Pemantauan Sebenar Waktu Peralatan Penahan Gelombang Tegangan dalam Kabinet GIS 10kV: Meningkatkan Keselamatan Sistem Kuasa Kereta Api

1 Latar Belakang Penyelidikan

Pembatas lonjakan logam-oksida, yang tersegel dalam kabinet, menanggung tegangan sistem secara berterusan, dengan risiko kegagalan penuaan, bahkan kerosakan/letupan yang menyebabkan kebakaran elektrik. Oleh itu, pemeriksaan/pemeliharaan berkala diperlukan. Pemeriksaan tradisional setiap 3-5 tahun (penghentian bekalan kuasa, pengambilan pembatas untuk ujian; pasang semula jika digantikan) membawa risiko keselamatan dan menghadapi kesukaran menguasai standard berdasarkan ruang/persekitaran.

2 Prinsip Pemantauan Pembatas Lonjakan Kabinet GIS 10kV

Untuk memastikan keselamatan kereta api laju, membolehkan pemantauan sebenar masa status pembatas kabinet GIS 10kV, menilai umur perkhidmatan, dan menggantikan yang sudah tamat tempoh, adalah penting untuk membangunkan sistem pemantauan.

Semasa operasi normal kabinet GIS, pembatas menunjukkan impedans tinggi; semasa kerosakan tanah, ia melepaskan tenaga kemudian pulih dengan cepat ke impedans tinggi untuk menghalang arus tanah. Biasanya, arus bocor (beberapa puluh mA, ~10mA komponen resistif) adalah kecil. Penuaan atau kerusakan akibat kelembapan meningkatkan arus bocor resistif, tetapi masalah kecil menyebabkan peningkatan yang tidak ketara, menghalang pendeteksian bahaya tepat pada masanya dan mengancam keselamatan kereta api. Oleh itu, analisis arus resistif dan kaedah (pembayaran, arus bocor total, harmonik ketiga) diperlukan.

Untuk meningkatkan keselamatan, direka unit pemantauan arus bocor yang menyeluruh (prinsip dalam Gambar 1). Ia memantau beberapa pembatas secara dalam talian, melacak parameter seperti arus bocor. Apabila dinyalakan, ia mula beroperasi, mengulangi pemeriksaan sensor, menangani ralat dengan segera, dan memuat naik data ke pelayan melalui 5G untuk pemantauan jarak jauh.

3 Pelaksanaan Sistem Pemantauan untuk Pembatas Lonjakan di Kubikel GIS Substansi 10kV

Berdasarkan prinsip pemantauan, sistem direka dan dilaksanakan. Setiap sub-sistem pemantauan pembatas lonjakan dalam taline menghantar data ke sistem substansi dalaman. Ia boleh mengumpul parameter termasuk bilangan operasi pembatas, arus bocor, cap waktu operasi (akurat hingga saat), dan arus pelepasan puncak semasa operasi.

Pembatas lonjakan menggunakan sensor arus bocor zero-flux through-core untuk mendapatkan isyarat arus total. Isyarat ini kemudian menjalani Transformasi Fourier Cepat (FFT) - algoritma yang efisien yang mengurangkan kompleksiti pengiraan sambil membolehkan pengiraan cepat transformasi Fourier dan inversnya, menjadikannya alat matematik yang penting dalam sistem kuasa. FFT memecahkan isyarat arus untuk mengenal pasti komponen harmonik dan menganalisis harmonik berdasarkan frekuensi.

GIS di substansi 10kV mengalami pencemaran harmonik ketiga yang serius, yang meningkatkan kerugian sistem, meningkatkan beban, dan mengganggu pemantauan pembatas - mengancam keselamatan dan kestabilan sistem kuasa kereta api. Oleh itu, sistem mengadaptasi kaedah harmonik ketiga: menganalisis data "harmonik ketiga" (tiga kali frekuensi asas 50Hz) yang dipecah melalui FFT. Unit pemantauan terintegrasi disambungkan ke sensor pembatas melalui antara muka RS485, membolehkan pengumpulan data dari hingga 32 pembatas switchgear.

3.1 Penghantaran Data dan Analisis Pintar

Unit pemantauan terintegrasi menggunakan modul komunikasi 5G untuk menghantar data deteksi dengan cepat ke platform awan. Platform menganalisis status operasi pembatas, memicu alaram untuk anomali, dan memuat naik data secara berkala. Analisis data automatik menghasilkan cadangan - contohnya, penggantian pembatas tepat pada masanya atau ramalan siklus hidup. Sistem pengambilan menyokong muat naik data berjadual dan muat naik aktif semasa anomali (seperti ditunjukkan dalam Gambar 2).

3.2 Operasi dan Pengurusan Sistem

Selepas pelaksanaan, unit memproses arus total, harmonik ketiga, dan data operasi untuk mengira arus total, arus resistif, dan maklumat operasi - dihantar ke awan melalui 5G. Platform awan menampilkan lengkung siklus hidup pembatas dan alaram tindakan, membolehkan pemantauan sebenar masa siklus hidup dan operasi. Perisian backend substansi menyimpan semua data deteksi, dengan frekuensi/waktu muat naik harian yang boleh dikonfigurasi. Jika arus bocor melebihi 10% baseline, sistem akan memicu alaram.

Parameter teknikal utama ditetapkan seperti dalam Jadual 1. Sistem pemantauan dipasang dan beroperasi, dengan penyelarasan pengesahan kepada jadual pemeliharaan peralatan. Ia mencapai pengurusan siklus hidup pembatas, pemantauan sebenar masa, dan meningkatkan kecekapan pemeliharaan - meningkatkan standard pengurusan sistem kuasa.

4 Kesimpulan

Sistem pemantauan sebenar masa untuk status operasi pembatas lonjakan di kubikel GIS substansi 10kV menghantar data yang dikumpul ke sistem pemantauan backend melalui penghantaran nirkabel 5G. Sementara itu, dalam sistem pemantauan backend, ia menghasilkan lengkung perubahan usia pembatas dan notifikasi alaram untuk operasi pembatas, membolehkan pemahaman sebenar masa tentang keadaan usia dan status operasi pembatas.

Reka bentuk dan pelaksanaan sistem ini meningkatkan kejituan pemantauan operasi pembatas lonjakan di kubikel GIS substansi 10kV, mengurangkan kos pemeliharaan, dan mencegah kejadian besar. Selain itu, ia meningkatkan keselamatan kuasa untuk operasi kereta api laju.