Pagsusuri sa Tunay na Oras ng mga Surge Arrester sa 10kV GIS Cubicles: Paghahanda sa Kaligtasan ng Sistema ng Paggamit ng Kuryente sa Riles

1 Pabalat ng Pagsasaliksik

Ang mga metal-oxide surge arresters na nakasara sa mga kabinet ay nagtataglay ng sistema ng tensyon nang patuloy, na may panganib ng pagkakasira dahil sa pagtanda, pati na rin ang pagkasira o pagsabog na maaaring magresulta ng apoy. Kaya, kinakailangan ang regular na pagsisiyasat at pangangalaga. Ang tradisyunal na pagmamasid na may siklo ng 3-5 taon (pagputol ng lakas, pag-alis ng arrester para sa mga test; pagbabalik-kargado kung kinakailangan) ay nagpapahamak at may mga hambanga batay sa espasyo at kapaligiran.

2 Prinsipyong Paghahabi ng 10kV GIS Cabinet Surge Arrester

Upang masiguro ang kaligtasan ng high-speed railway, mahalagang makapag-monitor ng real-time ang status ng 10kV GIS cabinet arrester, tumukoy sa habang-buhay, at agad na palitan ang mga napapanahon, kaya ang pagbuo ng isang monitoring system ay mahalaga.

Sa normal na operasyon ng GIS cabinet, ang mga arrester ay nagpapakita ng mataas na impeksiyansa; sa panahon ng grounding fault, sila ay lumilikha ng enerhiya at agad na bumabalik sa mataas na impeksiyansa upang mapigilan ang ground current. Sa normal, ang leakage current (tens hanggang maikling mA, ~10mA resistive component) ay kaunti. Ang pagtanda o pinsala dahil sa tubig ay nagpapataas ng resistive leakage current, ngunit ang mga maliliit na isyu ay hindi nagpapataas nang malinaw, na nagpapahamak sa pagtukoy ng mga panganib at nagpapahamak sa kaligtasan ng railway. Kaya, kinakailangan ang analisis ng resistive current at mga pamamaraan (kompensasyon, kabuuang leakage current, third-harmonic).

Upang itaas ang kaligtasan, isang comprehensive unit para sa leakage-current-monitoring ang nilalayong gawin (prinsipyo sa Figure 1). Ito ay nangomonito ang maramihang arrester online, na sumusunod sa mga parameter tulad ng leakage current. Kapag naka-on, ito ay nagsisimula, nagsisikap na suriin ang mga sensor, agad na umaksyon sa mga error, at inuupload ang data sa mga server gamit ang 5G para sa remote monitoring.

3 Pagpapatupad ng Monitoring System para sa Surge Arresters sa GIS Cubicles ng 10kV Substations

Batay sa prinsipyo ng monitoring, ang sistema ay disenyo at ipinatupad. Bawat subsystem ng online surge arrester monitoring ay nagpapadala ng data sa internal substation system. Ito ay maaaring kumolekta ng mga parameter kabilang ang bilang ng mga operasyon ng arrester, leakage current, timestamps ng operasyon (naka-accurate sa segundo), at peak discharge current sa panahon ng operasyon.

Ang mga surge arrester ay gumagamit ng through-core zero-flux leakage current sensors upang makuha ang mga total current signals. Ang mga signal na ito ay dadaan sa Fast Fourier Transform (FFT) - isang epektibong algoritmo na nagbabawas ng komplikadong pagkalkula habang pinapahintulot ang mabilis na pagkalkula ng Fourier transforms at kanilang inverses, kaya ito ay isang hindi maaaring iwasang matematikal na kasangkapan sa mga power systems. Ang FFT ay naghihiwalay ng mga current signals upang matukoy ang mga harmonic components at analisin ang frequency-based harmonics.

Ang GIS sa 10kV substations ay nakakaranas ng matinding third-harmonic pollution, na nagpapataas ng mga system losses, nagpapataas ng mga load, at nagpapahamak sa pag-monitor ng arrester - nagpapahamak sa kaligtasan at estabilidad ng railway power system. Kaya, ang sistema ay gumagamit ng third-harmonic method: ang pag-aanalisa ng "third-harmonic" data (tatlumpu beses ang 50Hz fundamental frequency) na hinati gamit ang FFT. Ang integrated monitoring unit ay konektado sa mga arrester sensors sa pamamagitan ng RS485 interfaces, na nagbibigay-daan sa koleksyon ng data mula sa hanggang 32 switchgear arresters.

3.1 Data Transmission at Smart Analysis

Ang integrated monitoring unit ay gumagamit ng 5G communication module upang mabilis na magpadala ng detection data sa cloud platform. Ang platform ay nag-aanalisa ng mga estado ng operasyon ng arrester, nag-trigger ng mga alarm para sa mga anomalya, at regular na nag-uupload ng data. Ang automated data analysis ay naglalabas ng mga rekomendasyon - halimbawa, ang timely replacement ng arrester o mga paghula ng buhay. Ang acquisition system ay sumusuporta sa scheduled data uploads at active uploads sa panahon ng mga anomalya (tulad ng ipinapakita sa Figure 2).

3.2 Operasyon at Pamamahala ng Sistema

Pagkatapos ng pagpapatupad, ang unit ay nagproseso ng total current, third-harmonic, at data ng operasyon upang kalkulahin ang total current, resistive current, at impormasyon ng operasyon - na inuupload sa cloud gamit ang 5G. Ang cloud platform ay nagpapakita ng mga lifecycle curves ng arrester at mga action alarms, na nagbibigay-daan sa real-time monitoring ng buhay at operasyon. Ang backend software ng substation ay nag-iimbak ng lahat ng detection data, na may configurable daily upload frequencies/timings. Kung ang leakage current ay lumampas sa 10% ng baseline, ang sistema ay nag-trigger ng mga alarm.

Ang mga pangunahing teknikal na parameter ay itinakda tulad ng ipinapakita sa Table 1. Ang monitoring system ay na-install at operational, na may debugging na aligned sa mga schedule ng maintenance ng equipment. Ito ay natutugunan ang management ng buhay ng arrester, real-time monitoring, at itinaas ang epektibidad ng maintenance - itinaas ang pamantayan ng power system management.

4 Kasimpulan

Ang real-time monitoring system para sa operating status ng surge arresters sa GIS cubicles ng 10kV substations ay nagpapadala ng nakuha na data sa backend monitoring system gamit ang 5G wireless transmission. Samantalang, sa backend monitoring system, ito ay nag-generate ng mga kurba ng pagbabago ng buhay ng arrester at mga notification ng alarm para sa mga operasyon ng arrester, na nagbibigay-daan sa real-time na paghawak ng kondisyon ng buhay at estado ng operasyon ng arrester.

Ang disenyo at pagpapatupad ng sistema na ito ay nagpapataas ng katumpakan ng operation monitoring para sa surge arresters sa GIS cubicles ng 10kV substations, nagbabawas ng mga gastos sa maintenance, at nagpapahamak sa mga malaking aksidente. Bukod dito, ito ay nagpapataas ng seguridad ng lakas para sa operasyon ng high-speed railways.