10kV GIS კუბიკებში ქარის დამცირებლების რეალური დროის მონიტორინგი: რკინიგზა ელექტრო სისტემების უსაფრთხოების გაუმჯობესება

1 კვლევის ფონი

მეტალ-ჰარცხნის გასაშვებები, რომლებიც დახურულია შენახვის კაბინეტებში, უყურებენ სისტემის ძაბვას უწყვეტად, რითაც ზრდის ახალგაზრდობა, რის შედეგადაც შეიძლება დაბრკოლებები, თუნდაც დახრილები/ექსპლოზიები, რაც იწვევს ელექტრო ცხელის შემდეგ. ამიტომ საჭიროა რეგულარული შემოწმება/მრჩევლობა. ტრადიციული 3-5 წლიანი ციკლის დეტექცია (ელექტრო ენერგიის გათიშვა, გასაშვების გაშლა ტესტებისთვის; ჩასმა, თუ შეიცვალა) წარმოადგენს უსაფრთხოების რისკებს და არ არის სტანდარტიზებული სივრცის/გარემოს მიხედვით.

2 10kV GIS კაბინეტის გასაშვების მონიტორინგის პრინციპი

რათა დაუზუსტდეს სიმართლე სიმაღლეზე მუშაობის უსაფრთხოება, დაიწყოს 10kV GIS კაბინეტის გასაშვების მდგომარეობის რეალური დროის მონიტორინგი, გადაითვალოს მომსახურების ხანგრძლივობა და თავდაპირველად ჩაიცვალოს დახრილები, საჭიროა მონიტორინგ სისტემის შექმნა.

ჩვეულებრივ მუშაობისას GIS კაბინეტში გასაშვებები გამოირჩენენ მაღალ იმპედანსას; დამატებით, მიწის შეცდომის დროს ისინი გამოიყოფენ ენერგიას და სწრაფად ახალგაზრდობენ მაღალ იმპედანსას მიწის დენის შესაბრუნებლად. ჩვეულებრივ, დახრილი დენი (ათეული მილიამპერი, ~10mA რეზისტიული კომპონენტი) არის ცოტა. ახალგაზრდობა ან რთულება ზრდის რეზისტიულ დენს, მაგრამ მცირე პრობლემები არ იწვევენ დარჩენილი დენის საშუალო ზრდას, რითაც შეიძლება არ დაიჭირდეს დროებითი რისკების დასაკმაყოფილებლად და სარკის უსაფრთხოების დასაფრთხოება. ამიტომ საჭიროა რეზისტიული დენის ანალიზი და მეთოდები (კომპენსაცია, სრული დახრილი დენი, მესამე ჰარმონიკა).

უსაფრთხოების გასაზრდელად, დიზაინირებულია დახრილი დენის მონიტორინგის კომპლექტური უნიტი (პრინციპი სურათზე 1). ის იმონიტორებს რამდენიმე გასაშვების დახრილ დენს ქსელში, რომელიც შეიცავს დახრილი დენის პარამეტრებს. როდესაც ჩართულია, ის ინიციალიზებს, ციკლურად შემოწმებს სენსორებს, სწრაფად უპასუხებს შეცდომებს და ატვირთავს მონაცემებს სერვერებზე 5G-ის საშუალებით დაშორებული მონიტორინგისთვის.

3 10kV ქსელის გასაშვებების მონიტორინგის სისტემის განხორციელება GIS კუბიკულებში

მონიტორინგის პრინციპის მიხედვით, სისტემა დიზაინირებულია და განხორციელებული. თითოეული ქსელში გასაშვების მონიტორინგის ქვესისტემა ატვირთავს მონაცემებს შენახვის შესაბამის ქსელში. ის შეიძლება შეაგროვოს პარამეტრები, როგორიცაა გასაშვების მოქმედებების რაოდენობა, დახრილი დენი, მოქმედების დრო (სეკუნდის სიზუსტით) და პიკური დენი მოქმედების დროს.

გასაშვებები იყენებენ ნულ-ფლაქსიან დენის სენსორებს გასაშვების სარჩევის გარეშე, რათა შეიძინოს სრული დენის სიგნალები. ეს სიგნალები შემდეგ გადის FFT-ს (Fast Fourier Transform)-ის დამრგვალებას - ეფექტურ ალგორითმს, რომელიც შემცირებს კომპიუტერულ სირთულეს და სწრაფად ამოგთავაზებს ფურიეს ტრანსფორმაციებს და მათი შებრუნებებს, რაც ხდის აუცილებელ მათემატიკურ ინსტრუმენტს ელექტრო სისტემებში. FFT დეკომპონებს დენის სიგნალებს ჰარმონიკულ კომპონენტებში და ანალიზირებს სიხშირის დაფუძნებულ ჰარმონიკებს.

10kV ქსელების GIS-ში არსებულია მესამე ჰარმონიკის სევრული დაბრკოლება, რაც ზრდის სისტემის დანაკარგებებს, ზრდის ტვირთს და გასაშვების მონიტორინგს დაართულებს - რითაც სარკის ელექტრო სისტემის უსაფრთხოებას და სტაბილურობას ამცირებს. ამიტომ, სისტემა იყენებს მესამე ჰარმონიკის მეთოდს: ანალიზირებს "მესამე ჰარმონიკის" მონაცემებს (სამჯერ 50Hz ფუნდამენტურ სიხშირეზე), რომლებიც დეკომპონირებულია FFT-ით. ინტეგრირებული მონიტორინგის უნიტი დაერთება გასაშვების სენსორებთან RS485 ინტერფეისებით, რაც შეიძლება შეაგროვოს მაქსიმუმ 32 სიჩქარის გასაშვების მონაცემები.

3.1 მონაცემების ტრანსპორტირება და სმარტ ანალიზი

ინტეგრირებული მონიტორინგის უნიტი იყენებს 5G კომუნიკაციის მოდულს მონაცემების სწრაფი ტრანსპორტირებისთვის კლოუდ პლატფორმაზე. პლატფორმა ანალიზებს გასაშვების მოქმედების მდგომარეობას, აქტივირებს ალარმებს ანომალიების შემთხვევაში და პერიოდულად ატვირთავს მონაცემებს. ავტომატური მონაცემების ანალიზი წარმოადგენს რეკომენდაციებს - მაგალითად, გასაშვების დროებით ჩანაცვლებას ან ციკლური პროგნოზების შესახებ. მონაცემების შეგროვების სისტემა მხარდაჭერს განსაზღვრული დროის და აქტივი ატვირთვას ანომალიების დროს (როგორც არის ნაჩვენები სურათზე 2).

3.2 სისტემის მუშაობა და მართვა

განხორციელების შემდეგ, უნიტი დამუშავებს სრულ დენს, მესამე ჰარმონიკს და მოქმედების მონაცემებს სრული დენის, რეზისტიული დენის და მოქმედების ინფორმაციის გამოთვლისთვის - რომელიც ატვირთულია კლოუდში 5G-ის საშუალებით. კლოუდ პლატფორმა გამოიტანს გასაშვების ციკლურ მრუდებს და მოქმედების ალარმებს, რაც შეიძლება რეალური დროის ციკლური და მოქმედების მონიტორინგი. შენახვის უკანა პროგრამა შენახავს ყველა დეტექტორის მონაცემს, რომელიც შეიძლება კონფიგურირდეს დღიური ატვირთვის სიხშირეებით/დროებით. თუ დახრილი დენი აღემატება ბაზის დენის 10%-ს, სისტემა აქტივირებს ალარმებს.

სამუშაო ტექნიკური პარამეტრები არიან დაყენებული ცხრილში 1-ში. მონიტორინგის სისტემა დაყენებულია და მუშაობს, დებიგის შესაბამისად მოწყობილობების მრჩევლობის გრაფიკის მიხედვით. ის არის გასაშვების ციკლური მართვა, რეალური დროის მონიტორინგი და მრჩევლობის ეფექტურობის გაუმჯობესება - რითაც აძლიერებს ელექტრო სისტემების მართვის სტანდარტებს.

4 დასკვნა

რეალური დროის მონიტორინგის სისტემა 10kV ქსელის GIS კუბიკულებში გასაშვებების მუშაობის მდგომარეობისთვის ტრანსპორტირებს შეგროვებულ მონაცემებს უკანა მონიტორინგის სისტემაზე 5G უსადურებით. ამავე დროს, უკანა მონიტორინგის სისტემაში იქმნება გასაშვების ციკლური ცვლილებების მრუდები და ალარმები გასაშვების მოქმედების შესახებ, რითაც შეიძლება რეალური დროის ციკლური და მოქმედების მდგომარეობის დასაკმაყოფილებლად.

ეს სისტემის დიზაინი და განხორციელება აუმჯობესებს გასაშვებების მონიტორინგის დროებით მუშაობის სიზუსტეს 10kV ქსელის GIS კუბიკულებში, შემცირებს მრჩევლობის ხარჯებს და არ აძლევს დიდ ავარიანობებს. ასევე, ის აძლიერებს სიმართლეზე მუშაობის ელექტრო უსაფრთხოებას.