Sistema de monitoramento on-line integrado ao transformador
Sistema de monitoramento on-line abrangente do transformador IN-200
Introdução ao sistema
O sistema de monitoramento on-line integrado do transformador consiste em vários tipos de sensores de detecção inteligente, unidade de monitoramento integrada e sistema de monitoramento de fundo. O sistema pode monitorar simultaneamente a descarga local de alta frequência do transformador/reator, a descarga local de radiofrequência, a descarga local ultrassônica, a corrente de aterramento do núcleo/grampo, as informações de vibração, as informações de carga, as informações de temperatura do óleo etc. e, ao mesmo tempo, pode acessar o gás no óleo, a imagem infravermelha das peças principais/medição de temperatura por fibra óptica etc. e usar o modelo de avaliação de condições integrado para integrar os parâmetros de várias fontes para análise, a fim de obter o monitoramento abrangente e a avaliação da saúde do status operacional do equipamento do transformador/reator. avaliação da saúde do equipamento do transformador/reator.
Parâmetros do equipamento
| Largura de banda do amplificador local UHF | 200MHz ~ 1,5GHz | Largura de banda do amplificador local de HF | 3MHz ~ 30MHz |
| Largura de banda do amplificador local de RF | 100MHz ~ 1GHz | Largura de banda de descarga local ultrassônica | 80kHz ~ 200kHz |
| Faixa de aceleração de vibração | -10g ~ +10g | Corrente de fuga do isolamento da carcaça | 2mA ~ 1000mA |
| Largura de banda do amplificador local de HF com caixa | 3MHz ~ 30MHz | Potência operacional | AC220V ±10% |
| protocolos de comunicação | DL/T860 (IEC61850) | estrutura externa | Chassi padrão de 19" ou personalizado |
| modelo embutido | Modelos de avaliação de condições, modelos de envelhecimento do isolamento, modelos de índice de saúde | adaptação ambiental | Temperatura ambiente: -40℃ ~ +70℃; umidade ambiente: 0 ~ 95% (sem condensação) |
Sistema de monitoramento on-line integrado do transformador por meio dos seis links “aquisição de dados multidimensionais → transmissão estável → processamento inteligente → análise precisa → envio de aviso antecipado → suporte à operação e à manutenção”, para obter o controle em tempo real do status operacional do transformador:
Os parâmetros a seguir são comuns à rede; a função pode ser personalizada; as informações e o preço mais recentes podem ser obtidos por meio de contato conosco].
1. aquisição de dados colaborativa com vários módulos (camada de detecção front-end)
O sistema se baseia nos principais locais de transformadores implantados naSensores especializados e unidades de monitoramentoA coleta em tempo real dos principais parâmetros que refletem o estado do equipamento, abrangendo várias dimensões, como elétrica, qualidade do óleo, mecânica etc., especificamente:
- Aquisição de parâmetros elétricosTransformador de corrente de fluxo zero (para monitorar a corrente total do invólucro), sensor de descarga local de alta frequência (para detectar o sinal de descarga local interno), sensor de vibração (para capturar a frequência de vibração do núcleo de ferro/enrolamento), para coletar dados como corrente de 2mA-1000mA, sinal de impulso de descarga local, amplitude de vibração, etc., a frequência de amostragem pode chegar a 1MHz, para garantir a integridade e o tempo real dos dados;
- Aquisição de parâmetros de qualidade do óleoA unidade de monitoramento de gás no óleo analisa continuamente o conteúdo de H₂ dissolvido, CH₄, C₂H₂ e outros gases característicos no óleo do transformador por meio do sensor de cromatografia de gás (precisão de detecção de até 0,1 μL/L) e, ao mesmo tempo, o sensor de temperatura do óleo coleta os dados da temperatura do óleo (faixa de medição - 40 ℃~+100 ℃, precisão ±0,5 ℃);
- Aquisição de parâmetros de isolamentoO módulo de monitoramento do invólucro coleta dados de desempenho do isolamento, como a capacitância do invólucro (100pF-50.000pF) e o valor da perda dielétrica (0,001-0,3) por meio da unidade de medição de perda dielétrica, e monitora a corrente de aterramento do núcleo/grampo simultaneamente (precisão ±1%) para determinar se o isolamento está envelhecido ou com defeito.
2) Transmissão de dados à prova de violação (camada de link de dados)
Os dados brutos coletados por meio daTransmissão dupla com fio + sem fioÉ um upload estável para o backend do sistema, que garante a confiabilidade dos dados no complexo ambiente de energia:
- transmissão com fioAdota par trançado blindado ou fibra óptica, adapta-se a Modbus, DL/T860 (IEC 61850) e outros protocolos de comunicação padrão do setor de energia, com uma taxa de transmissão de 100 Mbps, forte capacidade de interferência antieletromagnética e é adequado para a conexão de equipamentos fixos em subestações;
- transmissão sem fioPara estações de energia de energia nova ao ar livre e outros cenários de fiação inconvenientes, ele suporta comunicação sem fio 4G/5G ou LoRa, com uma distância de transmissão de até 5 km (modo LoRa), uma taxa de perda de pacotes de dados de ≤0,1% e uma função de transmissão contínua em pontos de interrupção para evitar a perda de dados;
- Pré-processamento de dadosFiltragem simultânea de dados (para remover ruídos de interferência eletromagnética) e conversão de formato (para o formato JSON/XML) durante o processo de transmissão, estabelecendo a base para o processamento subsequente.
3. processamento inteligente de dados (camada de processamento de dados)
O backend do sistema (servidor local ou plataforma de nuvem) executa os dados de transmissãoLimpeza, integração e armazenamento, criando bancos de dados estruturados:
- Limpeza de dadosAlgoritmos de detecção de outlier (por exemplo, princípio 3σ) eliminam dados inválidos (por exemplo, valores de corrente fora da faixa, mudanças repentinas de temperatura) causados por falhas no sensor ou distúrbios na transmissão e retêm amostras válidas;
- integração de dadosDados de monitoramento: Integre os dados de diferentes módulos de monitoramento de acordo com a associação “Número do dispositivo - Tempo de coleta - Tipo de parâmetro” para formar o “Arquivo de dados de status” de um único transformador e ofereça suporte à consulta de dados históricos de acordo com a dimensão de tempo (minuto/hora/dia);
- armazenamento de dadosArmazenamento de dados: adote um banco de dados distribuído (por exemplo, cluster MySQL) para armazenar dados, capacidade de armazenamento local ≥ 1 TB (suporte para retenção de dados históricos de 3 anos), suporte para expansão ilimitada do armazenamento em nuvem e função de backup de dados (backup automático diário, retenção de arquivos de backup de 7 dias).
4. análise conjunta de vários algoritmos (camada de análise de dados)
aprovar (um projeto de lei ou inspeção etc.)Modelos do setor + algoritmos de IAOs dados processados são analisados em profundidade para determinar o status operacional do transformador e os possíveis riscos:
- Análise de comparação de limiaresComparação dos parâmetros em tempo real com os limites padrão nacionais/industriais (por exemplo, GB/T 17623-2017 “Gas Chromatographic Determination of Dissolved Gas Component Content in Insulating Oil”), por exemplo, se o conteúdo de C₂H₂ no óleo for superior a 5 μL/L, ele será sinalizado como "Potential Discharge Fault";
- Análise de projeções de tendênciasCom base em dados históricos, algoritmos como regressão linear e rede neural LSTM são usados para prever a tendência dos principais parâmetros (por exemplo, aumento semanal da temperatura do óleo, taxa de alteração mensal do valor da perda dielétrica) e identificar antecipadamente falhas de desenvolvimento lento (por exemplo, envelhecimento do isolamento);
- Análise de correlação multiparâmetroCombinação de vários parâmetros para determinar de forma abrangente o tipo de falha, por exemplo, “aumento da temperatura do óleo + aumento do teor de H₂, CH₄ no óleo + aumento da amplitude da vibração” pode ser determinado como “falha de superaquecimento do núcleo”, para evitar a avaliação incorreta de um único parâmetro.
5. alerta hierárquico e envio (camada de resposta de alerta antecipado)
Com base nos resultados da análise, o sistema pressionaGravidade da falhaAcione alertas hierárquicos e envie-os para a equipe de O&M por meio de vários canais:
- Classificação de alerta antecipadoConfiguração “Normal (verde) - Atenção (amarelo) - Aviso antecipado (laranja) - Emergência (vermelho)” quatro níveis de aviso, por exemplo, “O valor de perda dielétrica é ligeiramente superior ao padrão (0,02-0,03)” aciona um aviso amarelo, “descarga local Por exemplo, ”o valor da perda dielétrica é ligeiramente maior do que o padrão (0,02-0,03)" aciona o aviso amarelo, "o sinal de emissão local aumenta repentinamente e o C₂H₂ no óleo excede o padrão" aciona o aviso vermelho;
- envio de alertas antecipadosOs quatro métodos a seguir são suportados: SMS, push de APP, janela pop-up da plataforma de O&M e alarme sonoro e luminoso (local da subestação), e o conteúdo do push contém “número do equipamento, nível de aviso, parâmetros anormais, possíveis tipos de falha e medidas de processamento recomendadas”, por exemplo, “valor de perda dielétrica da carcaça do transformador principal #1 0,035 ( Aviso antecipado), recomenda-se verificar o status do isolamento no local dentro de 24 horas”;
- Registros de alerta antecipadoRegistre automaticamente o tempo de disparo, os dados dos parâmetros e os resultados do processamento de cada aviso, formando um registro de “aviso - descarte - ciclo fechado”, o que é conveniente para a rastreabilidade subsequente e a otimização de O&M.
6. suporte a decisões de O&M (camada de aplicativo)
O sistema traduz os resultados da análise e as informações de alerta precoce emRecomendações práticas de O&Majudando as empresas de energia a obter “manutenção de última geração”:
- Relatório de avaliação de statusRelatório mensal de avaliação da condição operacional: o “Relatório de avaliação da condição operacional” é gerado automaticamente para transformadores únicos/múltiplos, contendo gráficos de tendências dos principais parâmetros, estatísticas de alerta antecipado, nível de risco de falha (baixo/médio/alto), pontuando a saúde do equipamento (1-100 pontos);
- Recomendações de soluções de operação e manutençãoRecomendação de medidas específicas para situações de alerta antecipado, por exemplo, “Interrupção de energia de emergência para manutenção” é recomendada para alertas vermelhos e “Aumentar a frequência das inspeções (de 1 por semana para 1 por dia)” é recomendada para alertas amarelos;
- Previsão da vida útil do equipamentoVida útil do transformador: Com base em dados de longo prazo sobre o isolamento e a qualidade do óleo, combinados com a vida útil do equipamento, a vida útil restante do transformador é prevista (precisão de ±1 ano), fornecendo dados de suporte para a substituição do equipamento (por exemplo, recomenda-se que os transformadores em operação há 15 anos e com isolamento envelhecido sejam substituídos com prioridade).
Garantir a eficácia do monitoramento e a praticidade da operação e da manutenção
- atualidadeO intervalo mais curto de coleta de dados é de até 1 segundo, e o atraso entre a coleta e o envio do aviso antecipado é de ≤30 segundos, garantindo a detecção antecipada de falhas;
- precisãoPor meio da aquisição redundante de multissensores (como a implantação de 2 transformadores de corrente em um conjunto de tubos) e da validação cruzada de vários algoritmos, a taxa de erro de dados é ≤2%, evitando julgamentos incorretos e omissão de julgamentos;
- automáticoNão é necessária nenhuma intervenção humana em todo o processo, desde a coleta de dados até a geração de relatórios, reduzindo os custos de mão de obra de O&M;
- compatibilidadeSuporte à interface com sistemas de despacho de energia (por exemplo, SCADA) e plataformas de gerenciamento de operação e manutenção para obter compartilhamento de dados e gerenciamento integrado, além de se adaptar a diferentes marcas e níveis de tensão de transformadores (110kV-1000kV).
