Напреднал онлайн систем за мониторинг на оксидно-цинкови превключватели: Ключови технологии и диагноза на дефекти

1 Архитектура онлайн системата за мониторинг на оксидните арестири от цинк

Онлайн системата за мониторинг на оксидните арестири от цинк се състои от три нива: станционно контролно ниво, ниво на секции и процесно ниво.

• Станционно контролно ниво: Включва център за мониторинг, глобална система за позициониране (GPS) часовник и B-кодов източник на часовник.

• Ниво на секции: Състои се от интелигентни електронни устройства (IEDs) за онлайн мониторинг.

• Процесно ниво: Разполага с терминали за мониторинг на потенциални трансформатори (PTs) и токови трансформатори (CTs), както е показано на Фигура 1.

В тази система всяко устройство има специфична функция:

• Център за мониторинг: Класифицира и агрегира статусните данни на оксидните арестири от цинк, анализира работното състояние на всеки единица. Операторите получават достъп до реалното време на производителността на арестирите чрез бекенд на системата. Информацията е визуализирана на дисплеите чрез отчети, статистически диаграми и криви, осигурявайки потребителски удобен интерфейс. В случай на дефект, системата активира незабавни аларми, за да насърчи своевременно устранение на проблемите, гарантирайки операцията на арестирите.

• Online Monitoring IEDs: Функционират като комуникационни посредници между терминалите за мониторинг (които не могат да се свържат директно с центъра) и центъра за мониторинг. Те разбират и предават данни, осигурявайки безпроблемен поток на информация.

• Терминали за мониторинг: Функционират като колектори на данни от фронтената част, следят параметри на околната среда (температура, влажност), резистивен течещ ток и ниво на замърсяване на арестирите. Те също записват броя на удари от мълнии с висока точност. Събраните данни се предават до центъра за мониторинг чрез нивото на секции, давайки на управителите възможността да вземат решения, базирани на данни.

2 Ключови точки на технологията за онлайн мониторинг на оксидните арестири от цинк
2.1 Синхронизация на времето в онлайн системите за мониторинг

Изследванията върху основния метод за резистивен ток и хармоничен анализ на оксидните арестири от цинк показват, че синхронизацията на операциите за пробиране значително влияе на резултатите от мониторинга. Въпреки че наблюдаваните стойности на течещия ток са много малки, малките грешки могат да причинят големи отклонения. Ето защо онлайн системите за мониторинг изискват висока синхронизация при пробирането, което изисква техници да коригират системното време. Достъпни са две метода:

• Синхронизация, базирана на GPS: Постига синхронизация в рамките на 2ns, минимизирайки грешките във времето;

• Синхронизация на часовник с IRIG-B код: Има силни антиинтерференционни способности, осигуряващи стабилна предаване на сигнала и високопрецизно приемане на сигнала. Обаче, прекомерната прецизност увеличава разходите – техниците трябва да изберат прецизността (1μs, 1ms, 10ms, 1s) в зависимост от минималните изисквания за разрешаване на системата.

Синхронизацията на часовник с IRIG-B код е икономична. Въпреки, че е по-малко прецизна от GPS, тя удовлетворява нуждите на системата. Така, техниците могат да използват IRIG-B за синхронизация, за да осигурят последователност при пробирането.

2.2 Намаляване на шума в онлайн сигналите за мониторинг

Събирането на данни от оксидните арестири от цинк се сблъсква с множество интерференции. При много малкия течещ ток, необработеният шум причинява отклонения при мониторинга, които не отразяват действителното състояние на устройството. Техниците трябва да изберат подходящи алгоритми за намаляване на шума – широко се използва вълновото намаляване на шума: то декомпозира сигналите, запазва валидното съдържание, задава ненужните коефициенти на 0 и извлича използваема информация след многократно декомпозиране.

2.3 Диагностика на дефекти при онлайн мониторинг
2.3.1 Значението на диагностиката на дефекти

С увеличаването на мащабите на електроустановките, безопасността на електроенергийната система става ключова. Дефектите прекъсват доставката на енергия и рискуват безопасността на персонала – правейки онлайн мониторинга и диагностиката на дефекти на оксидните арестири от цинк необходими. Системата мониторира условията на изолация, прогнозира рискове и подкрепя поддръжката. Обаче, онлайн данните са обширни, сложни и излишни, което пречи на точността на мониторинга.

За да се осигури точността на диагностика, техниците предварително обработват данните: премахват излишъчността, коригират грешки и предоставят надеждни входни данни. Освен това, резистивният ток на оксидните арестири от цинк е засегнат от климатичните условия, температурата, магнитните полета и интерференцията на сигнала – което увеличава трудността на диагностика. Ефективната обработка на данните чрез технически средства е ключова за диагностика.

2.3.2 Алгоритъм за фузия на информация от много сензори

Алгоритмите за фузия на информация, които са фундаментални за обработката на данните от онлайн мониторинг, интегрират многониво информация за комплексен анализ. Алгоритмите за фузия на информация от много сензори използват данни от множество сензори, избягват хармоничната интерференция чрез изчисления и точно отразяват реалното време на състоянието на арестирите. Често срещани алгоритми включват:

• Метод на вградените ограничения: Ограничава параметрите, събрани от сензорите (оригинални и вродени фази), за да осигури уникални решения. Системата придобива реални данни за арестирите чрез сензори и извлича ключова информация, основавайки се на характеристиките на устройствата;

• Метод на комбиниране на доказателства: Извлича операционни данни, изчислява се на основата на състоянията на арестирите и предоставя основа за оценка на дефекти;

• Метод на изкуствената невронна мрежа (ANN): Използва машинно обучение за диагностика. Първо, проектира се топология, предназначената за сензорите; второ, се картират модели на данни чрез взаимодействие на мрежата с околната среда; накрая, се обучават модели, за да автоматично детектират дефекти.

2.3.3 Метод на сивата релационна анализа

Като общ подход за диагностика на дефекти на оксидните арестири от цинк, методът на сивата релационна анализа се фокусира върху статистическия анализ на множеството фактори, влияещи на дефектите. Той квантифицира влиянието на различните фактори върху дефектите на арестирите чрез изчертаване на криви. На практика, сравняват се промените в формата на кривите: по-високата степен на припасване на кривите указва по-силна корелация между реалните фактори на дефектите и действителното състояние на дефектите на арестирите.

За диагностика, ъгълът на диелектричната загуба на арестирите обикновено се установява като референтна последователност X₁, докато параметри като температура, влажност и течещ ток служат като сравнителни последователности X_i. Използването на модела на сивата релационна анализа за изчисляване на корелацията между всеки фактор и ъгъла на диелектричната загуба позволява точна идентификация на ключови причини за дефектите, предоставяйки данни за подкрепа на решенията за диагностика.

Получените данни се нормализират, и се изчисляват коефициентът на корелация ζ_j(k) и степента на корелация γ_j между всеки данни.

2.4 Онлайн софтуер за експертен мониторинг

Експертният онлайн софтуер за мониторинг на оксидните арестири от цинк, като подсофтуер на онлайн системата за мониторинг, разполага с разнообразни функции. Не само може да мониторира трансформатори, откривайки локални разряди и газови условия в маслото, но също така може да мониторира прекъсвачи и капацитивни устройства. Поддържа задаване на предварителни параметри за алармиране на системата и управление на оборудването на подстанциите.

Освен това, експертният онлайн софтуер за мониторинг позволява потребителско дефинирано предварително управление, облекчавайки потребителите да разглеждат исторически и настоящи данни, и да проверяват реалното състояние на оборудването. След влизане в системата, потребителите могат да търсят данни по нужда, предоставяйки референция за техните решения.

3 Заключение

Дефектите на оксидните арестири от цинк могат сериозно да повлияят на безопасната работа на системите за електроенергийна мрежа. Ето защо, реалното време на детекция чрез онлайн система за мониторинг е необходимо, за да се заснеме точно информацията за дефектите и да се предприемат своевременни действия.

Онлайн системата за мониторинг на оксидните арестири от цинк постига реално време на мониторинг чрез координирана работа на центъра за мониторинг, онлайн мониторинг IED устройства и терминали за мониторинг, завършвайки придобиването, предаването и обработката на информацията от данни. Междувременно, чрез оптимизиране на ключови технологии, като синхронизация на системното време, намаляване на шума на сигнала за мониторинг и диагностика на дефекти, тя доставя точни данни към системата, осигурявайки стабилната работа на оксидните арестири от цинк и засилване на безопасността на електроенергийната мрежа.