GIS Current Transformer Intelligence Solution: Система раннего предупреждения о механических неисправностях на основе сопряжения вибрации и тока

Основная проблема: В сейсмически активных районах и стареющих ГИС-подстанциях механические конструкции (например, крепежные элементы, изоляционные опоры) трансформаторов тока (ТТ) подвержены повреждениям от постоянных вибраций или внезапных ударов. Это может привести к скрытым неисправностям, таким как ослабление, отрыв или смещение, что в конечном итоге вызывает деградацию изоляции или внезапный отказ ТТ, угрожая надежности сети. Традиционные методы проверки на основе отключения являются неэффективными и дорогостоящими.

Инновационное решение: Интеграция мониторинга двух параметров - вибрации и тока, с использованием AI-движка для достижения раннего предупреждения и интеллектуальной диагностики механических неисправностей ТТ.

Основная технологическая реализация

1. Многоуровневое совместное обнаружение:
• Мониторинг высокочастотной вибрации: Установка широкополосных пьезоэлектрических акселерометров (5 Гц-10 кГц) на ключевые компоненты ТТ (фланцы, опоры) для точного захвата аномальных сигналов структурных вибраций, вызванных механическим ослаблением, смещением деталей, деградацией изоляции или внешними вибрациями (сейсмические волны).
• Захват переходных импульсных токов: Использование пассивных катушек Роговского для неразрушающего, реального времени мониторинга волновых форм тока на первичной стороне ТТ при переключении. В сочетании с сигналами операции выключателей, точно идентифицируются события переключения и анализируются характеристики импульсов и их воздействие на механическую структуру ТТ.
2. Движок интеллектуальной диагностики на основе AI:
• Использует устойчивый модуль краевого вычисления (широкий диапазон температур, устойчивость к ударным нагрузкам), установленный локально на устройстве, для реального времени обработки данных вибрации и волновых форм тока.
• Основная операция использует проприетарную модель интеллектуальной диагностики 1D-CNN (одномерная сверточная нейронная сеть):
• Вход: Временно-частотные характеристики вибрационного ускорения (анализ FFT) + характеристики волновых форм импульсных токов.
• Выход: Точное определение типичных механических режимов неисправностей ("ослабление болтов", "смещение изоляционной опоры", "механический резонанс") с точностью диагностики 92%.
• Обладает способностью "адаптивного обучения" для адаптации к различным характеристикам конструкции ТТ и фоновых вибраций различных подстанций.
3. Эффективное локальное предупреждение и связь:
• Многоуровневый механизм предупреждения: При обнаружении подозрительных признаков неисправностей, движок на краю немедленно генерирует сигналы предупреждения/тревоги (например, Предупреждение, Серьезное, Критическое).
• Упрощенная беспроводная передача: Шифрованная передача ключевых сигналов тревоги (не сырых данных) на локальную платформу HMI подстанции с помощью технологии LoRa LPWAN, значительно снижая нагрузку на связь и задержку.
• Локальный дисплей HMI: Реальное время карта-основанное отображение номера неисправного ТТ, типа неисправности, уровня тревоги и рекомендованных действий.

Целевые сценарии применения

1. ГИС-подстанции в сейсмически активных районах:
• Раннее предупреждение смещения или структурного повреждения ТТ, вызванного сейсмическими афтершоками, предотвращая вторичные неисправности.
• Непрерывный мониторинг хронического повреждения оборудования, вызванного долгосрочной небольшой геологической активностью.
2. Модернизация и обновление стареющих ГИС-подстанций:
• Беспрерывное развертывание: Простая установка датчиков, не требующая изменения структуры газовой камеры, обеспечивая герметичность. Особенно подходит для старых станций с ограниченными окнами отключения.
• Экономически эффективная поэтапная модернизация: Использование беспроводных технологий и краевого вычисления, исключая необходимость обширной проводки или новых бэкэнд-систем, что обеспечивает высокую ROI модернизации.
3. Критические узловые и высоко нагруженные подстанции: Предотвращение рисков неправильной работы или отказа защитных реле и крупных отключений, вызванных внезапным отказом ТТ.

Основная ценность и преимущества

• Раннее предупреждение основных рисков: Эффективно прогнозирует типичные механические неисправности за более 7 дней, предоставляя достаточно времени для проактивного вмешательства.
• Значительное сокращение неплановых отключений: Снижает неплановые отключения, вызванные внезапным отказом ТТ, более чем на 60%, значительно повышая доступность сети и удовлетворенность клиентов.
• Двойная безопасность и экономия: Предотвращает сбои системы защиты, дуговые замыкания и каскадные повреждения оборудования на подстанции, вызванные отказом ТТ.
• Новый подход к интеллектуальному обслуживанию и ремонту: Переход от "периодического обслуживания" к "предиктивному обслуживанию", значительно оптимизируя управление запасными частями и планирование рабочих сил.
• Дизайн, подходящий для сейсмически активных зон: Пассивные датчики + краевое вычисление + беспроводная передача - без длинных кабелей, устойчивы к сильным землетрясениям.
• Оптимальная стоимость для модернизации стареющих подстанций: Легкое решение, независимое от крупных систем мониторинга подстанций; обеспечивает быстрое развертывание и окупаемость.