Pokročilý online monitorovací systém pro varistorické ochranné články: Klíčové technologie a diagnostika poruch

1 Architektura online monitorovacího systému pro bleskosvalové ochranné přístroje na bázi oxidu cinku

Online monitorovací systém pro bleskosvalové ochranné přístroje na bázi oxidu cinku se skládá ze tří vrstev: vrstvy stanice, vrstvy sekce a procesní vrstvy.

• Vrstva stanice: Zahrnuje monitorovací centrum, hodiny Global Positioning System (GPS) a zdroj času B-kód.

• Vrstva sekce: Sestává z chytrých elektronických zařízení (IEDs) pro online monitorování.

• Procesní vrstva: Obsahuje monitorovací terminály pro transformátory napětí (PTs) a transformátory proudu (CTs), jak je znázorněno na obrázku 1.

V rámci tohoto systému má každé zařízení specifickou funkci:

• Monitorovací centrum: Třídí a agreguje stavová data bleskosvalových ochranných přístrojů na bázi oxidu cinku, analyzuje pracovní stav každé jednotky. Operátoři mají přístup k reálnému časovému výkonu ochranných přístrojů prostřednictvím backendu systému. Informace jsou vizualizovány na displejích prostřednictvím sestav, statistických grafů a křivek, což zajišťuje uživatelsky přívětivou interakci. V případě poruch systém okamžitě vyvolá poplach, aby bylo možné rychlé odstranění problému a zajištění správného fungování ochranných přístrojů.

• Chytré elektronické zařízení (IEDs) pro online monitorování: Slouží jako komunikační meziprostředníky mezi monitorovacími terminály (které nemohou přímo komunikovat s centrem) a monitorovacím centrem. Parsovají a přenášejí data, což umožňuje plynulý tok informací.

• Monitorovací terminály: Funkcují jako front-end sběrače dat, které sledují parametry prostředí (teplota, vlhkost), odporový proud unikajícího proudu a úroveň znečištění ochranných přístrojů. Také s vysokou přesností zaznamenávají počet bleskových úderů. Shromážděná data jsou přenášena do monitorovacího centra prostřednictvím vrstvy sekce, což umožňuje manažerům rozhodovat na základě dat.

2 Klíčové body online monitorovací technologie pro bleskosvalové ochranné přístroje na bázi oxidu cinku
2.1 Časová synchronizace online monitorovacích systémů

Výzkum základní metody odporového proudu a harmonické analýzy pro bleskosvalové ochranné přístroje na bázi oxidu cinku ukazuje, že synchronizace vzorkovacích operací má velký vliv na výsledky monitorování. I přes extrémně malé hodnoty unikajícího proudu mohou malé chyby způsobit velké odchylky. Proto online monitorovací systémy vyžadují vysokou synchronizaci vzorkování, což vyžaduje techniky kalibrace času systému. Dostupné jsou dvě metody:

• Synchronizace založená na GPS: Dosahuje synchronizace do 2ns, minimalizuje časové chyby;

• Synchronizace času IRIG-B kódu: Má silnou odolnost proti rušení, zajišťuje stabilní přenos signálů a vysokopřesné přijímací signály. Nicméně, příliš vysoká přesnost zvyšuje náklady – technici by měli volit přesnost (1μs, 1ms, 10ms, 1s) na základě minimálních požadavků systému na rozlišení.

Synchronizace času IRIG-B kódu je ekonomická. Ačkoli není tak přesná jako GPS, splňuje potřeby systému. Proto mohou technici použít IRIG-B pro synchronizaci, aby zajistili konzistentní vzorkování.

2.2 Snížení šumu v online monitorovacích signálech

Sběr dat z bleskosvalových ochranných přístrojů na bázi oxidu cinku čelí mnoha rušivým faktorům. Vzhledem k extrémně malému unikajícímu proudu nezpracovaný šum způsobuje odchylky v monitorování, které nedokáže odrážet skutečný stav zařízení. Technici musí vybrat vhodné algoritmy pro snížení šumu – široce používán je wavelet denoising: rozkládá signály, zachovává platný obsah, nastavuje nepoužitelné koeficienty na 0 a po opakovaném rozkladu extrahuje použitelné informace.

2.3 Diagnostika poruch v online monitorování
2.3.1 Význam diagnostiky poruch

S rozšiřováním elektrického zařízení se stává bezpečnost elektrického systému klíčovou. Poruchy narušují dodávku energie a ohrožují bezpečí osob – což dělá online monitorování a diagnostiku poruch bleskosvalových ochranných přístrojů na bázi oxidu cinku nezbytnou. Systém monitoruje izolační podmínky, predikuje rizika a podporuje údržbu. Nicméně, online data jsou rozsáhlá, komplexní a redundantní, což ruší přesnost monitorování.

Aby byla zajištěna přesnost diagnostiky, technici předzpracovávají data: odstraňují redundanci, opravují chyby a poskytují spolehlivé vstupy. Kromě toho je odporový proud bleskosvalových ochranných přístrojů ovlivněn počasím, teplotou, magnetickými poli a rušivými signály – což zvyšuje obtížnost diagnostiky. Efektivní zpracování dat pomocí technických prostředků je klíčové pro diagnostiku.

2.3.2 Algoritmus fúze informací z více senzorů

Algoritmy fúze informací, základní pro zpracování dat online monitorování, integrují víceúrovňové informace pro komplexní analýzu. Algoritmy fúze informací z více senzorů využívají data z více senzorů, eliminují harmonické rušení prostřednictvím výpočtů a přesně reflektují skutečný stav ochranných přístrojů v reálném čase. Běžné algoritmy zahrnují:

• Metoda vloženého omezení: Omezí parametry shromážděné senzorem (původní a intrinzní fáze) a zajišťuje jedinečné řešení. Systém získává data z ochranných přístrojů v reálném čase prostřednictvím senzorů a extrahuje klíčové informace na základě charakteristik zařízení;

• Metoda kombinace důkazů: Extrahuje provozní data, vypočítává na základě stavu ochranných přístrojů a poskytuje základ pro rozhodnutí o poruše;

• Metoda umělých neuronových sítí (ANN): Využívá strojové učení pro diagnostiku. Nejprve navrhněte topologie přizpůsobené senzorům; druhé, mapujte vzory dat prostřednictvím interakce sítě a prostředí; nakonec trénujte modely, aby automaticky detekovaly poruchy.

2.3.3 Metoda šedé relační analýzy

Jako běžná metoda diagnostiky poruch bleskosvalových ochranných přístrojů na bázi oxidu cinku se metoda šedé relační analýzy zaměřuje na statistickou analýzu mnoha faktorů ovlivňujících poruchy. Kvantifikuje dopad různých faktorů na poruchy ochranných přístrojů tím, že vykresluje přizpůsobovací křivky. V praxi se porovnávají změny tvaru křivek: vyšší stupeň přizpůsobení křivek naznačuje silnější korelaci mezi faktory v reálném čase a skutečným stavem poruch ochranných přístrojů.

Pro diagnostiku je obvykle dielektrický ztrátový úhel ochranného přístroje nastaven jako referenční sekvence X₁, zatímco parametry jako teplota, vlhkost a unikající proud slouží jako srovnávací sekvence X_i. Použitím modelu šedé relační analýzy k výpočtu korelace mezi každým faktorem a dielektrickým ztrátovým úhlem lze přesně identifikovat klíčové příčiny poruch, což poskytuje datovou podporu pro rozhodnutí o diagnostice.

Získaná data jsou normalizována a vypočteny jsou korelační koeficient ζ_j(k) a stupeň korelace γ_j mezi každým datem.

2.4 Expertní software pro online monitorování

Expertní software pro online monitorování bleskosvalových ochranných přístrojů na bázi oxidu cinku, jako subsoftwarová součást online monitorovacího systému, disponuje různorodými funkcemi. Může nejen monitorovat transformátory, detekovat částečné výboje a stav plynu v oleji, ale také monitorovat vypínače a kapacitní zařízení. Podporuje nastavení předchozích alarmových parametrů systému a správu zařízení v elektrárnách.

Kromě toho expertní software pro online monitorování umožňuje uživatelům definovat přednastavenou správu, což usnadňuje uživatelům prohlížení historických a aktuálních dat a kontrolu reálného stavu zařízení. Po přihlášení do systému mohou uživatelé podle potřeby dotazovat data, což poskytuje referenci pro jejich rozhodování.

3 Závěr

Poruchy bleskosvalových ochranných přístrojů na bázi oxidu cinku mohou vážně ovlivnit bezpečnou operaci elektrické distribuční sítě. Proto je klíčové, aby online monitorovací systém umožňoval reálně časové detekování, aby přesně zachytil informace o poruchách a provedl jejich včasnou likvidaci.

Online monitorovací systém pro bleskosvalové ochranné přístroje na bázi oxidu cinku dosahuje reálně časového monitorování prostřednictvím koordinovaného fungování monitorovacího centra, chytrých elektronických zařízení (IEDs) pro online monitorování a monitorovacích terminálů, dokončuje sběr, přenos a zpracování informací o datech. Současně optimalizací klíčových technologií, jako je časová synchronizace systému, redukce šumu monitorovacích signálů a diagnostika poruch, poskytuje systému přesná data, což zajišťuje stabilní fungování bleskosvalových ochranných přístrojů na bázi oxidu cinku a posiluje bezpečnost elektrické sítě.