サーキットブレーカーのオンライン監視

• 中核目標HV/EHVサーキットブレーカの機械的・電気的状態の継続的なリアルタイム監視と評価を実現し、従来の「期間ベース保守（TBM）」モデルから、より効率的で信頼性の高い「状態ベース保守（CBM）」モデルへの移行を目指す。

• モニタリング寸法このシステムは、センサーの多次元ネットワークを使用して、サーキットブレーカーの主要な動作パラメーターを総合的に収集します。主なパラメーターには、動作メカニズムの機械的特性、絶縁媒体（SF6ガスなど）の状態、主回路の導電率、補助回路と制御回路の完全性などが含まれます。

• 技術基盤最新のセンシング技術、高速データ収集、エッジコンピューティング、インテリジェントな診断アルゴリズムに基づき、収集された膨大なデータを分析し、機器の健康状態の特徴量を抽出し、潜在的な故障傾向を予測します。

• システムアーキテクチャフロントエンドのセンサー層、ローカルのデータ収集・処理層、データ伝送を担当するネットワーク層、中央のアプリケーション分析マスター層を含む層状の分散構造が通常採用される。

• 適用値サーキットブレーカーの潜在的な欠陥を早期に警告し、動作拒否や誤作動などの悪質な事故を回避し、メンテナンス戦略を最適化し、全ライフサイクルの運用・メンテナンスコストを削減し、電力網の安全で安定した運用のための重要な技術サポートを提供することに、その中核的価値がある。

I. オンライン・モニタリングの必要性と目的

高圧サーキットブレーカ（HVBC）は、電力系統で最も重要な制御・保護機器であり、その運転状態は電力網全体の安全性に直結している。一方では、良好な状態の機器を不必要に解体してオーバーホールする可能性があり、資源の浪費と新たな欠陥の発生の可能性がある。他方では、2回のメンテナンス・サイクルの間に急激または段階的な劣化を検出することは不可能であり、事故の潜在的な危険性が依然として存在する。

オンライン・サーキット・ブレーカー・モニタリング・システムの基本的な目標は、次のことを達成することである。コンディション・ベース・メンテナンス（CBM）すなわち

1. リアルタイムの状態認識サーキットブレーカーの動作状況を継続的にデータ化し、サーキットブレーカーの "健康指標 "を把握する。

2. 欠陥の早期発見: : 傾向分析と特徴的な体積異常の診断により、断層の萌芽段階で警告を発する。

3. 予定外の操業停止の回避遮断器不作動や誤作動による大規模停電を効果的に防止。

4. O&M決定の最適化:: メンテナンス計画のための正確なデータ基盤を提供し、"メンテナンス・オン・タイム "から "メンテナンス・オン・デマンド "へと移行する。

II.コア・モニタリングの対象と技術原則

包括的なサーキットブレーカ・オンライン監視システムは、通常、以下の主要コンポーネントをカバーしています：

1.機械的特性のオンラインモニタリング
サーキットブレーカの故障の大部分（約801 TP3T）は、機械的な動作機構の欠陥に起因する。

• スイッチングコイル電流の波形解析スイッチングコイルとクロージングコイルの電流波形は、非侵入型のホール電流センサーによって収集されます。波形は、コアの動作、補助スイッチの切り替えなど、多くの重要な時点を含む動作機構の全プロセスの「指紋」である。波形は、特性点時間（例えば吸引時間）と電流振幅を分析することによって正確に計算することができる。波形の特性点時間（例えば、吸引と閉鎖時間）と電流振幅を分析することによって、サーキットブレーカの開閉時間、三相非同時性そして、コアの詰まり、エネルギー貯蔵不足、補助回路の接触不良などの問題があるかどうかを判断する。

• 蓄電モータの状態監視:: エネルギー貯蔵モータの始動電流、運転電流、エネルギー貯蔵時間を監視する。過剰なエネルギー貯蔵時間や異常電流は、通常、潤滑不良や詰まりなど、モーター自体や駆動機構に問題があることを示している。

• 振動と走行挙動のモニタリング機構ボックスや操作レバーに加速度センサーを設置し、運転中の振動信号を取得。この振動信号を時間-周波数領域で分析することにより、部品の緩みやファスナーの外れなどの機械的欠陥を特定することができます。より精密なモニタリングのためには、非接触センサー（レーザー、超音波など）を使用して、主接触のストローク-時間（s-t）曲線を直接測定し、振動信号を得ることができます。クロージング、クロージングスピード、オーバートラベル、リバウンドなどの機械的なパラメータが中心となっている。

2.電気性能のオンライン・モニタリング

• SF6ガス密度とマイクロウォーターモニタリング:

  • 密度モニタリングSF6 サーキットブレーカでは、ガスの絶縁およびアーク消火特性はそのガスに直接依存します。密度圧力は温度の影響を強く受けます）。オンライン密度リレーがSF6ガスの密度を連続的に監視し、アラームしきい値を下回ると漏れの存在を示します。

  • マイクロウォーターモニタリング油中に含まれる微量の水分はSF6の絶縁を劣化させ、腐食性の分解生成物を発生させます。インラインマイクロ水センサーは、ガス中の水分含有量（ppm）を連続的に監視し、内部絶縁劣化を防止します。

• 主回路導電率モニタリング:

  • 接点温度モニタリングサーキットブレーカの可動接点および静止接点接続部に無線パッシブ温度センサ（SAW または RFID 技術）を設置し、接点温度上昇をリアルタイムで監視する。異常な温度上昇は、主回路の接触抵抗の増加を示す最も直接的で信頼性の高い指標であり、接触焼けや接触不良などの重大な欠陥を効果的に警告することができます。

  • 真空モニタリング真空遮断器の場合、マグネトロン放電原理または電界誘導原理を使用して、真空遮断チャンバの真空度が真空レベルに適合しているかどうかをオンラインで評価することができる。

3.補助および制御回路の監視
DC動作電源電圧、二次回路の健全性、およびヒーターの動作状態を監視することで、サーキットブレーカーが必要なときに確実に作動し、制御されるようにします。

III.システム・アーキテクチャ

サーキットブレーカーのオンライン・モニタリング・システムは、一般的にモノのインターネット（IoT）の典型的な4層アーキテクチャを使用しています：

1. 知覚層（センサー）電流、温度、振動、密度、変位などの各種センサを遮断器本体や操作機構に取り付け、生の物理信号を取り込む。

2. 取得層（原位置ユニット）サーキットブレーカーの近くに配置されたインテリジェントなデータ収集ターミナル（DAU）で構成される。センサー信号の調整、アナログ・デジタル変換、データパッケージング、エッジコンピューティングとローカルアラーム機能の実行を担う。

3. ネットワーク層（通信）データ収集ユニットからマスターステーションへのデータの遠隔伝送を担当します。通常、光ファイバーイーサネット、電力線搬送（PLC）または4G/5G無線通信を採用。

4. アプリケーション層（マスターソフトウェア）モニタリングセンターのサーバー上に配置され、グラフィカルなインターフェイスを提供します。マスターステーションは、ステーション全体の全サーキットブレーカデータの集中保存、表示、トレンド分析、インテリジェント診断、アラーム解除、レポート管理を担当し、コンディションメンテナンスを実現するための意思決定センターとなる。

よくある質問（FAQ）

1.オンラインモニタリングと従来のオフラインハンドオーバー/予防検査の違いは何ですか？
この2つは補完関係にあります。オフライン試験（回路抵抗試験、耐電圧試験など）は、特定の時点におけるサーキットブレーカの「静的スナップショット」を高いデータ精度で提供し、機器の状態の基準となります。一方、オンライン・モニタリングは、実際の動作条件下での機器の「連続ビデオ」を提供し、オフラインでは検出できない動的な変化や進行する劣化傾向を捉えます。オンライン・モニタリングの目的は、オフライン試験の実施をガイドし、最適化することです。

2.このシステムは古いサーキットブレーカーに後付けできますか？
完全に最新のオンライン・モニタリング・システムは、以下のことを十分に考慮して設計されています。トレーサビリティの変換.ほとんどのセンサ、特に電流、振動、ワイヤレス温度センサは、サーキットブレーカ本体に大きな変更を加えることなく、非侵襲的または最小侵襲的な方法で取り付けられるため、使用中の古いサーキットブレーカに簡単に後付けして、インテリジェンスを強化することができます。

3.SF6ガスの漏れをどの程度正確に判断できますか？
このシステムは、オンラインで利用できる。密度リレー代わりに圧力計で監視する。これは、気体の圧力が密閉容器内の温度によって変化する（チャーリーの法則）のに対し、密度は単位体積あたりの気体の質量であり、断熱材やアーク消火剤の余裕度をより忠実に反映するためである。マスターソフトウエアは、密度データの長期トレンドを分析することで、年間の漏洩率を計算することができる。漏洩率が基準を超えるか、密度値が設定されたアラーム閾値を下回ると、システムはアラームを発します。

4.モニタリングと診断の違いは何ですか？
モニターデータ取得のプロセス、すなわち "見る "ことと "聞く "ことが、"デバイスに何が起きているのか？"という問いに答えるのだ。(例えば、終了時間が10ms長くなった）。その診断データ分析と意思決定のプロセス、すなわち「思考」である。そして "何が起こるのか？"(例えば、運転機構の潤滑不良が原因で閉鎖時間が長くなり、それを放置すると1ヶ月以内に閉鎖不良につながる可能性がある）。完全なオンライン・モニタリング・システムには、真の予知保全を可能にする強力なインテリジェント診断が含まれていなければならない。