Monitor de carga do transformador

Especificação técnica e análise de aplicação do monitor de carga do transformador

Parte I: Definição e posicionamento de equipamentos na rede de distribuição

Os monitores de carga do transformador, também conhecidos como monitores de distribuiçãoMonitoramento do transformadorTerminal (TTU), é um tipo de equipamento inteligente de aquisição e processamento de dados especialmente implantado no lado secundário dos transformadores de distribuição de baixa tensão. Ele fornece suporte básico de dados para o sistema de automação de distribuição, o sistema de gerenciamento de rede de distribuição (DMS) e o sistema de medição de marketing por meio da medição em tempo real de alta precisão e alta frequência dos principais parâmetros elétricos da operação do transformador. O dispositivo é o principal dispositivo de detecção final para realizar a detecção abrangente do status da rede de distribuição, melhorar a eficiência da operação e da manutenção e refinar o nível de gerenciamento de ativos.

Parte II: Necessidade técnica e objetivos centrais do monitoramento

O monitoramento contínuo da carga dos transformadores de distribuição foi projetado para lidar com a cegueira de dados do modelo tradicional de O&M, e seus principais objetivos técnicos incluem:

1. Fator de carga e gerenciamento de sobrecarga: Aquisição em tempo real da potência aparente e da corrente trifásica do transformador e cálculo da taxa de carga. Os alarmes de carga pesada e sobrecarga são executados por meio da definição de limites, fornecendo uma base de decisão para evitar o acúmulo de estresse térmico, o envelhecimento acelerado do isolamento e possíveis falhas no equipamento causadas pela operação de sobrecarga de longo prazo.

2. Análise de desequilíbrio trifásico: Monitora continuamente a corrente trifásica, a tensão e os dados de potência para calcular com precisão o desequilíbrio de corrente. A quantificação da condição de desequilíbrio ajuda a orientar a equipe de O&M na realização de ajustes de carga para reduzir perdas adicionais do transformador, correntes excessivas de sequência zero e riscos de segurança da linha neutra causados pelo desequilíbrio.

3. Avaliação dos parâmetros de qualidade de energia: O desvio de tensão, o desvio de frequência e o desequilíbrio de tensão trifásica são medidos, e os harmônicos são analisados tanto para a tensão quanto para a corrente (normalmente do 2º ao 31º) para calcular a distorção harmônica total (THD). Isso fornece um indicador quantitativo para avaliar o grau de poluição da rede pelas cargas conectadas e diagnosticar a operação anormal do equipamento.

4. Cálculo enxuto da perda de linha para estações: Medindo a potência ativa total na saída do transformador com alta precisão e comparando-a com os dados de potência total de todos os equipamentos de medição do lado do usuário na área da estação, é possível separar e analisar com precisão a perda total da linha, a perda técnica e a perda não técnica da linha na área da estação.

5. Avaliação da eficácia dos ativos: Ao analisar os perfis históricos de carga e identificar os transformadores que operam com baixos fatores de carga (por exemplo, <30%) por um longo período de tempo, os dados são fornecidos para a análise da operação econômica e para a substituição ideal de equipamentos (por exemplo, troca de capacidade) na rede de distribuição.

Parte III: Composição do sistema e princípio de funcionamento

O monitor de carga do transformador é estruturado fisicamente como um terminal compacto que integra funções de medição, cálculo, comunicação e fornecimento de energia.

1. Módulo de detecção de medição:

   • Medição atual: Os transformadores de corrente (TCs) externos abertos ou com núcleo perfurante são usados para adquirir, de forma não intrusiva, os sinais de corrente secundária das três fases (A/B/C) e do condutor neutro (N). A escolha da classe e da faixa de precisão do TC é um pré-requisito para garantir a precisão da medição.

   • Medição de tensão: Os sinais de tensão trifásica são coletados diretamente das estacas de saída de baixa tensão ou do barramento do transformador por meio de terminais de segurança especiais.

   • Medição de temperatura: Um sensor de temperatura digital externo (por exemplo, DS18B20), que se encaixa firmemente na superfície da caixa do transformador, é usado para monitorar a temperatura operacional do corpo.

2. Módulo de processamento e armazenamento de dados: Ele adota um microcontrolador (MCU) de 32 bits de nível industrial como processador principal. Ele é responsável pela conversão analógico-digital (A/D) de alta velocidade dos sinais analógicos coletados no front-end e pelo cálculo em tempo real de dezenas de parâmetros elétricos, como tensão, corrente RMS, potência, fator de potência, componentes harmônicos etc., com base em algoritmos de ciência de potência. A memória não volátil incorporada (por exemplo, Flash) é usada para armazenar dados históricos, registros de eventos e informações de configuração do dispositivo.

3. Módulo de comunicação: O módulo de comunicação sem fio de nível industrial integrado (por exemplo, GPRS/4G/NB-IoT) ou o módulo Power Line Carrier (PLC), seguindo a pilha de protocolos TCP/IP padrão ou o estatuto do setor (por exemplo, DL/T645), é responsável pela comunicação bidirecional de dados com o sistema mestre de backend.

4. Módulo de energia: Projetada como uma fonte de alimentação chaveada com ampla entrada de tensão, ela obtém energia operacional diretamente da linha trifásica A/B/C em teste sem fonte de alimentação auxiliar externa, com alta confiabilidade e adaptabilidade ambiental.

Parte IV: Lista dos principais parâmetros de monitoramento

Parte V: Principais especificações técnicas

Parte VI: Perguntas técnicas frequentes (FAQ)

Q1: Qual é a diferença técnica essencial entre esse dispositivo e um medidor de energia de gateway para medição?
Resposta: Há uma diferença fundamental entre os dois em termos de objetivos de design e foco funcional. O núcleo do medidor de energia do gateway éliquidação comercialTodos foram projetados com o objetivo principal de garantir os mais altos níveis de precisão metrológica, adulteração de dados e conformidade legal. No coração do Monitor de carga do transformador estãoMonitoramento e diagnóstico operacionalA vantagem é fornecer parâmetros de processo avançados em tempo real, análises de qualidade de energia, alarmes de eventos e funções de comunicação flexíveis para atender à operação, à manutenção e ao gerenciamento de redes de energia.

P2: A instalação de transformadores de corrente (TCs) abertos afeta a precisão da medição?
Resposta: Os TCs abertos são projetados para facilitar a instalação com carga elétrica e sua precisão é um pouco menor do que a dos TCs fechados do mesmo grau, mas os TCs abertos de alta qualidade atuais (por exemplo, com núcleos de liga de pomo) também são capazes de atingir uma precisão de grau 0,5 ou até superior. Durante a instalação, garantir que as superfícies de contato da mandíbula do TC estejam limpas, bem fechadas e sem espaços de ar é a principal operação para garantir que ele atinja sua precisão nominal.

P3: Qual é a estratégia de relatório de dados para monitorar os terminais? Como equilibrar os custos em tempo real e de comunicação?
Resposta: As políticas de relatório de dados geralmente são configuráveis. O sistema suporta uma variedade de modos: a) Relatórios cronometradosRelatório de dados de congelamento em intervalos definidos (por exemplo, a cada 15 minutos); b) Relatórios acionados por eventosRelatórios imediatos de eventos, como ultrapassagens e alarmes, quando ocorrem; c) pesquisa on-lineO mestre pode solicitar ativamente dados atuais em tempo real a qualquer momento. Usando uma combinação desses modos, a frequência dos relatórios regulares de dados pode ser razoavelmente controlada sob a premissa de garantir a natureza em tempo real dos eventos críticos, otimizando assim o custo de tráfego das comunicações sem fio.

P4: Como o dispositivo se integra ao mestre de automação de distribuição ou à plataforma de nuvem?
Resposta: A integração é obtida principalmente por meio de protocolos de comunicação padronizados. O terminal de monitoramento, como front-end da coleta de dados, encapsula os dados em mensagens em conformidade com protocolos como Modbus, DL/T 645 ou IEC 60870-5-104 e os envia para a estação mestra ou para o gateway de dados da plataforma por meio de canais com ou sem fio. O serviço de análise de protocolo no lado da plataforma é responsável por receber e analisar os telegramas e armazenar os dados no banco de dados histórico/em tempo real para que os aplicativos de nível superior (por exemplo, SCADA, DMS) os chamem, exibam e analisem.