In quanto componenti rilevanti per la sicurezza, i dispositivi di protezione contro le sovratensioni sono parte essenziale delle turbine eoliche. Infatti, nel monitoraggio continuo e nella manutenzione predittiva, le informazioni sullo stato e sulle prestazioni di questi componenti, nonché sullo stato dell'impianto stesso, svolgono un ruolo importante. ImpulseCheck acquisisce tutte queste informazioni e le rende disponibili anche nell'IoT (internet delle cose).
Il messaggio verde di OK di una tipica indicazione di stato di un dispositivo di protezione contro le sovratensioni - di seguito denominato anche SPD (Surge Protective Device) - che viene rilevato sul dispositivo stesso o letto tramite contatto di segnalazione remota, non consente di trarre conclusioni sullo stato corrente dello scaricatore. Allo stesso modo è sconosciuta l’esposizione specifica a correnti impulsive e sovratensioni transitorie verificatasi dal momento dell'installazione. La verifica di una tale indicazione nell'ambito delle operazioni di manutenzione ha quindi un valore informativo limitato. La protezione contro le sovratensioni potrebbe fallire il giorno successivo come tra qualche anno.
Collegamento a Proficloud
È qui che entra in gioco il nuovo sistema ImpulseCheck di Phoenix Contact. Le correnti impulsive e le sovratensioni transitorie dissipate e limitate dall'SPD sono rilevate in tempo reale, rendendo i dati disponibili per l’analisi nell'applicazione Proficloud ImpulseAnalytics. Oltre agli strumenti completi per la valutazione dei dati di misurazione disponibili per l'utente, per gli SPD di Phoenix Contact viene calcolato anche il cosiddetto stato di salute (State of Health - SoH) per ciascun percorso di protezione, ossia lo stato attuale dello scaricatore. A differenza della precedente sostituzione puramente reattiva della protezione contro le sovratensioni grazie all'indicatore di stato verde-rosso, queste informazioni sullo stato possono essere utilizzate per implementare piani di manutenzione predittiva, aumentando l'efficienza degli interventi di assistenza, consentendo di risparmiare sui costi ed ottimizzando la garanzia della disponibilità degli impianti.
Il sistema ImpulseCheck comprende fino a quattro sensori esterni, un'unità di valutazione e di comunicazione e l'applicazione Proficloud ImpulseAnalytics. I sensori sono connessi ai cavi di collegamento dell'SPD con i conduttori attivi dell'alimentatore. Le correnti impulsive e le sovratensioni transitorie dissipate e limitate dall'SPD vengono rilevate dai sensori ed elaborate nell'unità di valutazione e di comunicazione. Da lì, i dati misurati vengono inviati a Proficloud tramite Ethernet, mediante un canale di comunicazione criptato. L'applicazione ImpulseAnalytics elabora i dati misurati in parametri caratteristici tipici, come ampiezza, carica ed energia specifica, che possono essere visualizzati, analizzati ed esportati per specifici scopi di valutazione.
Le attività particolarmente adatte al monitoraggio all'interno di una turbina eolica spesso differiscono sostanzialmente nella loro struttura e nei rispettivi requisiti di installazione. La struttura modulare di ImpulseCheck con sensori esterni ed un'unità di valutazione e di comunicazione separata, consente un'ampia gamma di applicazioni, con la possibilità di monitorare qualsiasi sistema per ottenere un quadro maggiormente differenziato dello stato corrente dell'impianto. Ciò vale in particolare per sistemi che rappresentano punti nevralgici dell'installazione a causa della loro esposizione a correnti atmosferiche (parziali), come ad esempio le luci di segnalazione di ostacoli al volo, oppure per i sistemi rilevanti per la sicurezza, ad esempio il controllo del passo. A seconda dell'applicazione, il sistema può essere una nuova installazione oppure l'implementazione in impianti esistenti con protezione contro le sovratensioni già installata o utilizzato solo come puro strumento di misura, senza alcun SPD da monitorare.
Controllo permanente dello stato di salute
Una delle funzioni principali di ImpulseCheck è il calcolo del SoH per i singoli percorsi di protezione del dispositivo di protezione contro le sovratensioni di Phoenix Contact monitorato. Il SoH fornisce informazioni sull'efficacia della protezione e, se necessario, ne raccomanda la sostituzione, in modo affidabile, anche prima che il guasto di verifichi. I calcoli si basano sui dati, sulle correnti impulsive e sulle sovratensioni transitorie raccolti da ImpulseCheck sin dall'installazione dell'SPD. I singoli eventi vengono analizzati in termini di potenziale di danno in base all'SPD utilizzato, tenendo conto anche del carico accumulato nel susseguirsi di eventi durante l’intero periodo di installazione.
A tal fine vengono utilizzati algoritmi che da un lato tengono conto dei diversi meccanismi di invecchiamento dei vari componenti di protezione contro le sovratensioni, e dall'altro si basano su dati provenienti dallo sviluppo dei prodotti e dai test normativi. Grazie all'analisi basata su cloud, questa valutazione intelligente viene continuamente sviluppata ed affinata. La soluzione sarà in grado di consentire anche approcci futuri nell'ambito dell'apprendimento automatico (machine learning).
L'applicazione Proficloud ImpulseAnalytics fornisce all'utente l'accesso ai dati misurati da ImpulseCheck. Le correnti impulsive registrate vengono rappresentate in un elenco per ciascun conduttore del sistema di alimentazione monitorato, inclusi i parametri rilevanti quali ampiezza, carica elettrica ed energia specifica. I singoli eventi possono essere visualizzati tramite una funzione di plotting integrata o esportati come record CSV. I dati sulle correnti impulsive sono determinanti per il calcolo del SoH e forniscono inoltre informazioni sul verificarsi di sovratensioni di origine atmosferica o su quelle innescate da operazioni di commutazione su carichi induttivi.
Notifiche personalizzate
Per le sovratensioni transitorie registrate è disponibile uno strumento di analisi completo che consente la creazione di tabelle ed istogrammi personalizzati. Con questa funzione, ImpulseCheck può essere utilizzato anche per eseguire un'analisi EMC dell'impianto in relazione alle interferenze ad alta frequenza. Grazie alla precisa risoluzione temporale è possibile stabilire correlazioni tra gli stati di funzionamento dei singoli componenti dell'impianto ed il verificarsi di disturbi elettromagnetici.
Un'altra importante funzione di ImpulseAnalytics è la possibilità di configurare notifiche definite dall’utente. Tutti gli eventi possono essere inoltrati singolarmente a qualsiasi mailing list. Con la semplice pressione di un pulsante è possibile inoltre generare un rapporto dettagliato sullo stato corrente dell'SPD monitorato o trasmetterlo ad intervalli regolari. Il calcolo continuo del SoH in combinazione con il rapporto di stato a scopo documentale rendono superflua la verifica manuale dei dispositivi di protezione contro le sovratensioni come parte dell'obbligo di ispezione e manutenzione periodiche in conformità alla norma IEC 61400-24.
Per rendere i dati del sistema ImpulseCheck utilizzabili anche per sistemi di controllo ed altre applicazioni, ImpulseAnalytics dispone di un'interfaccia REST (REpresentational State Transfer) per il richiamo di tutti i messaggi di stato ed eventi. Grazie a questa architettura aperta, il sistema è già pronto per futuri sviluppi e nuovi modelli di business digitali.
Conclusione
Con l'avanzare della digitalizzazione, i dati relativi alle condizioni e le informazioni sui singoli componenti diventano sempre più importanti: sono, infatti, la chiave per progettare i sistemi autonomi del futuro e per dare vita all'IoT. ImpulseCheck consente il monitoraggio in tempo reale dei dispositivi di protezione contro le sovratensioni e garantisce la trasparenza del loro SoH. Inoltre, offre opzioni di analisi approfondite nell'ambito della compatibilità elettromagnetica all'interno dei sistemi, con il risultato di garantirsi la possibilità di intervenire prima che un componente si guasti ed il conseguente significativo aumento della disponibilità e dell'efficienza del sistema.
