Real-Time Monitoring of Surge Arresters in 10kV GIS Cubicles: Enhancing Railway Power System Safety Paghimo og Real-Time Monitoring sa Surge Arresters sa 10kV GIS Cubicles: Nag-Enhance sa Kaayohan sa Railway Power System

1 Pahimulohan sa Pananaliksik

Ang mga metal-oxide surge arrester nga naka-seal sa mga kabinet, nagdumala sa sistema nga voltiyo sa kasinatian, may pananabtan sa pagkatigom, padayon pa gyud hangtod mapuslan o mag-explosion, nga makaresulta og electrical fire. Busa, ang regular nga inspection/maintenance kay gikinahanglan. Ang tradisyonal nga 3-5-taon cycle detection (power cut, pagkuha sa arrester para sa mga test; pagbalik sa installation kon nahimo og replacement) mogahin sa safety risks ug nagpakita og hirap sa pagsunod sa standards batas sa espasyo/ambiente.

2 Prinsipyong Monitoring sa 10kV GIS Cabinet Surge Arrester

Para masigurado ang seguridad sa high-speed railway, mahimong ma-monitor sa real-time ang status sa 10kV GIS cabinet arrester, hukman ang service life, ug swit-on nga pagreplace sa expired ones, importante ang pagbuhat og monitoring system.

Sa normal nga operasyon sa GIS cabinet, ang mga arrester nagpakita og mataas nga impedance; sa panahon sa grounding faults, sila nag-release og energy tapos nag-restore sa matas nga impedance para block-on ang ground current. Normalmente, ang leakage current (tens of mA, ~10mA resistive component) kaunti ra. Ang pagkatigom o pagdamage sa moisture mogahin og pagtaas sa resistive leakage current, pero ang minor issues mogahin lang og dili obvious nga pagtaas, nga nagpakilabot sa timely nga hazard detection ug nag-threaten sa railway safety. Busa, ang resistive current analysis ug mga metodo (compensation, total leakage current, third-harmonic) gikinahanglan.

Para boost-on ang seguridad, gibuo ang leakage-current-monitoring comprehensive unit (prinsipyo sa Figure 1). Ito nag-monitor sa multiple arresters online, tracking sa mga parameter sama sa leakage current. Pag-powered on, ito nag-initialize, nag-cycle sa sensor checks, nag-address sa errors swit-on, ug nag-upload sa data sa servers via 5G para sa remote monitoring.

3 Implementasyon sa Monitoring System sa Surge Arresters sa GIS Cubicles sa 10kV Substations

Guided by the monitoring principle, the system is designed and implemented. Each online surge arrester monitoring subsystem transmits data to the internal substation system. It can collect parameters including the number of arrester operations, leakage current, operation timestamps (accurate to the second), and peak discharge current during operations.

Ang mga surge arrester gigamit ang through-core zero-flux leakage current sensors para makakuha sa total current signals. Ang mga signal niini gitransform sa Fast Fourier Transform (FFT) – usa ka efficient nga algorithm nga nagreduce sa computational complexity habang nag-enable sa rapid nga pagcalculate sa Fourier transforms ug ilang inverses, nga giindispensable nga mathematical tool sa power systems. Ang FFT nagdecompose sa current signals para makilala ang harmonic components ug analyze ang frequency-based harmonics.

Ang GIS sa 10kV substations nagdumala sa severe nga third-harmonic pollution, nga nag-increase sa system losses, nag-elevate sa loads, ug nag-impose sa arrester monitoring – threatening sa railway power system safety ug stability. Busa, ang sistema nag-adopt sa third-harmonic method: analyzing “third-harmonic” data (three times the 50Hz fundamental frequency) na decomposed sa FFT. Ang integrated monitoring unit nakakonekta sa arrester sensors pinaagi sa RS485 interfaces, enabling data collection from up to 32 switchgear arresters.

3.1 Data Transmission ug Smart Analysis

Ang integrated monitoring unit gigamit ang 5G communication module aron maswift ang transmission sa detection data sa cloud platform. Ang platform nag-analyze sa arrester operation statuses, nag-trigger og alarms para sa anomalies, ug periodic upload sa data. Ang automated data analysis nag-generate og recommendations – e.g., swit-on nga pag-replace sa arrester o lifecycle predictions. Ang acquisition system supports scheduled data uploads ug active uploads during anomalies (as shown in Figure 2).

3.2 System Operation ug Management

Post-implementation, ang unit nag-process sa total current, third-harmonic, ug operation data aron makalkula ang total current, resistive current, ug operation info – transmitted to the cloud via 5G. Ang cloud platform nag-display sa arrester lifecycle curves ug action alarms, enabling real-time lifecycle ug operation monitoring. Ang substation backend software nag-store sa tanang detection data, with configurable daily upload frequencies/timings. Kon ang leakage current exceeds 10% of the baseline, ang sistema nag-trigger og alarms.

Ang key technical parameters set as in Table 1. Ang monitoring system installed ug operational, with debugging aligned to equipment maintenance schedules. It achieves arrester lifecycle management, real-time monitoring, ug improved maintenance efficiency – elevating power system management standards.

4 Conclusion

Ang real-time monitoring system sa operating status sa surge arresters sa GIS cubicles sa 10kV substations nag-transmit sa collected data sa backend monitoring system via 5G wireless transmission. Meanwhile, sa backend monitoring system, it generates curves of arrester lifespan changes ug alarm notifications for arrester operations, enabling real-time grasp of arrester lifespan conditions ug operation statuses.

Ang design ug implementation sa sistema niini nag-enhance sa accuracy sa operation monitoring sa surge arresters sa GIS cubicles sa 10kV substations, nag-reduce sa maintenance costs, ug nag-prevent sa major accidents. Additionaly, it improves the power security for the operation of high-speed railways.