회로 차단기 온라인 모니터링

• 핵심 목표:: 기존의 '기간 기반 유지보수(TBM)' 모델에서 보다 효율적이고 신뢰할 수 있는 '상태 기반 유지보수(CBM)' 모델로 전환을 목표로 HV/EHV 회로 차단기의 기계적 및 전기적 상태를 지속적으로 실시간으로 모니터링하고 평가합니다.

• 모니터링 차원이 시스템은 다차원 센서 네트워크를 사용하여 주로 작동 메커니즘의 기계적 특성, 절연 매체(예: SF6 가스)의 상태, 주 회로의 전도도, 보조 및 제어 회로의 무결성 등 회로 차단기의 주요 작동 파라미터를 종합적으로 수집합니다.

• 기술 기반최신 감지 기술, 고속 데이터 수집, 엣지 컴퓨팅 및 지능형 진단 알고리즘을 기반으로 수집된 방대한 양의 데이터를 분석하여 장비 상태의 특징적인 수치를 추출하고 잠재적인 고장 추세를 예측합니다.

• 시스템 아키텍처:: 일반적으로 프런트엔드의 센서 계층, 로컬 데이터 수집 및 처리 계층, 데이터 전송을 담당하는 네트워크 계층, 중앙의 애플리케이션 분석 마스터 계층 등 계층화된 분산 구조가 채택됩니다.

• 적용된 값핵심 가치는 차단기의 잠재적 결함을 조기에 경고하고, 동작 거부 및 오동작과 같은 악의적 사고를 방지하며, 유지보수 전략을 최적화하고, 전체 수명 운영 및 유지보수 비용을 절감하고, 전력망의 안전하고 안정적인 운영을 위한 핵심 기술 지원을 제공하는 데 있습니다.

I. 온라인 모니터링의 필요성 및 목적

고전압 회로 차단기(HVBC)는 전력 시스템에서 가장 중요한 제어 및 보호 장비로, 작동 상태는 전체 전력망의 안전과 직결됩니다. 기존의 시간 기반 유지보수(TBM) 모델에는 많은 단점이 있습니다. 한편으로는 양호한 상태의 장비를 불필요하게 해체 및 정비하여 자원 낭비와 새로운 결함의 발생 가능성을 초래할 수 있고, 다른 한편으로는 두 유지보수 주기 사이에 갑작스럽거나 점진적인 열화를 감지할 수 없으며 사고의 잠재적 위험이 여전히 존재합니다.

온라인 회로 차단기 모니터링 시스템의 기본 목표는 다음을 달성하는 것입니다.상태 기반 유지 관리(CBM)즉

1. 실시간 상태 인식:: 차단기의 작동 상태에 대한 데이터를 지속적으로 확보하여 차단기의 '상태 지수'를 완전히 파악합니다.

2. 결함에 대한 조기 경고:: 추세 분석 및 특징적인 볼륨 이상 징후 진단을 통해 결함 발생 단계에서 경보를 발령합니다.

3. 예기치 않은 서비스 중단 방지차단기 거부 또는 오작동으로 인한 대규모 정전을 효과적으로 방지합니다.

4. O&M 의사 결정 최적화:: 유지보수 계획을 위한 정확한 데이터 기반을 제공하여 '적시 유지보수'에서 '온디맨드 유지보수'로 전환합니다.

II. 핵심 모니터링 대상 및 기술 원칙

포괄적인 회로 차단기 온라인 모니터링 시스템은 일반적으로 다음과 같은 주요 구성 요소를 포함합니다:

1. 기계적 특성 온라인 모니터링
회로 차단기 고장의 대부분(약 801건)은 기계적 작동 메커니즘의 결함에서 비롯됩니다.

• 스위칭 코일 전류의 파형 분석스위칭 및 클로징 코일의 전류 파형은 비침입 홀 전류 센서로 수집됩니다. 파형은 코어 동작, 보조 스위치 스위칭 등과 같은 많은 주요 시점을 포함하는 작동 메커니즘의 전체 프로세스의 "지문"입니다. 파형은 특성 지점 시간(예: 흡입 시간)과 전류 진폭을 분석하여 정확하게 계산할 수 있습니다. 파형의 특성 점 시간(예: 흡입 및 폐쇄 시간)과 전류 진폭을 분석하여 회로 차단기의스위칭 및 클로징 시간, 3상 비동시성를 클릭하고 코어 방해, 에너지 저장 부족 또는 보조 회로의 접촉 불량과 같은 문제가 있는지 확인합니다.

• 에너지 저장 모터 상태 모니터링:: 에너지 저장 모터의 시동 전류, 작동 전류 및 에너지 저장 시간을 모니터링합니다. 과도한 에너지 저장 시간이나 비정상적인 전류는 일반적으로 윤활 불량이나 걸림 현상과 같은 모터 자체 또는 구동 메커니즘에 문제가 있음을 나타냅니다.

• 진동 및 이동 동작 모니터링:: 작동 중 진동 신호는 메커니즘 박스나 작동 레버에 가속도 센서를 설치하여 캡처합니다. 진동 신호를 시간-주파수 영역에서 분석하여 부품의 풀림이나 패스너의 이탈과 같은 기계적 결함을 식별할 수 있습니다. 보다 정밀한 모니터링을 위해 비접촉 센서(예: 레이저, 초음파)를 사용하여 주 접점의 스트로크 시간(s-t) 곡선을 직접 측정하여 다음을 얻을 수 있습니다.개폐 속도, 오버 트래블, 리바운드및 기타 핵심 기계적 매개변수.

2. 전기 성능의 온라인 모니터링

• SF6 가스 밀도 및 미세수 모니터링:

  • 밀도 모니터링SF6 회로 차단기의 경우 가스의 절연 및 아크 소화 특성은 가스의 절연 및 소화 특성에 직접적으로 의존합니다.밀도(압력은 온도에 크게 영향을 받음). 온라인 밀도 릴레이는 SF6 가스의 밀도를 지속적으로 모니터링하고 밀도가 경보 임계값 아래로 떨어지면 누출이 있음을 알려줍니다.

  • 마이크로워터 모니터링오일에 포함된 미량의 수분은 SF6 절연을 저하시키고 부식성 분해 생성물을 생성할 수 있습니다. 인라인 마이크로 수분 센서는 가스 내 수분 함량(ppm)을 지속적으로 모니터링하여 내부 절연 성능 저하를 방지합니다.

• 주 회로 전도도 모니터링:

  • 접촉 온도 모니터링:: 회로 차단기의 이동식 및 정적 접점 연결부에 무선 수동 온도 센서(SAW 또는 RFID 기술)를 설치하여 접점 온도 상승을 실시간으로 모니터링합니다. 비정상적인 온도 상승은 주 회로의 접촉 저항 증가를 나타내는 가장 직접적이고 신뢰할 수 있는 지표로, 접촉 연소 및 접촉 불량과 같은 심각한 결함을 효과적으로 경고할 수 있습니다.

  • 진공 모니터링진공 차단기의 경우 마그네트론 방전 원리 또는 전기장 유도 원리를 사용하여 진공 차단기 챔버의 진공이 적격한지 여부를 온라인으로 평가할 수 있습니다.

3. 보조 및 제어 회로 모니터링
DC 작동 공급 전압, 2차 회로의 상태, 히터의 작동 상태를 모니터링하여 필요할 때 회로 차단기를 안정적으로 작동하고 제어할 수 있습니다.

III. 시스템 아키텍처

회로 차단기 온라인 모니터링 시스템은 일반적으로 일반적인 사물 인터넷(IoT) 4계층 아키텍처를 사용합니다:

1. 인식 계층(센서)차단기 본체와 작동 메커니즘에 장착된 다양한 종류의 센서(전류, 온도, 진동, 밀도, 변위 센서 등)로 구성되며, 물리적 원시 신호의 포착을 담당합니다.

2. 수집 레이어(현장 단위)회로 차단기 근처에 배치된 지능형 데이터 수집 단말기(DAU)로 구성됩니다. 센서 신호 조절, 아날로그-디지털 변환, 데이터 패키징, 일부 에지 컴퓨팅 및 로컬 알람 기능을 수행합니다.

3. 네트워크 계층(통신)수집 장치에서 마스터 스테이션으로 데이터를 원격 전송하는 역할을 담당합니다. 일반적으로 광섬유 이더넷, 전력선 캐리어(PLC) 또는 4G/5G 무선 통신을 채택합니다.

4. 애플리케이션 계층(마스터 소프트웨어)모니터링 센터의 서버에 배치되어 그래픽 인터페이스를 제공합니다. 마스터 스테이션은 전체 스테이션의 모든 차단기 데이터의 중앙 집중식 저장, 표시, 추세 분석, 지능형 진단, 경보 해제 및 보고서 관리를 담당하며, 상태 유지 관리를 실현하는 의사 결정의 중심지입니다.

자주 묻는 질문(FAQ)

1. 온라인 모니터링과 기존 오프라인 인수인계/예방 테스트의 차이점은 무엇인가요?
이 두 가지는 상호 보완적입니다. 오프라인 테스트(예: 회로 저항 테스트, 내전압 테스트)는 특정 시점의 회로 차단기에 대한 "정적 스냅샷"을 높은 데이터 정확도로 제공하며, 이는 장비 상태의 벤치마크가 됩니다. 반면 온라인 모니터링은 실제 작동 조건에서 장비의 '연속 비디오'를 제공하여 오프라인에서는 감지할 수 없는 동적 변화와 점진적인 열화 추세를 포착합니다. 온라인 모니터링의 목표는 오프라인 테스트의 수행을 안내하고 최적화하는 것입니다.

2. 이 시스템을 구형 차단기에 개조할 수 있나요?
전적으로. 최신 온라인 모니터링 시스템은 다음과 같은 사항을 충분히 고려하여 설계되었습니다.추적성 혁신. 특히 전류, 진동 및 무선 온도 센서 등 대부분의 센서는 차단기 본체를 크게 변경하지 않고 비침습적 또는 최소한의 침습적 방식으로 설치되므로 작동 중인 구형 차단기에 쉽게 개조하여 지능을 향상시킬 수 있습니다.

3. 시스템은 SF6 가스 누출을 얼마나 정확하게 파악하나요?
이 시스템은 다음을 통해 온라인으로 이용할 수 있습니다.밀도 릴레이모니터링할 압력 게이지 대신 밀도를 사용합니다. 가스 압력은 밀폐된 용기의 온도에 따라 달라지는 반면(찰리의 법칙), 밀도는 단위 부피당 가스의 질량으로 단열 및 소화 매체 마진을 더 잘 반영하기 때문입니다. 마스터 소프트웨어는 밀도 데이터의 장기 추세를 분석하여 연간 누출률을 계산할 수 있습니다. 누설률이 표준을 초과하거나 밀도 값이 설정된 경보 임계값 아래로 떨어지면 시스템에서 경보를 발령합니다.

4. 모니터링과 진단의 차이점은 무엇인가요?
모니터"장치에 무슨 일이 일어나고 있는가?"라는 질문에 답하는 데이터 수집 과정, 즉 "보고" 및 "듣는" 과정입니다. (예: 닫는 시간이 10밀리초 더 길어짐). 그리고진단데이터 분석 및 의사 결정 과정, 즉 "사고"는 "왜 이런 일이 일어나는가?"라는 질문에 답하는 과정입니다. 그리고 "무슨 일이 일어날 것인가?" (예: 작동 메커니즘의 윤활 불량으로 인해 폐쇄 시간이 길어지는데, 이를 처리하지 않으면 한 달 안에 폐쇄에 실패할 수 있습니다). 완전한 온라인 모니터링 시스템에는 강력한 지능형 진단 기능이 포함되어야 진정한 예측 유지보수가 가능합니다.