Повышение эффективности онлайн-мониторинга грозозащитных тросов: ключевые улучшения для точности диагностики неисправностей и надежности

1 Значение онлайн-мониторов для ограничителей перенапряжения
1.1 Повышение безопасности энергосистем, снижение повреждений от молний

Во время ударов молний ограничители перенапряжения играют ключевую роль в разрядке перенапряжений. Онлайн-мониторы обеспечивают стабильность ограничителей, обнаруживают потенциальные неисправности в реальном времени и срабатывают, подавая сигнал тревоги для своевременного вмешательства — это эффективно снижает повреждения, вызванные молниями, на энергооборудование и системы, обеспечивая стабильную работу.

1.2 Мониторинг состояния в реальном времени, повышение эффективности обслуживания

Мониторы непрерывно отслеживают ключевые параметры (например, ток утечки). Обнаруживая ранние неисправности и предотвращая вторичные аварии, они оптимизируют планирование технического обслуживания, минимизируют ненужные отключения и обеспечивают надежное электроснабжение — это критически важно для безопасности и эффективности системы.

2 Принципы работы устройств тестирования онлайн-мониторов
2.1 Сбор сигналов

Мониторы собирают сигналы через соединения с ограничителями. В нормальных условиях работы ограничители остаются стабильными; при событиях перенапряжения (молнии/переключения) они активируются для разрядки энергии. Мониторы используют датчики для захвата двух ключевых параметров:

• Ток утечки: трансформаторы тока преобразуют ток утечки в измеряемые электрические сигналы;

• Количество операций: события разрядки обнаруживаются по специфическим сигналам, генерируемым во время активации ограничителя.

2.2 Обработка и анализ сигналов

Собранные сигналы обрабатываются через три ключевых модуля:

• Усилитель: усиливает слабые сигналы для последующей обработки;

• Фильтр: удаляет шум/помехи, улучшая качество сигнала;

• АЦП (аналого-цифровой преобразователь): преобразует аналоговые сигналы в цифровой формат для точного анализа.

Обработанные цифровые сигналы анализируются микропроцессорами/чипами, сосредоточившись на следующем:

• Оценка изоляции: вычисляет величину и фазу тока утечки для оценки производительности изоляции. Избыточный ток утечки указывает на ухудшение изоляции и увеличение рисков возникновения неисправностей;

• Статистика операций: отслеживает частоту активации, отражая уровень активности молний или деградацию ограничителя (слишком частые операции могут указывать на интенсивные молнии или снижение производительности).

3 Недостатки традиционных тестовых устройств
3.1 Низкая точность тестирования

Обработка сигналов на основе аналоговых технологий уязвима к помехам (например, шум маскирует малые изменения тока утечки). Точность датчиков и цепей обработки сигналов также влияют на точность, снижая надежность данных.

3.2 Ограниченная функциональность

Традиционные устройства тестируют только базовые параметры (ток утечки, количество операций), но не имеют продвинутых функций (диагностика неисправностей, анализ данных), что затрудняет всестороннее обнаружение скрытых рисков.

3.3 Сложность в эксплуатации

Тестирование требует сложной проводки (например, установка датчиков, подключение сигналов) и неудобных интерфейсов, что увеличивает риск ошибок пользователя и усложняет эксплуатацию.

3.4 Низкая надежность

Механические компоненты (например, переключатели, подверженные износу, плохому контакту) и аналоговые схемы (чувствительные к температуре и влажности) часто выходят из строя. Обслуживание требует специализированных навыков, что увеличивает затраты и сложность.

Структура и дефекты традиционных устройств можно визуализировать на рисунке 1.

4 Меры по улучшению устройств тестирования онлайн-мониторов для ограничителей перенапряжения
4.1 Использование технологии цифровой обработки сигналов

Технология цифровой обработки сигналов обладает преимуществами, такими как высокая устойчивость к помехам, высокая точность и хорошая стабильность. Применение ее к устройству тестирования онлайн-монитора для ограничителей перенапряжения может существенно повысить точность и стабильность тестирования. Например, цифровая фильтрация может точно удалять шумовые помехи в сигналах, значительно улучшая качество сигнала; алгоритмы цифровой обработки сигналов могут точно рассчитывать ключевые параметры, такие как ток утечки и количество операций, что еще больше повышает точность тестирования.

4.2 Добавление функциональных модулей

Для удовлетворения потребностей пользователей в продвинутых функциях устройств тестирования онлайн-мониторов для ограничителей перенапряжения, улучшенное устройство добавляет функциональные модули, такие как диагностика неисправностей и анализ данных. Анализ параметров, таких как ток утечки и количество операций, позволяет точно определить потенциальные опасности неисправностей ограничителей; статистический анализ исторических данных помогает четко понять тенденцию работы ограничителей, предоставляя надежную основу для профилактического обслуживания.

4.3 Оптимизация интерфейса управления

Для улучшения удобства использования устройства тестирования онлайн-монитора для ограничителей перенапряжения, интерфейс управления был оптимизирован. Например, была внедрена технология сенсорного экрана, позволяющая пользователям выполнять операции и настройки параметров напрямую через сенсорный экран; графический интерфейс позволяет пользователям интуитивно понимать результаты тестирования и состояние устройства, улучшая опыт использования.

4.4 Повышение надежности

4.4.1 Модульный дизайн

Используется подход модульного дизайна, при котором тестовое устройство делится на несколько независимых модулей. Каждый модуль может работать отдельно, что значительно уменьшает трудности обслуживания и ремонта, улучшая ремонтопригодность устройства.

4.4.2 Высококачественные компоненты и материалы

Выбираются высококачественные компоненты и материалы, чтобы обеспечить стабильность и надежность тестового устройства на аппаратном уровне, уменьшая проблемы, вызванные отказами оборудования.

4.4.3 Строгий контроль качества

Осуществляется строгий контроль качества и процедуры тестирования, чтобы всесторонне проверить производительность и качество тестового устройства, обеспечивая его соответствие требованиям проектирования и использования, и закладывая прочную основу для стабильной работы устройства.

Схематическое изображение улучшенного устройства тестирования онлайн-монитора для ограничителей перенапряжения показано на рисунке 2.

5 Анализ случаев
5.1 Введение в случай

Был выбран набор ограничителей перенапряжения в подстанции в качестве объекта тестирования. Улучшенное тестовое устройство было использовано для проведения комплексных тестов, включая измерение параметров, таких как ток утечки, количество операций и резистивный ток, а также проверку функций, таких как диагностика неисправностей и анализ данных.

5.2 Процесс и результаты тестирования

5.2.1 Тест тока утечки

Улучшенное устройство измерило ток утечки ограничителя, который оставался стабильным в пределах нормального диапазона без значительных отклонений от исторических данных. Это указывает на хорошую изоляционную производительность, без аномального увеличения тока утечки.

5.2.2 Тест количества операций

С помощью моделирования операций ограничителя улучшенное устройство точно записало количество операций, соответствующее фактическим действиям. Это подтверждает способность устройства предоставлять надежные данные для эксплуатации и обслуживания.

5.2.3 Тест резистивного тока

Измерения резистивного тока (с помощью улучшенного устройства) находились в пределах нормального диапазона, согласуясь с историческими данными. Это свидетельствует о нормальных резистивных компонентах, без признаков старения или повреждений.

5.2.4 Верификация диагностики неисправностей

С помощью моделирования неисправностей (например, сбоев датчиков, проблем в цепях обработки сигналов) улучшенное устройство точно обнаруживало точки неисправностей и подавало ясные предупреждения. Это подтверждает надежность функции диагностики неисправностей для своевременного обнаружения дефектов.

5.2.5 Верификация анализа данных

Анализ исторических данных ограничителя, улучшенное устройство генерировало графики трендов параметров (ток утечки, количество операций) и детальные отчеты. Это демонстрирует мощные возможности анализа данных, поддерживающие научные решения по эксплуатации и обслуживанию.

5.3 Анализ результатов

Улучшенное тестовое устройство отличается высокой точностью, полным функционалом, удобством в использовании и высокой надежностью — полностью отвечая требованиям тестирования онлайн-мониторов для ограничителей перенапряжения.

Его функции диагностики неисправностей и анализа данных позволяют превентивно выявлять потенциальные проблемы, повышая надежность и безопасность оборудования. В целом, устройство улучшает эффективность и точность тестирования, обеспечивая стабильную работу энергосистем.

6 Заключение

По мере развития энергосистем растут требования к точности и надежности онлайн-мониторов для ограничителей перенапряжения. В данной статье представлены улучшения тестовых устройств — оптимизация модулей сбора, обработки, управления, отображения и питания — для повышения стабильности и точности.

Полевые испытания подтвердили эффективность устройства, предоставляя надежную основу для контроля качества онлайн-мониторов ограничителей перенапряжения. Будущие усилия должны быть направлены на развитие технологий обнаружения энергооборудования, непрерывно совершенствуя тестовые устройства для дальнейшего обеспечения безопасной и стабильной работы энергосистем.