Pagsusuri at Pagtukoy ng Kasalanan sa pamamagitan ng Paghahawak ng Pagkabugbug sa Mataas na Voltayeng Shunt Reactors
1 Pagsusuri ng Pagbibigwas at Teknolohiya sa Paghahanda ng Kasalanan para sa Mataas na Volt na Shunt Reactor
1.1 Strategiya sa Layout ng Punto ng Pagsukat
Ang mga parametro ng pagbibigwas (frequency, lakas, enerhiya) ng mataas na volt na shunt reactor ay lubusang naka-record sa mga tala ng operasyon. Para sa pagsusuri ng pagbibigwas, ang layunin ay malutas ang kumplikado ng distribusyon ng elektrikong field sa dulo ng winding. Kuwantisipadong i-evaluate ang distribusyon ng lakas ng field sa ilalim ng operating/lightning overvoltage at mga katangian ng gradyente ng voltage ng longitudinal insulation sa ibabaw ng rated voltage. Ang layout ng punto ng pagsukat ay dapat sumunod sa mga pangangailangan ng autentisidad, seguridad, at makakalubhang rasyonal na inhenyeriya. Dahil sa mataas na panganib ng high-voltage sa itaas ng tangki, mas pinapaboran ang paglalagay ng mga sensor sa paligid ng pader ng tangki. Hatiin ang labas ng tangki sa mga rectangular na yunit, itatakda ang mga gitna ng heometriko bilang pamantayan na puntos na may sistemang numero, siguruhing ang pagkahiwalay ng mga punto ≤ 50 cm, balansehin ang espasyo ng instalasyon at saklaw ng mahahalagang lugar. Dapat din ang scheme ng layout ay maging dinamikong optimized batay sa estruktura ng kagamitan, teknikal na specs, at mga pamantayan ng seguridad, nagbibigay-daan sa pagtrace ng data at kontrol ng panganib.
1.2 Pamamaraan ng Pagkuha ng Tampok ng Signal ng Pagbibigwas
Ang monitoring ng pagbibigwas ng mataas na volt na shunt reactor ay nakokolekta ang mga tampok ng pagbibigwas sa pamamagitan ng isang sistema ng sensing. Ang mga eksperimento ay gumagamit ng dalawang kondisyon: 75% ng rated load at pag-alis ng mechanical constraint. Ang pagbibigwas ng kagamitan ay idine-drive ng dalawang mekanismo: ang magnetostrictive effect ng iron core na nagdudulot ng lateral/longitudinal na periodical na deformation; ang alternating electromagnetic force na nagdudulot ng 95 Hz na characteristic vibration sa interface ng iron-core-gap. Ang sensitibidad ng pagbibigwas ay nagmumula sa electromagnetic-mechanical coupling. Ang loose cores o deformed windings ay nagdudulot ng abnormal na amplitude spectra (95 Hz/150 Hz), time-domain waveforms, at principal-component coefficients. Itayo ang multi-dimensional na feature system ng amplitude, skewness, at kurtosis. Ang pagsasaliksik ay nakatuon sa mga component na nasa ilalim ng 1 kHz, binubuo ng isang modelo ng characteristic vibration sa pamamagitan ng pag-quantify ng mga batas ng oras-frequency upang suportahan ang fault diagnosis.
Ang segmentadong discrete power spectrum sa itaas ay kinakatawan ang isang signal power spectrum, tulad ng ipinapakita sa Formula (1).
Sa formula: ay ang bilang ng puntos ng pagsukat; ay ang sampling rate; ay ang sum ng squares ng amplitudes ng lahat ng frequency components sa pagitan ng -80 Hz at 100 Hz. Dahil sa komplikadong estruktura ng mataas na volt na shunt reactor, maraming hindi linear na mga factor tulad ng reflection at refraction ang nangyayari sa loob. Ang amplitude ng bawat harmonic component ay nagbabago sa iba't ibang kondisyon.
1.3 Pagdidignos ng Internal Faults ng 750 kV Mataas na Volt na Shunt Reactor
Bilang isang pangunahing reactive power compensation device sa mga power system, ang operational reliability ng mataas na volt na shunt reactor ay direktang nauugnay sa estabilidad ng sistema. Ang mga controllable reactors ay may espesyal na estruktura at komplikadong mga mekanismo ng pagkasira, at ang mga kasamaan ay maaaring magdulot ng over-current/over-voltage risks. Bilang halimbawa, ang 750 kV na mga kagamitan. Ang isang malaking kapasidad na turn-to-turn fault sa control winding ay nagdudulot ng imbalance ng bilang ng turns. Ang mga component ng harmonics nito, bukod sa DC at even-order ones, ay may superimposed odd-order harmonics. Bukod dito, bilang ang induced electromotive forces sa kaliwa at kanang core columns ng faulty control winding ay magkaiba, ang unbalanced induced electromotive force ay ginagawa sa faulty-phase control winding, tulad ng ipinapakita sa Formula (2).
Sa formula: w ay ang short-circuit turn ratio ng reactor; χ ay ang rated voltage ng control winding. Ang amplitude, component coefficient, mean square deviation sa vibration signal, at ang unbalanced induced electromotive force Δe sa Formula (2) ay nagbibigay-daan sa internal fault characteristics ng reactor. Ang fault diagnosis nito ay ipinapakita sa Formula (3).
Ang mga pag-aaral ay nagpapakita na ang ugnayan sa pagitan ng mga karakteristik ng pagbibigwas at mekanikal na estado ng reactor ay mas malakas kaysa sa voltage, na maaaring mabisang suppresyon ng disturbance ng fluctuation ng power grid. Para sa 750 kV reactor sa normal na operasyon, ito ay naggagawa ng balanced even-order harmonics sa pamamagitan ng kanyang three-phase structure. Ang isang single-phase fault ay magdisrupt sa harmonic balance, at dahil sa low-resistance characteristic ng control winding, ang isang current na limang beses ang rated over-current ay maaaring gawin. Ang abnormal na current na ito ay nagdudulot ng surge sa grid-side current hanggang sa limang beses ang normal na lebel, kasama ang harmonic distortion, na nagbabanta sa seguridad ng power grid.
2 Pagsubok at Pagsusuri ng Resulta
2.1 Pagtatayo ng Platform ng Pagsubok
Isinusulong ang isang simulation environment batay sa two-dimensional axisymmetric electric field model, gamit ang numerical methods upang pag-aralan ang mga katangian ng electric field. Ang test system ay nagtransform ng mga wire at insulation components ng reactor sa isang 3D solid model. Sa pamamagitan ng graphical interface, ito ay nagbibigay-daan sa parameterized setting ng conductor surface charge, pag-identify ng floating potential ng wire, at dynamic visualization ng electric field.
Para sa analisis ng longitudinal insulation, apat na mixed waveform modes ang ginagamit: full-wave/chopped-wave excitation sa winding head end, full-wave loading sa line end, at chopped-wave loading sa neutral point, na sinusimulate ang coil potential gradient distribution sa iba't ibang working conditions. Sa pangunahing insulation evaluation, isinusulong ang isang electro-mechanical coupling model para sa mga area ng concentration ng electric field, na nagbibigay-daan sa pag-compute ng mga tampok ng pagbibigwas at pagkuha ng fault features. Ang ginamit na model sa test ay may rated voltage na 45 kV, rated current na 630 A, at rated reactance na 1005 Ω.
2.2 Mga Resulta ng Test at Analisis
Ipinaglaban ang mga vibration fault tests sa pamamagitan ng metodyo ng paper at dalawang ibang metodyo. Ang mga resulta ng test ng tatlong metodyo ay pinaghaluan, tulad ng ipinapakita sa Table 1.
Tulad ng makikita sa datos sa Table 2, kumpara kay Method 1 (maximum error na 56 μm) at Method 2 (maximum error na 77 μm), ang maximum error ng 750 kV mataas na volt na shunt reactor vibration testing method na disenyo sa paper na ito ay lamang 3 μm. Sa Test 6, ang natukoy niyang halaga na 30 μm ay ganap na katugma sa itinakdang halaga. Ang maximum error ng metodyo sa paper na ito ay nabawasan ng higit sa 50 μm kumpara sa mga tradisyunal na metodyo, at ang natukoy na halaga ay pinakamalapit sa aktwal na halaga, na nagpapatunay ng epektividad ng metodyo.
Ang test ay ginawa ang isang spectrum analysis sa No. 3 measuring point, at pagkatapos ay inanalisa ang sanhi ng kasalanan. Ang natest na spectrum diagram ng No. 3 measuring point ng reactor ay ipinapakita sa Figure 1.
Kapag ang pangunahing magnetic circuit ay lumalampas sa iron cakes at air gaps, isang Maxwell force field ang nabubuo, na may intensity na dalawang beses ang current, na binabawasan ang magnetic field energy. Ang spectrum analysis ay nagpapakita na ang bawat measuring point ay may vibration frequency na ~100 Hz, at ang spectrum ay tugma sa mga value ng oras-domain vibration, na nagpapahiwatig na ang vibration ay nagmumula sa magnetostrictive effect ng insulator ng pangunahing magnetic circuit.
Ang pag-aaral na ito ay gumagamit ng accuracy ng fault diagnosis bilang pangunahing indikador, na pinaghaluan ang traditional na Method 1, Method 2, at ang algorithm ng paper. Batay sa 1000-case test set: ang lahat ng tatlong metodyo ay may benchmark accuracies >97%. Ang metodyo ng vibration testing at fault analysis ng paper na ito ay nagbibigay ng outstanding na performance, na may accuracy na laging >99.5% at peak na 99.8% sa full-sample tests. Ang peak/valley accuracy ng Method 1 ay 98.88%/98.50%, at ang range ng accuracy ng Method 2 ay 97.50% - 97.83%. Kumpara sa pinakamahusay na Method 1, ang metodyo na ito ay nag-improve ng 0.92 percentage points, na lumapit sa theoretical limit na 100.00%, na nagpapatunay ng advantage sa accuracy para sa 750 kV shunt reactor vibration testing at fault analysis.
Upang i-evaluate ang performance, isang eksperimento ay gumagamit ng fault recognition accuracy bilang pangunahing indikador. Ang mga test ay nagpapakita na ang detection accuracy ay stabilizes sa 99.50% - 99.80%, na nagpapatunay ng dual-function effectiveness: ang accurate na pagsukat ng mga tampok ng vibration ng 750 kV reactor at reliable na pagdidignos ng mga kasalanan.
3 Pagtatapos
Ang pagsasaliksik ay nagpapakita na kapag ang iron core ng isang mataas na volt na shunt reactor ay maluwag, ang mga katangian ng oras-frequency ng signal ng pagbibigwas ay nagbabago regular. Ang pag-analyze ng mga parameter tulad ng pag-fluctuate ng amplitude, variance, at ang proporsyon ng enerhiya ng 200 Hz ay maaaring i-evaluate ang estado. Ang mga band ng characteristic frequency tulad ng 200 Hz, 300 Hz, at 500 Hz ay nauugnay sa mga working condition. Ang modelo ng diagnosis ay may mabuting kakayahang i-identify ang mga kasalanan. Ang online monitoring ng pagbibigwas ay maaaring i-identify ang pagkaluwag ng iron core at deformation ng winding, at ang mga test ay nagpapatunay ng epektividad ng metodyo.
