Надзор за вибрација и дијагностика на грешки за високонапонски паралелни реактори

1 Технологии за мониторинг на вибрацијата и дијагностика на грешки за високонапоно паралелни реактори
1.1 Стратегија за распоред на мерни точки

Характеристичните параметри на вибрацијата (фrequentia, моќ, енергија) на високонапонските паралелни реактори се целосно записани во оперативните дневници. За анализа на вибрацијата, фокусот е на решавање на комплексноста на распределбата на електричното поле на краевите на намотките. Квантитативно ја оценуваме распределбата на интензитетот на полето под рабочи/грмежен прекомерен напон и карактеристиките на градиентот на напонот на продолговита изолација при прекомерен напон. Распоредот на мерни точки мора да исполнува барањата за автентичност на вибрацијата, безбедност и инженерска рационалност. Забелешка: поради ризикот од висок напон на врвот, сензорите се поставуваат околу стенката на резервоарот. Наружната површина на резервоарот се делат на правоаголни единици, со стандардни точки како геометриски центри со системски нумерација, осигурувајќи растојание помеѓу точките ≤ 50 cm, балансирајќи го просторот за инсталација и покривањето на клучните области. Шемата за распоред треба да се динамично оптимизира според структурата на опремата, техничките спецификации и стандардите за безбедност, што овозможува проследливост на податоците и контрола на ризикот.

1.2 Метод за извлекување на карактеристики на сигналот за вибрација

Мониторингот на вибрацијата на високонапонските паралелни реактори собира карактеристики на вибрацијата преку систем за сензирање. Експериментите користат две услови: 75% од номиналната напонска капацитет и отстранување на механички ограничувања. Вибрацијата на опремата е подеталечена од два механизми: магнетострикцијата на железниот јадро што предизвикува периодична деформација во латерална/продолгова насока; променливата електромагнетна сила што предизвикува карактеристична вибрација на 95 Hz на интерфејсот на разликата меѓу јадрото и зазорот. Осетливоста на вибрацијата потекнува од електромагнетно-механичко поврзување. Лесни јадра или деформирани намотки предизвикуваат аномални амплитудни спектри (95 Hz/150 Hz), временски домени на таласните форми и коефициенти на главните компоненти. Конструирајте многодимензионален систем на карактеристики на амплитуда, асиметрија и куртоза. Фокусот на истражувањето е на компонентите со ниската frequentia под 1 kHz, градење на модел на карактеристиките на вибрацијата со квантитативни закони на време-частота за поддршка на дијагностика на грешки.

Сегментираниот дискретен моќен спектар горе претставува спектар на моќта на сигналот, како што е показано во формула (1).

Во формулата: $N$ е бројот на мерни точки; $f$ е фреквенцијата на усвојување; $o(k)$ е збирот на квадратите на амплитудите на сите компоненти на frequentia помеѓу -80 Hz и 100 Hz. Забелешка: поради комплексната структура на високонапонските паралелни реактори, се јавуваат многу нелинеарни фактори како рефлексија и рефракција внатре. Амплитудата на секој хармоничен компонент варира под различни услови.

1.3 Дијагностика на внатрешни грешки на 750 kV високонапонски паралелни реактори

Како основен уред за компензација на реактивна моќ во електрични системи, оперативната надежност на високонапонските паралелни реактори е директно поврзана со стабилноста на системот. Овие контролирани реактори имаат специјална структура и комплексни механизми за грешки, и грешките можат да предизвикаат ризик од прекомерен строј/прекомерен напон. Како пример, за 750 kV уреди, голема капацитетна грешка во намотката за контрола предизвикува дисбаланс во бројот на намотки. Нејзините хармонични компоненти, освен DC и парни редови, имаат надградени непарни хармонии. Поради тоа, како индуцираните електромотивни сили во левата и десната колона на јадрото на грешната намотка за контрола се разликуваат, се генерира несбалансирани индуцирани електромотивни сили $\Δe$ во намотката за контрола на грешната фаза, како што е прикажано во формула (2).

Во формулата: w е односот на краткиот пресечен број на намотки на реакторот; χ е номиналниот напон на намотката за контрола. Амплитудата, коефициентот на компонентата, средноквадратичната девијација во сигналот за вибрација, и несбалансирани индуцирани електромотивни сили Δe во формула (2) заедно чинат карактеристиките на внатрешната грешка на реакторот. Његовата дијагностика на грешки е прикажана во формула (3).

Истражувањата покажуваат дека корелацијата помеѓу карактеристиките на вибрацијата и механичката состојба на реакторот е поголема од онаа со напонот, што може ефективно да супримира интерференцијата од флуктуациите на електричната мрежа. За 750 kV реактор во нормална работа, тој генерира балансиране парни хармонии преку својата трифазна структура. Еднофазна грешка ќе наруши балансот на хармониите, и поради ниската резистивна карактеристика на намотката за контрола, ќе се произведе строј пет пати поголем од номиналниот прекомерен строј. Овој аномален строј ќе предизвика стројот на страната на мрежата да се зголеми до пет пати од нормалната вредност, соопствено со хармонична деформација, што запризоројува безбедноста на електричната мрежа.

2 Тестирање и евалуација на резултатите
2.1 Изградба на тест платформа

Симулационата средина е изградена на база на дводимензионален аксиометричен модел на електрично поле, со користење на нумерички методи за проучување на карактеристиките на електричното поле. Тестирачкиот систем претворува жици и изолаторски компоненти на реакторот во 3D тврд модел. Преку графичкиот интерфејс, тоа овозможува параметризовано поставување на површинскиот заред на проводникот, идентификација на пловачкиот потенцијал на жицата и динамичка визуелизација на електричното поле.

За анализа на продолговитата изолација, се применуваат четири миксовани режими на таласна форма: целна/пресечена таласна екситација на главата на намотката, целна наглас на линијата, и пресечена наглас на нейтралната точка, симулирајќи градиентот на потенцијалот на намотката под различни работни услови. Во главната евалуација на изолацијата, се изградува електромеханички модел за области со концентрација на електричното поле, реализирајќи пресметување на карактеристиките на вибрацијата и извлекување на карактеристики на грешки. Тестирачкиот модел има номинален напон од 45 kV, номинален строј од 630 A, и номинална реактивна сопротивност од 1005 Ω.

2.2 Резултати и анализа на тестовите

Тестирањето на грешки на вибрацијата е извршено со методот на овој труд и со два други методи. Резултатите од трите методи се споредени, како што е прикажано во Табела 1.

Како што може да се види од податоците во Табела 2, споредено со Метод 1 (максимална грешка од 56 μm) и Метод 2 (максимална грешка од 77 μm), максималната грешка на методот за тестирање на вибрацијата на 750 kV високонапонски паралелен реактор дизајниран во овој труд е само 3 μm. Во Тест 6, неговата детектирана вредност од 30 μm е потполно согласна со поставената вредност. Максималната грешка на методот во овој труд е намалена за повеќе од 50 μm споредено со традиционалните методи, и детектираната вредност е најблиска до реалната вредност, што го потврдува ефективноста на методот.

Тестирањето извршило спектрална анализа на мерна точка број 3, а потоа анализирало причината на грешката. Тестирачкиот спектрален дијаграм на мерна точка број 3 на реакторот е прикажан на Слика 1.

Кога главната магнетна патека минува низ железни плоки и ваздушен зазор, се формира Максвелов силни пол, со интензитет два пати од стројот, што го намалува енергијата на магнетното поле. Спектралната анализа покажува дека фреквенцијата на вибрацијата на секоја мерна точка е ~100 Hz, и спектралниот дијаграм е согласен со временските вредности на вибрацијата, што указува дека вибрацијата потекнува од магнетострикцијата на главната магнетна патека изолатор.

Ова истражување користи точноста на дијагностика на грешки како основен индикатор, споредувајќи ги традиционалниот Метод 1, Метод 2, и алгоритамот на овој труд. На база на тест сет од 1000 случаи: сите три методи имаат референтна точност >97%. Методот за тестирање на вибрацијата и дијагностика на грешки на овој труд се извршува извонредно, со точност стабилно >99.5% и врв од 99.8% во целосниот тест. Метод 1 има врв/долина на точност од 98.88%/98.50%, а Метод 2 има опсег на точност од 97.50% - 97.83%. Споредено со најдобриот Метод 1, овој метод го подобрува точноста за 0.92 процентни точки, приближувајќи се до теоретскиот лимит од 100.00%, што го потврдува преимуштеството во точност за тестирање на вибрацијата и дијагностика на грешки на 750 kV паралелен реактор.

За евалуација на перформансата, експериментот користи точноста на препознавање на грешки како основен индикатор. Тестовите покажуваат дека точноста на детекција се стабилизира на 99.50% - 99.80%, што потврдува двостраната ефективност: точна мерење на карактеристиките на вибрацијата на 750 kV реактор и надежна дијагностика на грешки.

3 Заклучок

Истражувањата покажуваат дека кога железниот јадро на високонапонскиот паралелен реактор е слаб, временско-фреквенчните карактеристики на сигналот за вибрација се менуваат регуларно. Анализирајќи ги параметрите како флукуација на амплитудата, варијансата и енергијата на 200 Hz, може да се оцени состојбата. Карактеристичните фреквенчни појаси како 200 Hz, 300 Hz и 500 Hz се поврзани со работни услови. Моделот за дијагностика има добар капацитет за препознавање на грешки. Онлајн мониторингот на вибрацијата може да идентификува слабост на железниот јадро и деформација на намотката, а тестовите го потврдуваат ефективноста на методот.