10kV GIS केबिन में सर्ज आरेस्टर्स की वास्तविक समय में निगरानी: रेलवे विद्युत प्रणाली की सुरक्षा में सुधार

1 अनुसंधान पृष्ठभूमि

कैबिनेट में सील किए गए धातु-आक्साइड सर्ज आरेस्टर सिस्टम वोल्टेज का लगातार सामना करते हैं, जिससे उनमें पुराने होने की संभावना रहती है, यहाँ तक कि फटन या विस्फोट भी हो सकता है, जो विद्युत आग का कारण बन सकता है। इसलिए, नियमित जांच/रखरखाव की आवश्यकता होती है। पारंपरिक 3-5 वर्ष की चक्र अवधि की जांच (विद्युत कटाव, आरेस्टर को टेस्ट के लिए निकालना; यदि बदला जाता है तो फिर से स्थापित करना) सुरक्षा के खतरों का सामना करती है और अंतरिक्ष/पर्यावरण-आधारित मानकों को पकड़ने में कठिनाई का सामना करती है।

2 10kV GIS कैबिनेट सर्ज आरेस्टर की निगरानी का सिद्धांत

उच्च-गति रेलवे की सुरक्षा सुनिश्चित करने, 10kV GIS कैबिनेट आरेस्टर की स्थिति की वास्तविक समय में निगरानी, उपयोग की अवधि का निर्धारण, और समय पर समाप्त होने वाले आरेस्टर को बदलने के लिए एक निगरानी प्रणाली विकसित करना आवश्यक है।

सामान्य GIS कैबिनेट कार्य के दौरान, आरेस्टर उच्च इम्पीडेंस दिखाते हैं; जमीन से जुड़े दोषों के दौरान, वे ऊर्जा छोड़ते हैं फिर तेजी से उच्च इम्पीडेंस वापस लौट आते हैं ताकि जमीन की धारा को रोका जा सके। आमतौर पर, रिसाव धारा (दहाई के मिलीएम्पियर, ~10mA प्रतिरोधी घटक) बहुत छोटी होती है। पुराने होने या नम होने से प्रतिरोधी रिसाव धारा बढ़ जाती है, लेकिन छोटी समस्याएं उल्लेखनीय वृद्धि का कारण नहीं बनती हैं, जो समय पर खतरों का पता लगाने में बाधा डालती है और रेलवे की सुरक्षा को खतरे में डालती है। इसलिए, प्रतिरोधी धारा विश्लेषण और विधियों (संतुलन, कुल रिसाव धारा, तीसरा हार्मोनिक) की आवश्यकता होती है।

सुरक्षा को बढ़ाने के लिए, एक लीकेज-करंट-मॉनिटोरिंग कॉम्प्रिहेंसिव यूनिट (फिगर 1 में सिद्धांत) का डिजाइन किया गया है। यह ऑनलाइन बहुत से आरेस्टरों की निगरानी करता है, रिसाव धारा जैसे पैरामीटरों का पीछा करता है। पावर ऑन होने पर, यह इनिशियलाइज करता है, सेंसर चेक की चक्र चलाता है, त्रुटियों को तुरंत ठीक करता है, और 5G के माध्यम से डेटा को सर्वर पर अपलोड करता है ताकि दूर से निगरानी की जा सके।

3 10kV सबस्टेशन के GIS कक्षों में सर्ज आरेस्टर के लिए निगरानी प्रणाली का लागू करना

निगरानी के सिद्धांत के अनुसार, प्रणाली का डिजाइन और लागू किया गया है। प्रत्येक ऑनलाइन सर्ज आरेस्टर निगरानी उप-प्रणाली आंतरिक सबस्टेशन प्रणाली को डेटा प्रसारित करती है। यह आरेस्टर संचालनों की संख्या, रिसाव धारा, संचालन समय (सेकंड तक सही), और संचालन के दौरान शिखर डिस्चार्ज धारा जैसे पैरामीटर एकत्र कर सकती है।

सर्ज आरेस्टर ट्रू-कोर जीरो-फ्लक्स लीकेज करंट सेंसर का उपयोग करके कुल धारा सिग्नल प्राप्त करते हैं। ये सिग्नल फास्ट फूरियर ट्रांसफॉर्म (FFT) - एक कुशल एल्गोरिथ्म के माध्यम से जाते हैं, जो गणना की जटिलता को कम करता है और फूरियर ट्रांसफॉर्म और उनके विलोम की तेजी से गणना करने की सुविधा प्रदान करता है, जिससे यह विद्युत प्रणालियों में एक अनिवार्य गणितीय उपकरण बन जाता है। FFT धारा सिग्नलों को विघटित करता है ताकि हार्मोनिक घटकों की पहचान की जा सके और आवृत्ति-आधारित हार्मोनिक्स का विश्लेषण किया जा सके।

10kV सबस्टेशन में GIS गंभीर तीसरे हार्मोनिक प्रदूषण से ग्रस्त होता है, जो प्रणाली की हानि बढ़ाता है, लोड बढ़ाता है, और आरेस्टर निगरानी को खतरे में डालता है - जो रेलवे विद्युत प्रणाली की सुरक्षा और स्थिरता को खतरे में डालता है। इसलिए, प्रणाली तीसरे हार्मोनिक विधि का उपयोग करती है: FFT के माध्यम से विघटित "तीसरे हार्मोनिक" डेटा (50Hz मूल आवृत्ति का तीन गुना) का विश्लेषण। इंटीग्रेटेड मॉनिटोरिंग यूनिट RS485 इंटरफेस के माध्यम से आरेस्टर सेंसरों से जुड़ी होती है, जिससे तकनाक स्विचगियर आरेस्टर से डेटा का संग्रह किया जा सकता है।

3.1 डेटा प्रसारण और स्मार्ट विश्लेषण

इंटीग्रेटेड मॉनिटोरिंग यूनिट 5G संचार मॉड्यूल का उपयोग करके डेटा को जल्दी से बादल प्लेटफार्म पर प्रसारित करता है। प्लेटफार्म आरेस्टर संचालन स्थितियों का विश्लेषण करता है, असामान्यताओं के लिए अलार्म ट्रिगर करता है, और नियमित रूप से डेटा अपलोड करता है। स्वचालित डेटा विश्लेषण सुझाव उत्पन्न करता है - जैसे, समय पर आरेस्टर को बदलना या लाइफस्पैन की भविष्यवाणियाँ। एक्वाइजिशन सिस्टम नियमित डेटा अपलोड का समर्थन करता है और असामान्यताओं के दौरान सक्रिय अपलोड (फिगर 2 देखें)।

3.2 प्रणाली का संचालन और प्रबंधन

लागू करने के बाद, यूनिट कुल धारा, तीसरे हार्मोनिक, और संचालन डेटा को प्रसंस्करित करता है, कुल धारा, प्रतिरोधी धारा, और संचालन जानकारी की गणना करता है - 5G के माध्यम से बादल पर प्रसारित की जाती है। बादल प्लेटफार्म आरेस्टर लाइफस्पैन वक्र और कार्रवाई अलार्म प्रदर्शित करता है, वास्तविक समय में लाइफस्पैन और संचालन की निगरानी की जा सकती है। सबस्टेशन बैकएंड सॉफ्टवेयर सभी डिटेक्शन डेटा को संग्रहित करता है, दैनिक अपलोड आवृत्तियों/समय को कॉन्फिगरेबल करता है। यदि रिसाव धारा बेसलाइन का 10% से अधिक हो, तो प्रणाली अलार्म ट्रिगर करती है।

महत्वपूर्ण तकनीकी पैरामीटर टेबल 1 में सेट किए गए हैं। निगरानी प्रणाली इंस्टॉल और ऑपरेशनल है, डीबगिंग उपकरण रखरखाव की योजना के अनुसार संरेखित है। यह आरेस्टर लाइफस्पैन प्रबंधन, वास्तविक समय में निगरानी, और सुधार रखरखाव की दक्षता - विद्युत प्रणाली प्रबंधन मानकों को बढ़ाता है।

4 निष्कर्ष

10kV सबस्टेशन के GIS कक्षों में सर्ज आरेस्टर की संचालन स्थिति के वास्तविक समय में निगरानी की प्रणाली 5G वायरलेस प्रसारण के माध्यम से एकत्रित डेटा को बैकएंड निगरानी प्रणाली पर प्रसारित करती है। इसके साथ-साथ, बैकएंड निगरानी प्रणाली में, यह आरेस्टर लाइफस्पैन परिवर्तन की वक्र और आरेस्टर संचालन के लिए अलार्म सूचनाएं उत्पन्न करती है, जिससे वास्तविक समय में आरेस्टर लाइफस्पैन स्थितियों और संचालन स्थितियों का ग्राहक करना संभव होता है।

इस प्रणाली का डिजाइन और लागू 10kV सबस्टेशन के GIS कक्षों में सर्ज आरेस्टर की संचालन निगरानी की सटीकता में सुधार करता है, रखरखाव की लागत को कम करता है, और बड़ी दुर्घटनाओं से बचाता है। इसके अलावा, यह उच्च-गति रेलवे के संचालन के लिए विद्युत सुरक्षा को सुधारता है।