Reaalajas jälgimine impulssikindelte varustuses 10kV GIS kabinetites: Raudtee võrgukaitse tõhustamine

1 Uurimise taust

Kabinetis sulgitud metall-oksüdihüppelised säilitavad pidevalt süsteemi pinget, mis võib põhjustada vananemistehapeid, isegi katkiseid/purkunuhtludeid, mis võivad põhjustada elektriliike. Seega on regulaarne inspektor ja hooldus vajalik. Traditsiooniline 3–5-aastane tsükkel (energia lülitamine välja, hüppeliiniku eemaldamine testideks; uuesti paigutamine, kui asendatakse) tekitab ohusriske ja kohtleb ruumilisi/keskkonnaseadminekuid.

2 10kV GIS kabineti hüppelise jälgimise printsiip

Kõrgekiirusrongide ohutuse tagamiseks, et lubada 10kV GIS kabineti hüppeliste oleku reaalajas jälgimist, määramist eluiga ja ajakohaselt asendada aegunud hüppelised, on vaja arendada jälgimissüsteemi.

Tavalises GIS kabineti töös näitavad hüppelised suure impedantsi; maandamiselvete korral vabastavad nad energiat ja kiiresti taastuvad suure impedantsini, et blokeerida maavoolu. Tavaliselt on lekkevool (kümned mA, umbes 10mA vastupanlik komponent) väike. Vananemine või niiskuskahju suurendab vastupanlikku lekkevoolu, kuid väikesed probleemid ei põhjusta olulist kasvu, mis takistab ajakohast ohtude tuvastamist ja ohustab raudteeohutust. Seega on vaja analüüsida vastupanlikku voolu ja meetodeid (kompenseerimine, kogulekkevool, kolmas harmonik).

Ohutuse tõstmiseks on disainitud lekkevooli üldine jälgimise ühik (prinsiip näidatud joon. 1). See jälgib mitmeid hüppelisi online, jälgides parameetreid nagu lekkevool. Lülitas sisse, see alustab, toimib sensortestide tsüklit, lahendab veateated kiiresti ja saadab andmed serveritele 5G kaudu kaugjälgimiseks.

3 Jälgimissüsteemi rakendamine 10kV allikute GIS kabinetide hüppeliste jaoks

Jälgimisprintsiibi juhendatuna on süsteem disainitud ja rakendatud. Iga hüppelise jälgimise alamsüsteem edastab andmeid sisemisele allikasüsteemile. See saab koguda parameetreid, sealhulgas hüppelise käivituste arvu, lekkevoolu, käivituse aja (täpne sekundini) ja peakatastumise voolu käivituste ajal.

Hüppelised kasutavad läbipõhja nullflukssiga lekkevoolu sensorit, et hankida kogu voolusignaal. Need signaalid läbivad Fast Fourier Transform (FFT) – efektiivset algoritmi, mis vähendab arvutuslikku keerukust, samas lubades kiiresti arvutada Fourier-teisendusi ja nende pöördteisendusi, muutes selle vajaliku matemaatilise tööriista energiaüsteemides. FFT dekomponeerib voolusignaalid, et tuvastada harmoonilised komponendid ja analüüsida sageduslikke harmoonikaid.

10kV allikates on GIS-i kolmanda harmoonika saaste tõsine, mis suurendab süsteemi kahju, tõstab laadi ja halvatab hüppeliste jälgimist – ohustades raudtee energiaüsteemi ohutust ja stabiilsust. Seega kasutab süsteem kolmanda harmoonika meetodit: analüüsides "kolmanda harmoonika" andmeid (kolm korda 50Hz põhifrekvents), mis on dekomponeeritud FFT abil. Integreeritud jälgimise ühik ühendub hüppeliste sensoritega RS485 liidesed, lubades andmete kogumist kuni 32 lülitetehnika hüppelist.

3.1 Andmete edastamine ja intelligentsne analüüs

Integreeritud jälgimise ühik kasutab 5G kommunikatsioonimoodulit, et kiiresti edastada detektsioonandmeid pilveplatvormile. Platvorm analüüsib hüppelite tööolekuid, aktiveerib häireid ebaregulaarsuste korral ja perioodiliselt üleslaadib andmeid. Automaatne andmeanalüüs genereerib soovitusi – näiteks ajakohane hüppeliiniku asendamine või elutsükli prognoosid. Andmekogumissüsteem toetab planeeritud andmete üleslaadimist ja aktiivset üleslaadimist ebaregulaarsuste korral (näha joon. 2).

3.2 Süsteemi töö ja haldus

Rakenduse järel töötleb ühik kogu voolu, kolmanda harmoonika ja tööandmeid, et arvutada koguvool, vastupanlik vool ja tööinfo – mis edastatakse pilve 5G kaudu. Pilveplatvorm näitab hüppelite elutsüklikke kõveraid ja häireteatisi, lubades reaalajas elutsükli ja töö jälgimist. Allikate tagaplaanil olev tarkvara salvestab kõik detektsioonandmed, kuhu saab seadistada päevased üleslaadimisfrekvensid/aegad. Kui lekkevool ületab 10% baasväärtusest, siis süsteem aktiveerib häireteatisi.

Olulised tehnilised parameetrid on seatud tabelis 1. Jälgimissüsteem on paigaldatud ja töötav, kus debugimine on sünkroniseeritud seadmete hooldusskeemiga. See saavutab hüppelite elutsükli halduse, reaalajas jälgimise ja parandab hoolduse efektiivsust – tõstes energiaüsteemi halduse standardid.

4 Järeldus

Reaalajas jälgimissüsteem 10kV allikate GIS kabinetide hüppeliste tööolekute jaoks edastab kogutud andmed tagaplaanil olevale jälgimissüsteemile 5G sidumise kaudu. Samal ajal, tagaplaanil olevas jälgimissüsteemis, luuakse hüppelite eluiga muutuste kõverad ja häireteatised hüppelite tööde kohta, lubades reaalajas hõlpsasti jälgida hüppelite eluigaolukordi ja tööolekuid.

Selle süsteemi disain ja rakendamine suurendavad 10kV allikate GIS kabinetide hüppeliste tööjälgimise täpsust, vähendavad hoolduskulusid ja vältivad suuri õnnetusi. Lisaks parandab see kõrgekiirusraudtee operatsioonide energiaohutust.