10kV GIS qutularında fəlakət qoruyucuların real vaxtlı izlənməsi: Dəmir yolu elektrik sistemlərinin tibqatlığını artırmaq

1 Araşdırma Arka Planı

Metall-oksit sərpasçılar, şkafidlarda mühürələnmiş, sistem voltajını müsbət dövrü saxlayır, bu da yaşlanma və hətta arızalar/exploziyalar nəticəsində elektrikli yangınların baş verməsi riskini artırır. Bu səbəbdən, mənimsiz təsnifat və ya təmir lazımdır. Gədiyyəli 3-5 illik test (elektrik kəsməsi, sərpasçının silinməsi və testlərin aparılması; əvəzinə qoyması) təhlükə yaradır və standartları tutmaqda məkan/sərtərəf zərurlülük çətinlikləri ilə üzləşir.

2 10kV GIS Şkafında Sərpasçının İzlənmə Prinsipi

Təzyiqi demiryolu təhlükəsizliyinin təmin edilməsi, 10kV GIS şkafında sərpasçının vəziyyətinin real zamanlı izlənməsi, xidmət müddətinin qiymətləndirilməsi və bitmiş olanların baxım zamanı əvəz olunması üçün bir izlənmə sisteminin inkişaf etdirilməsi vacibdir.

Normal iş rejimində, sərpasçılar yüksək impedans göstərir; yerləşmə arızalarında, enerji buraxır və sonra tez-tez yüksək impedansa bərpa olaraq yer akımı bloklaması edilir. Normal olaraq, sızıntı akımı (onlarla mA, ~10mA direktsiyanın komponenti) kiçikdir. Yaşlanma və ya rütubət zədəsinə görə direksiya sızıntı akımı artar, amma kiçik problemlar açıqdakı artışı çox asanlıqla təsir etmir, bu da təhlükəni vaxtında aşkar etməyi çətinləşdirir və demiryolunun təhlükəsizliyini təhdid edir. Buna görə, direksiya sızıntı akımının təhlili və metodları (kompensasiya, ümumi sızıntı akımı, üçüncü harmonik) tələb olunur.

Təhlükəsizliyi artırmaq üçün, sızıntı akımı izlənmə kompleks bir vahidi (Şəkil 1-də prinsip). Bu, onlayn bir neçə sərpasçının parametrlərini, məsələn, sızıntı akımını izləyir. Qalıcı elektrok imal edildikdə, sensorların yoxlanmasını davam etdirir, xətalara tez-tez cavab verir və məlumatları 5G vasitəsilə serverlərə yükləyir ki, uzaqdan izlənmə mümkün olsun.

3 10kV Təchizat Məntəqələrindəki GIS Şkafında Sərpasçılara Dair İzlənmə Sisteminin Tətbiqi

İzlənmə prinsipi istiqamət verən sistem dizayn edilmiş və tətbiq edilmişdir. Hər bir onlayn sərpasçı izlənmə alt sistemi məlumatları daxili təchizat məntəqəsindəki sistemə göndərir. Sistem, sərpasçının işləmə sayı, sızıntı akımı, işləmə zaman damğaları (sanıya qədər dəqiqliklə) və işləmə zamanı maksimum buraxılış akımı kimi parametrləri toplaya bilir.

Sərpasçılar, ümumi akım signalını ala bilmək üçün nüfuzlu sıfır-fluks sızıntı akımı sensorlarını istifadə edirlər. Bu signal daha sonra Tez Fur'e Dəyişikliyi (FFT) - effektiv bir alqoritm, hesablama mürəkkəbliyini azaldarkən, Fur'e dəyişikliklərini və onların tərsini tez hesablamaya imkan verir, bu da enerji sistemlərində indispensabil riyazi alətdir. FFT, akım signalını dekompozisya edərək harmonik komponentləri tapır və frekvans bazlı harmonikləri təhlil edir.

10kV təchizat məntəqələrindəki GIS, ciddi üçüncü harmonik zədəsi çəkir, bu da sistem zədələrini artırır, yükü yüksəltir və sərpasçı izlənməsinə mane olur - demiryolu enerji sisteminin təhlükəsizliyini və stabiilliyini təhdid edir. Buna görə, sistem üçüncü harmonik metodunu qəbul edir: FFT vasitəsilə dekompozisya edilən "üçüncü harmonik" məlumatlarını (50Hz fundamental frekvansın üç dəfəsi) təhlil edir. İnteqrasiya edilmiş izlənmə vahidi, RS485 interfeysləri vasitəsilə sərpasçı sensorlarına bağlanır, bu da 32 dəyişici sərpasçının məlumatlarının toplanmasına imkan verir.

3.1 Məlumat Keçidi və Ağıllı Təhlil

İnteqrasiya edilmiş izlənmə vahidi, 5G kommunikasiya modulu vasitəsilə deteksiya məlumatlarını tez-tez bulut platformasına keçirir. Platform, sərpasçının işləmə vəziyyətlərini təhlil edir, anormal hallar üçün alarm aktivləşdirir və məlumatları müntəzəm yükləyir. Avtomatlaşdırılmış məlumat təhlili, məsələn, vaxtında sərpasçının əvəz olunması və ya ömrü haqqında proqnozlar hazırlayır. Qazandırma sistemi, planlaşdırılmış məlumat yükləmələrini və anormal hallar zamanı aktiv yükləmələrini dəstəkləyir (Şəkil 2-də göstərilir).

3.2 Sistem İşləmi və İdarəetmə

Tətbiqden sonra, vahid, ümumi akım, üçüncü harmonik və işləmə məlumatlarını proses edir, ümumi akım, direksiya akımı və işləmə məlumatlarını hesablayır və 5G vasitəsilə buluta göndərir. Bulut platforması, sərpasçının ömür xəttini və fəaliyyət alarmlarını göstərir, bu da real zamanlı ömür və işləmə izlənməsinə imkan verir. Təchizat məntəqəsindəki arxa planda yazılım, bütün deteksiya məlumatlarını saxlayır, günlük yükləmə dəqiqliklərini və vaxtlarını konfiqurasiya edir. Əgər sızıntı akımı bazalı səviyyənin 10%-dan çox olarsa, sistem alarm aktivləşdirir.

Əsas texniki parametrlər Cədvəl 1-də qeyd edildiyi kimi təyin edilir. İzlenmə sistemi quraşdırılır və işləyir, qurğu baxım zamanı debug edilir. Sistem, sərpasçının ömür idarəsini, real zamanlı izlənməsini və baxım effektivliyini artırır - bu da enerji sistemlərinin idarəetmə standartlarını yüksəldir.

4 Nəticə

10kV təchizat məntəqələrindəki GIS şkafında sərpasçılara dair real zamanlı izlənmə sistemi, toplanmış məlumatları 5G radiokanal vasitəsilə arxa plan izlənmə sistemine göndərir. Eyni zamanda, arxa plan izlənmə sisteminə, sərpasçının ömrü dəyişikliklərinin xətlərini və sərpasçının fəaliyyəti haqqında xəbərdarlıqları yaratır, bu da sərpasçının ömr vəziyyətini və fəaliyyət statusunu real zamanlı şəkildə bilməyə imkan verir.

Bu sistemin dizaynı və tətbiqi, 10kV təchizat məntəqələrindəki GIS şkafında sərpasçılara dair fəaliyyət izlənməsinin dəqiqliyini artırır, baxım maliyyətini azaldır və böyük arızlardan qoruyur. Bununla birlikdə, təzyiqi demiryollarının işləməsi üçün enerji təhlükəsizliyini də artırır.