Värina jälgimine ja veadiagnoosimine kõrgepingeliste paralleelsüsteemreaktorite puhul

1 Värina jälgimine ja veateooria kõrgepinge paralleelsüsteemide kohta
1.1 Mõõtmispunktide paigutamise strateegia

Kõrgepinge paralleelsüsteemide värinaparameetrid (sagedus, võimsus, energia) on täielikult dokumenteeritud tööajalukus. Värinu analüüsimisel keskenduta elektrivälja jagunemise keerulisuse lahendamisele pakkumise lõpus. Kvantitatiivselt hinnata tuleb väljatugevuse jaoks operatsioonilise/äikeselooke ülepinge ning ülepinge pingegradiendi omadusi pikkreaalolenduse juures. Mõõtmispunktide paigutamine peab vastama nõuetele värinu päritolu, ohutuse ja inseneri mõistlikkuse suhtes. Tanki kõrgepinge ohtu tõttu soovitatakse sensorid paigutada tanki seinte ümber. Jaga tanki välimust ristkülikuteks, määra geomeetrilised keskpunktid standardpunktidena süsteemse nummerdamisega, tagades punktide kauguse ≤ 50 cm, tasakaalustades paigaldamisruumi ja oluliste alade katta. Paigutusskeem peaks olema dünaamiliselt optimeeritud seadme struktuuri, tehniliste spetsifikatsioonide ja ohutusstandardite põhjal, lubades andmete jälgitavust ja riskide kontrolli.

1.2 Värinusignaali tunnuse ekstraktimismeetod

Kõrgepinge paralleelsüsteemide värinujälgimine kogub värinuomadusi sensorisüsteemi kaudu. Katsetused kasutavad kahte tingimust: 75% nimilist laadit ja mehaanilise piirangu eemaldamist. Seadme värinu tekitab kaks mehanismi: raudkerese magneetostruktuuriline efekt, mis põhjustab poolikku/pikkreaalolenduse perioodilist muutumist; vahelduv elektromagnetiline jõud, mis tekitab 95 Hz karakteristikuvärinu raudkerese vahekohe. Värinu tundlikkus tuleneb elektromehaanilisest koppelust. Lõbus raudkere või deformeerdunud pakkumine põhjustab ebatavalisi amplituudispektreid (95 Hz/150 Hz), ajakohandatud lainekujusid ja peamisi komponentkordajaid. Ehitatakse mitmemõõtmeline tunnussüsteem amplituudi, vinjavuse ja kurtoosuse põhjal. Uurimuse fookus on madalasageduskomponendid allpool 1 kHz, ehitatakse värinuomadusmall kvantitatiivsete ajasagedusseaduste põhjal, et toetada veateooriat.

Ülaltoodud segmenteeritud diskreetne võimsusspekter esindab signaali võimsusspektri, nagu näidatakse valemis (1).

Valemis: $N$ on mõõtmispunktide arv; $f$ on proovimissagedus; $o(k)$ on ruutude summa kõigi sageduskomponentide amplituudist -80 Hz kuni 100 Hz. Kõrgepinge paralleelsüsteemide keerulise struktuuri tõttu tekivad sees mitmed mittelineaarsed tegurid, nagu hekid ja lõhn. Iga harmoonilise komponendi amplituud muutub erinevatel tingimustel.

1.3 750 kV kõrgepinge paralleelsüsteemide sisemiste vigade diagnostika

Kui reageeriva võimu kompenseerimise üksus elektrivõrkudes, on kõrgepinge paralleelsüsteemide töötamise kindlus otse seotud süsteemi stabiilsusega. Need kontrollitavad reaktorid omavad erilist struktuuri ja keerulisi vigade mehhanisme, ja vigade korral võivad tekkida ülepinge/ülelaengu ohtud. Võttes näiteks 750 kV seadme, suuremahuline kringiliikumisvigane kontrollpakkumises põhjustab ringide arvu ebavõrdluse. Selle harmoonilised komponendid, lisaks DC ja paarisordulistele, on kohandatud paaritute harmooniatega. Lisaks, kuna vigase kontrollpakkumise vasakus ja paremas raudkerese veerus tekkivad erinevad induktiivsed elektromotive jõud, tekib vigases faasis kontrollpakkumises ebavõrdne induktiivne elektromotive jõud $\Δe$, nagu näidatakse valemis (2).

Valemis: w on reaktori lühikringi ringide suhe; χ on kontrollpakkumise nimiline pinge. Amplituud, komponentkordaja, ruutkeskmearv värinusignaalides ja ebavõrdne induktiivne elektromotive jõud Δe valemis (2) moodustavad reaktori sisemise vigade omadused. Selle veateooria näidatakse valemis (3).

Uurimused näitavad, et värinuomaduste ja reaktori mehaanilise seisundi vahel on tugevam seos kui pingega, mis võimaldab tõhusalt takistada võrgu fluktuatsioonide segamist. Tavalistes töötingimustes genereerib 750 kV reaktor tasakaalustatud paarisordulisi harmoonikuid oma kolmfaasis struktuuri kaudu. Ühefaalse vigane häirib harmoonilise tasakaalu, ja kuna kontrollpakkumise madala vastupanuga, tekib viies osa ülepinge. See ebatavaline vool põhjustab võrgu poole voolu viie korda tavalise taseme, kaasa arvatud harmoonilise distorsiooni, ohustades võrgu ohutust.

2 Testide kinnitamine ja tulemuste hindamine
2.1 Testplatvormi ehitamine

Simulatsioonikeskkond luuakse kahemõõtmelise teljestikuümberliku elektrivälja mudeli põhjal, kasutades numbrilisi meetodeid elektrivälja omaduste uurimiseks. Testisüsteem muudab reaktori draadid ja isolatsioonkomponendid kolmemõõtmelise soliitmudeliks. Graafilise liidese kaudu võimaldab see parametreeritud seadistust johtja pinnal laengut, tuvastada draadide hüppelaengut ja visualiseerida dünaamilist elektrivälja.

Pikkreaalolenduse analüüsimiseks kasutatakse nelja segamoodi lainekuju: täislainekuju/katkaindainduktsioon pakkumise alguses, täislainekuju ladistamine joone lõpus, ja katkaindainduktsioon neutraalpunktis, simuleerides kringide potentsiaalgradiendi jaotust erinevatel töötingimustel. Peamises isolatsioonis hinnatakse elektromehaanilist mudelit elektrivälja koncentreerumispiirkondades, realiseerides värinuomaduste arvutamise ja vigade tunnuse ekstraktimise. Testimisel kasutatav mudel omab 45 kV nimilist pinget, 630 A nimelist voolu ja 1005 Ω nimilist reaktantsi.

2.2 Testitulemused ja analüüs

Värinuveate testid viiakse läbi selle artikli meetodi ja kahe muu meetodi abil. Kolme meetodi testitulemusi võrreldakse, nagu näidatakse tabelis 1.

Tabeli 2 andmetest nähtub, et võrreldes Meetodiga 1 (maksimaalne viga 56 μm) ja Meetodiga 2 (maksimaalne viga 77 μm), on maksimaalne viga selle artiklis disainitud 750 kV kõrgepinge paralleelsüsteemi värinutestimismeetodil ainult 3 μm. Testis 6 on tema tuvastatud väärtus 30 μm täiesti vastav sätetud väärtusega. Selle artikli meetodi maksimaalne viga on vähendatud traditsiooniliste meetoditega võrreldes rohkem kui 50 μm, ja tuvastatud väärtus on lähim tegelikule väärtusele, kinnitades meetodi tõhusust.

Testis viiakse läbi spektraanalüüs kolmanda mõõtmispunkti jaoks, ja siis analüüsitakse vigade põhjus. Reaktori kolmanda mõõtmispunkti testimisel saadud spektri diagramm on näidatud Joonis 1.

Kui peamise magnetväli läbib raua plakte ja õhuvahet, tekib Maxwelli jõufield, mille intensiivsus on kaks korda praegune, vähendades magnetväli energiat. Spektraanalüüsi kohaselt on iga mõõtmispunkti värinusagedus umbes 100 Hz, ja spekter vastab ajakohandatud värinuväärtustele, millest järeldub, et värinu tuleneb peamise magnetväli insulatori magneetostruktuurilisest efektist.

See uuring kasutab veateooria täpsust kõige olulisemaks näitajaks, võrreldes traditsioonilist Meetodit 1, Meetodit 2 ja selle artikli algoritmi. Aluseks on 1000 juhu testikomplekt: kõik kolm meetodit omavad benchmark täpsust >97%. Selle artikli värinutestimine ja veateooria analüüs väljenduvad eriti hästi, täpsusega stabiilselt >99.5% ja tippväärtusega 99.8% täiskomplekti testides. Meetod 1 täpsuse tipp/vaikseim väärtus on 98.88%/98.50%, ja Meetod 2 täpsuse ulatus on 97.50% - 97.83%. Võrreldes parima Meetod 1-ga, parandab see meetod täpsust 0.92 protsendipunkti, lähenedes 100.00% teoreetilisele piirile, kinnitades täpsuse eelise 750 kV paralleelsüsteemi värinutestimise ja veateooria analüüsi jaoks.

Tehingulise jõudluse hindamiseks kasutatakse veatunnistamise täpsust kõige olulisemaks näitajaks. Testid näitavad, et tuvastamise täpsus stabiliseerub 99.50% - 99.80% vahel, kinnitades kahe funktsiooni tõhusust: täpset 750 kV reaktori värinuomaduste mõõtmist ja usaldusväärset veateooriat.

3 Järeldus

Uurimused näitavad, et kui kõrgepinge paralleelsüsteemi raudkere on lõbus, muutuvad värinusignaali ajasagedusomadused regulaarselt. Analüüsimine parameetrite, nagu amplituudi võnklemine, dispersioon ja 200 Hz energiaosakaalu põhjal, võimaldab hinnata seisundit. Karakteristlikud sageduspiirkonnad, nagu 200 Hz, 300 Hz ja 500 Hz, on seotud töötingimustega. Veateooriamudelil on hea vigade identifitseerimise võime. Värinu online jälgimine võimaldab tuvastada raudkerese lõbususe ja pakkumise deformatsiooni, ja testid kinnitavad meetodi tõhusust.