Soluções de sistemas de monitoramento de condições de transformadores

• Definições básicasO Sistema de Monitoramento da Condição do Transformador (TCMS) é uma plataforma altamente integrada e inteligente para coleta e análise contínua e em tempo real de dados on-line sobre o estado químico, elétrico, térmico e mecânico dos transformadores em operação por meio da implantação de uma rede de sensores multidimensionais, com o objetivo de obter um alerta antecipado de possíveis falhas e uma avaliação quantitativa da saúde do equipamento.
• Objetivo do monitoramentoO objetivo fundamental é promover a transformação do modelo de operação e manutenção do transformador, de manutenção preventiva (TBM) baseada em ciclos fixos para manutenção baseada em condições (CBM) e manutenção preditiva (PdM) baseada na condição real de saúde do equipamento, de modo a proteger a segurança do equipamento, melhorar a confiabilidade do fornecimento de energia e otimizar os custos de todo o ciclo de vida.
• Principais elementos de monitoramentoCaracterísticas de caracterização de falhas: o sistema oferece cobertura abrangente de todos os parâmetros críticos de caracterização de falhas, incluindo gases dissolvidos em óleo, micro-água, descargas parciais, perdas dielétricas da carcaça, correntes de aterramento do núcleo, temperaturas de ponto quente do enrolamento, ruído de vibração e características operacionais do comutador de derivação em carga (OLTC).
• tecnologia principalUso de tecnologias de ponta, incluindo espectroscopia fotoacústica, termometria de fibra óptica fluorescente, detecção de frequência ultra-alta (UHF), algoritmos de diagnóstico de fusão de várias informações e modelos de índice de saúde (HI).
• configuração do sistemaUm sistema completo consiste em uma camada de detecção de estado de front-end (vários tipos de sensores), uma camada de transmissão de rede, uma camada de serviço de plataforma (big data e algoritmos de diagnóstico) e uma camada de exibição de aplicativo (software de visualização).

Catálogo deste artigo

• 1. por que monitorar as condições dos transformadores?
• 2. principais subsistemas e parâmetros de monitoramento
• 3. arquitetura do sistema e diagnósticos inteligentes
• 4. principais benefícios e valor do sistema
• 5 Perguntas frequentes (FAQ)

1. por que monitorar as condições dos transformadores?

Os transformadores de potência são um dos ativos principais mais valiosos e críticos da rede elétrica, e sua saúde determina diretamente a segurança e a estabilidade do sistema de energia. O modelo tradicional de operação e manutenção se baseia principalmente em testes preventivos off-line, mas esse modelo tem limitações significativas:

• Existência de pontos cegos de monitoramento: longos ciclos de teste off-line (geralmente um ou vários anos), que não permitem a detecção de falhas latentes que se desenvolvem rapidamente entre os testes.
• Não reflete as condições reais de trabalhoTestes off-line: Os testes off-line são realizados em condições de falta de energia, temperaturas não operacionais e sem carga, e os resultados não são totalmente equivalentes à condição do transformador em condições reais de operação.
• Custos e riscos elevadosTeste off-line: O teste off-line requer interrupções no equipamento, resultando em perda de fornecimento de energia, e o próprio processo de teste pode representar algum risco de estresse para o equipamento.

Sistema de monitoramento da condição do transformador por meio deMonitoramento on-line em qualquer condição climáticaO sistema é uma solução perfeita para essas deficiências. Ele pode capturar continuamente o comportamento dinâmico dos transformadores sob cargas e ambientes reais e identificar sinais anormais no estágio inicial das falhas, realizando assim a mudança fundamental de “reparo após falhas” para “alerta antecipado antes das falhas”.

2. principais subsistemas e parâmetros de monitoramento

Um sistema abrangente de monitoramento de condições detecta os vários estados do transformador por meio de subsistemas modulares.

2.1 Monitoramento da condição química

Monitoramento on-line de gás dissolvido em óleo (DGA)

Esse é o meio mais central de diagnosticar falhas de superaquecimento e descarga dentro do transformador. O sistema funciona da seguinte formaEspectroscopia fotoacústica (PAS) 或Infravermelho não dispersivo (NDIR) Tecnologias avançadas, como o monitoramento em tempo real da concentração de 9 gases característicos de falhas críticas, como H₂, CH₄, C₂H₆, C₂H₄, C₂H₂, CO, CO₂ e suas taxas de crescimento.

Monitoramento on-line de micro-água

Monitoramento em tempo real do teor de traços de umidade (ppm) no óleo isolante. A umidade é um fator essencial para acelerar o envelhecimento do papel isolante e reduzir a tensão de ruptura do óleo isolante.

2.2 Monitoramento das condições elétricas

Monitoramento de descarga parcial (PD)

aprovar (um projeto de lei ou inspeção etc.)Transformadores de corrente de alta frequência (HFCT) 或Sensores de frequência ultra-alta (UHF)O monitoramento on-line dos sinais de descarga local nos enrolamentos, buchas e partes internas do transformador é o meio mais direto de detectar defeitos de isolamento em desenvolvimento.

Monitoramento on-line da carcaça

Ao monitorar a temperatura da carcaça de alta tensãoFator de perda dielétrica (tanδ)Ele pode avaliar o status do isolamento da carcaça em tempo real e prevenir com eficácia acidentes graves, como flashover ou explosão da carcaça.

Monitoramento on-line da corrente de aterramento do núcleo

Monitoramento contínuoCorrente de aterramento do núcleoEle alerta efetivamente contra superaquecimento do núcleo ou falhas de descarga causadas por aterramento multiponto do núcleo, isolamento deficiente dos parafusos de rosca, etc.

2.3 Monitoramento da condição térmica

Monitoramento on-line da temperatura do ponto quente do enrolamento

adoçãoMedição de temperatura por fibra óptica fluorescenteTecnologia que implanta uma sonda de fibra óptica diretamente no interior do enrolamento, permitindo a medição direta e precisa dos verdadeiros pontos quentes do enrolamento, o parâmetro mais crítico para avaliar o envelhecimento do isolamento e otimizar a capacidade de carga.

Monitoramento por termografia infravermelha

O monitoramento de campo de temperatura sem contato de componentes externos, como juntas de luvas, carcaças de comutadores de derivação em carga, radiadores e outros componentes externos, por meio de uma câmera infravermelha on-line, detecta visualmente defeitos de superaquecimento em pontos de conexão externos.

2.4 Monitoramento das condições mecânicas

Monitoramento on-line do comutador de derivação em carga (OLTC)

Ao monitorar a forma de onda atual do motor de acionamento, os sinais de vibração da ação de comutação e os gases característicos no óleo, é realizada uma avaliação abrangente do processo de comutação, do status do contato e do mecanismo de acionamento do OLTC.

Monitoramento on-line de vibração e ruído

Monitoramento on-line das características de ruído de vibração do transformador por meio de sensores acústicos e de vibração para o diagnóstico de defeitos estruturais mecânicos, como núcleos soltos e enrolamentos deformados.

3. arquitetura do sistema e diagnósticos inteligentes

3.1 Arquitetura de hardware do sistema

O sistema geralmente é projetado em camadas, incluindo: montado no corpo do transformadorcamada do sensorresponsável pela aquisição de dados e computação de bordaCamada de unidade de aquisição in-situ (DAU)e implantado na sala de controle principal ou na nuvemCamada principal de diagnóstico de back-end。

3.2 Núcleo do software de diagnóstico inteligente

O software é a alma do sistema, e sua função principal não é apenas a exibição de dados, mas também o diagnóstico inteligente:

• Diagnóstico de fusão de múltiplas informaçõesTecnologia de monitoramento: essa é a tecnologia principal dos sistemas de monitoramento modernos. O sistema tem uma base de conhecimento especializado e um modelo de diagnóstico integrados, que podem correlacionar e analisar dados de monitoramento de diferentes subsistemas. Por exemplo, a fusão de dados DGA com dados PD permite um julgamento mais preciso da energia e do tipo de descarga; e a fusão de temperaturas de ponto quente do enrolamento com correntes de carga permite o estabelecimento de um modelo térmico preciso.
• Avaliação do Índice de Saúde (HI)O sistema se baseia em um algoritmo ponderado que combina todos os resultados de monitoramento e diagnóstico em uma pontuação quantitativa e intuitiva do índice de integridade do equipamento (por exemplo, 0-100). O valor HI fornece a base mais direta para que os gerentes de ativos tomem decisões de classificação de condições, avaliação de riscos e manutenção.
• Previsão de falhas e análise de tendênciasDescrição: Com base em algoritmos de aprendizado de máquina, o sistema é capaz de aprender o modo de operação normal do transformador e prever a tendência de desenvolvimento futuro dos principais parâmetros, dando um salto do “diagnóstico” para a “previsão”.

4. principais benefícios e valor do sistema

1. Melhorar a confiabilidade e a segurança operacionalAviso antecipado de falhas: Por meio de um aviso antecipado eficaz de falhas, os defeitos latentes podem ser identificados e tratados com antecedência, reduzindo radicalmente a probabilidade de falha repentina do transformador e evitando acidentes catastróficos.
2. Otimizar os custos e a eficiência de O&MReparo planejado: consiga a transformação de “reparo planejado” em “reparo de condição”, evitando testes de parada desnecessários e revisão de desmontagem, colocando os recursos de manutenção precisamente nos equipamentos mais necessários e reduzindo significativamente o custo total de operação e manutenção.
3. Extensão da vida útil dos ativosControle de carga: Garanta que os transformadores sejam operados em condições ideais por meio de um gerenciamento operacional refinado (por exemplo, controle preciso da carga com base nas temperaturas dos pontos quentes), retardando efetivamente o processo de envelhecimento do isolamento e maximizando sua vida útil.
4. Possibilitando o gerenciamento de ativos orientado por dadosEstabelecer um arquivo de saúde digital completo para cada transformador, de modo que a avaliação da condição, a classificação de riscos e as decisões de revisão e substituição sejam apoiadas por dados objetivos e quantitativos, e a natureza científica do gerenciamento de ativos seja aprimorada.

5 Perguntas frequentes (FAQ)

1. os sistemas de monitoramento de condições podem substituir os testes preventivos tradicionais?

Não é um substituto completo, mas é um ótimo otimizador. O monitoramento on-line fornece dados dinâmicos contínuos para determinar “quando” um teste é necessário e onde ele deve ser “focado”. Ele pode estender significativamente o tempo de ciclo dos testes off-line e torná-los mais direcionados, portanto, os dois são complementares.

2) Esse sistema pode ser adaptado a transformadores antigos já em operação?

Pode. Muitos dos sensores e unidades de aquisição dos sistemas de monitoramento modernos são de design não invasivo ou minimamente invasivo, que podem ser facilmente adaptados aos transformadores em operação para aumentar sua inteligência.

3. como o sistema determina que um valor monitorado é “anormal”?

O sistema faz julgamentos de três maneiras: 1) comparando com limites fixos especificados por padrões internacionais ou nacionais; 2) comparando com a linha de base de dados históricos do próprio dispositivo para avaliar a tendência e a taxa de alteração; e 3) usando um modelo de correlação de vários parâmetros para avaliar se o valor é razoável nas condições operacionais atuais.

4) Qual dos vários parâmetros de monitoramento é o mais importante?

A análise de gás dissolvido (DGA) no óleo é reconhecida como a mais importante porque reflete a maior variedade de falhas (superaquecimento e descarga). A segunda mais importante é a temperatura do ponto quente do enrolamento, que reflete diretamente a taxa de envelhecimento do isolamento.

5) O que é o Índice de Saúde (HI)? Para que ele é usado?

O Health Index é um algoritmo complexo que combina todos os dados de monitoramento em uma única pontuação para quantificar a saúde geral de um transformador. Ele ajuda os gerentes a classificar rapidamente o status de um grande número de dispositivos e a priorizar aqueles com a pior saúde.

6) A manutenção do sistema é complexa?

Sem complicações. Os modernos sistemas de monitoramento on-line são projetados com alta confiabilidade de nível industrial, sem peças móveis ou consumíveis (DGA espectral) nos componentes principais, e são basicamente livres de manutenção diária. O principal trabalho de manutenção consiste em atualizações remotas de software e inspeções regulares.

7) Como o sistema se integra aos nossos sistemas SCADA ou DCS existentes?

O sistema oferece interfaces de comunicação padrão (por exemplo, Modbus, DNP3, IEC 61850), que facilitam a conexão de dados importantes e mensagens de alarme como pontos de dados à plataforma de monitoramento existente do usuário.

8) Como é garantida a segurança dos dados do sistema?

O sistema adota protocolos de segurança de rede de nível industrial e suporta a transmissão de dados criptografados. Para a implantação localizada, os dados são armazenados inteiramente no servidor do usuário; para a implantação da plataforma em nuvem, várias medidas de segurança de rede são usadas para garantir a segurança dos dados.

9) Qual é o período aproximado de retorno do investimento para a implantação do sistema?

O período de retorno do investimento depende da importância e da classe de tensão do transformador. No caso de grandes transformadores críticos, as perdas econômicas recuperadas ao evitar uma interrupção não planejada podem pagar o investimento no sistema de uma só vez.

10 Por que há necessidade de um sistema de monitoramento “integrado” em vez de apenas alguns dispositivos autônomos?

Como o mecanismo de falha do transformador é complexo, um único parâmetro muitas vezes apresenta ambiguidade no diagnóstico. Somente por meio de uma plataforma abrangente para análise de fusão de várias informações é possível obter o diagnóstico de falhas e a avaliação de condições mais precisos, para evitar “ilhas de informações” e julgamentos errôneos.

Por que escolher a solução de monitoramento das condições do transformador da Inotera?

INNOTD (Fuzhou) Sales Co. Dedicada a fornecer soluções de inteligência de transformadores de ponta a ponta para o setor de energia.

• Cobertura abrangente da camada perceptualOferecemos uma ampla gama de serviços, incluindoEspectro de óleo DGA、Amplificador local UHF、Medição de temperatura por fibra óptica fluorescente、Absorvedor de umidade inteligente e livre de manutençãoUma linha completa de sensores de alto desempenho, incluindo os seguintes, garante que o estado do transformador possa ser detectado sem pontos mortos.
• Plataforma avançada de diagnóstico inteligenteNossa plataforma de sistema não apenas integra todos os algoritmos de diagnóstico padrão, mas também carrega o algoritmo de diagnóstico desenvolvido pela própria empresa.Mecanismo de diagnóstico de fusão de várias informações和Modelo de avaliação do Índice de Saúde (HI)que podem fornecer percepções profundas além de um único dispositivo.
• Excelentes recursos de integração de sistemasFornecemos uma plataforma unificada e aberta, e não uma colcha de retalhos de sistemas separados. O sistema é compatível com uma ampla gama de protocolos de comunicação padrão e pode ser facilmente integrado ao seu sistema SCADA ou de gerenciamento de ativos existente.
• Profunda experiência como especialista do setorNossa equipe não é apenas um fornecedor de equipamentos, mas também seu consultor de diagnóstico. Fornecemos serviços desde o projeto, a instalação e a implementação da solução até a análise contínua de dados e relatórios de diagnóstico para garantir que você possa maximizar o valor do seu sistema.

Escolher a Inotera é escolher um ecossistema completo, inteligente e confiável para detecção e diagnóstico das condições do transformador.

O conteúdo deste artigo é apenas uma ciência técnica geral e não representa o desempenho e as especificações de nenhum produto específico de nossa empresa. Para obter informações detalhadas sobre produtos, soluções e cotações, entre em contato conosco para...].

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