragionevolmente controllata con la premessa di garantire la natura in tempo reale degli eventi critici, ottimizzando così il costo del traffico delle comunicazioni wireless.

D4. Come si integra il dispositivo con il master di automazione della distribuzione o la piattaforma cloud?
Risposta: L'integrazione si ottiene principalmente attraverso protocolli di comunicazione standardizzati. Il terminale di monitoraggio, in quanto front-end della raccolta dati, incapsula i dati in messaggi conformi a protocolli quali Modbus, DL/T 645 o IEC 60870-5-104 e li invia alla stazione master o al gateway dati della piattaforma tramite canali wireless o cablati. Il servizio di parsing del protocollo sul lato della piattaforma è responsabile della ricezione e del parsing dei telegrammi e della memorizzazione dei dati nel database in tempo reale/storico per le applicazioni di livello superiore (ad esempio, SCADA, DMS) che possono essere richiamate, visualizzate e analizzate.