Edistynyt online-valvontajärjestelmä sinkivetyksekideen syövereille: Avaintekniikat ja vianmääritys

1 Sinkkuvarojen osittaisjännitevaimentimien online-valvontajärjestelmän arkkitehtuuri

Sinkkuvarojen osittaisjännitevaimentimien online-valvontajärjestelmä koostuu kolmesta tasosta: asemavalvonta-kerroksista, laiteryhmäkerroksesta ja prosessikerroksesta.

• Asemavalvonta-kerros: Sisältää valvontakeskuksen, maailmanlaajuisen sijaintipalvelun (GPS) kellon ja B-koodin kellolähteen.

• Laiteryhmäkerros: Koostuu online-valvonnasta vastaavista älykkäistä elektroniikkalaitteista (IEDs).

• Prosessikerros: Sisältää jännitteennmuuntajien (PTs) ja virtamuuntajien (CTs) valvontatermit, kuten kuvassa 1 näkyy.

Tässä järjestelmässä jokaisella laitteella on oma tarkka tehtävänsä:

• Valvontakeskus: Luokittelee ja yhdistää sinkkuvarojen osittaisjännitevaimentimien tilatiedot, analysoi kunkin yksikön toimintatilan. Operaattorit voivat käyttää järjestelmän taustapuolella reaaliaikaisesti vaimentimien suorituskykyä. Tiedot visualisoituna raporteissa, tilastollisissa kaavioissa ja käyrissä varmistavat käyttäjäystävällisen vuorovaikutuksen. Onnettomuuden tapahtuessa järjestelmä aktivoi välittömät hälytykset nopean ongelmanratkaisun varmistamiseksi, vaimentimien toiminnan suojelemiseksi.

• Online-valvonnasta vastaavat IEDs: Toimivat viestintävälikappaleina valvontatermien (joilla ei ole suoraa yhteyttä keskuksen kanssa) ja valvontakeskuksen välillä. Ne jäsentävät ja välittävät tiedot, mahdollistaen tiedon sujuvan kulkeutumisen.

• Valvontatermit: Toimivat etusijalla keräävinä datakeräilijöinä, seuraavina ympäristöparametreja (lämpötila, kosteus), vastusvirtasivuksen ja vaimentimien saasteen tasoa. Ne myös tallentavat täsmällisesti salaman iskujen määrän. Kerätty data välitetään valvontakeskukselle laiteryhmäkerroksen kautta, mikä antaa johtajille mahdollisuuden päättää datan perusteella.

2 Sinkkuvarojen osittaisjännitevaimentimien online-valvontateknologian avainkohdat
2.1 Online-valvontajärjestelmien aikasynkronointi

Tutkimukset perusvastusvirtamenetelmästä ja harmonianalyysista sinkkuvarojen osittaisjännitevaimentimille osoittavat, että näytteenottotoimintojen synkronoinnilla on merkittävä vaikutus valvontatuloksiin. Vaikka seurattava vastusvirta on hyvin pieni, pienet virheet voivat aiheuttaa suuria poikkeamia. Siksi online-valvontajärjestelmät edellyttävät korkeaa näytteenottosynkronointia, mikä vaatii teknikoiden kalibroida järjestelmän aikaa. Kaksi menetelmää ovat saatavilla:

• GPS-pohjainen synkronointi: Saavuttaa synkronoinnin alle 2 ns:n sisällä, minimoi aikaeroja;

• IRIG-B-koodikellonsynkronointi: Omistaa vahvat häiriökierronkyky, takaa vakavan signaalinvälityksen ja korkean tarkkuuden signaalinvastaanoton. Ylimmällä tarkkuudella kuitenkin kustannukset nousevat—teknikoiden tulisi valita tarkkuus (1 μs, 1 ms, 10 ms, 1 s) järjestelmän minimiresoluutiota koskevien vaatimusten mukaan.

IRIG-B-koodikellonsynkronointi on taloudellisesti kannattava. Vaikka se on vähemmän tarkka kuin GPS, se täyttää järjestelmän tarpeet. Siksi teknikoiden voi käyttää IRIG-B:ää synkronointiin näytteenottosuhteessa.

2.2 Melun vähentäminen online-valvontasignaaleissa

Sinkkuvarojen osittaisjännitevaimentimien tiedonkeruuseen liittyy useita häiriötekijöitä. Koska vastusvirta on hyvin pieni, kasautuneet meluhäiriöt aiheuttavat valvontapoikkeamia, eivätkä ne heijastuta laitteen todellisesta tilasta. Teknikoiden on valittava sopiva melunpoistoalgoritmi—aaltomuunnosmelunpoisto on yleisesti käytetty: se hajoittaa signaalit, säilyttää kelvollisen sisällön, asettaa turhia kertoimet nollaksi ja puristaa käytettävissä olevaa tietoa useiden hajoitusten jälkeen.

2.3 Vianmääritys online-valvonnassa
2.3.1 Vianmäärityksen merkitys

Kun sähköverkkojen laitteistot laajenevat, sähköverkkojen turvallisuus tulee olennaiseksi. Viat häiritsevät sähköntarjontaa ja uhkaavat henkilöstön turvallisuutta—sinkkuvarojen osittaisjännitevaimentimien online-valvonta ja vianmääritys ovat siksi välttämättömiä. Järjestelmä valvoo eristysolosuhteita, ennustaa riskejä ja tukee huoltoa. Online-tiedot ovat kuitenkin laajoja, monimutkaisia ja päällekkäisiä, mikä häiritsee valvonnan tarkkuutta.

Varmistaakseen diagnosointitarkkuuden, teknikoiden on esikäsittelyssä poistettava päällekkäisyys, korjattava virheet ja tarjottava luotettavia syötteitä. Lisäksi sinkkuvarojen vastusvirta riippuu säästä, lämpötilasta, magneettikentästä ja signaalihäiriöstä—lisäämällä diagnosointiongelman vaikeuden. Tehokas datan käsittely teknisillä keinoilla on ratkaisevaa diagnosointiin.

2.3.2 Monisensorinen informaation fuusioalgoritmi

Informaation fuusioalgoritmit, jotka ovat online-valvontadatan käsittelyn perusta, yhdistävät monitasoista tietoa kokonaistarkastelua varten. Monisensoriset fuusioalgoritmit käyttävät useiden sensorien dataa, välttävät harmoniahäiriöt laskelmien avulla ja heijastavat tarkasti reaaliaikaista vaimentimen tilaa. Yleisiä algoritmeja ovat:

• Upotettu rajoite-menetelmä: Rajoittaa sensoreilla kerättyjä parametreja (alkuperäiset ja inhereettiset vaiheet) varmistaakseen yksiselitteiset ratkaisut. Järjestelmä hankkii reaaliaikaisia vaimentimendataa sensoreista ja puristaa avaininformaatiota laitteen ominaisuuksien perusteella;

• Näyttöyhdistämis-menetelmä: Puristaa toiminta-analyysiä, laskee vaimentimen tilan perusteella ja tarjoaa vianmäärityksen perustan;

• Tekoälyverkon (ANN) menetelmä: Käyttää koneoppimista diagnoosin toteuttamiseen. Ensiksi suunnitellaan sensoriin soveltuvia topologioita; toiseksi, kartoitetaan datamalleja verkoston ympäristön vuorovaikutuksen avulla; lopuksi, koulutetaan malleja automaattisesti havaitsemaan viat.

2.3.3 Harmaa relaatiotanalyysimenetelmä

Harmaa relaatiotanalyysimenetelmä, yleinen sinkkuvarojen osittaisjännitevaimentimien vianmääritysmenetelmä, keskittyy monien vianvaikutustekijöiden tilastolliseen analyysiin. Se kvantifiiksi eri tekijöiden vaikutuksen vaimentimivioihin piirtämällä sovituskäyriä. Käytännössä verrataan käyrän muodon muutoksia: korkeampi käyrän sovittuminen tarkoittaa vahvempaa yhteyttä reaaliaikaisiin vianaiheuttajiin ja vaimentimien todellisiin vian tiloihin.

Diagnosoidessa vaimentimen dielektrinen hukka-kulma asetetaan yleensä vertailujonoksi \(X_1\), kun taas lämpötila, kosteus ja vastusvirta toimivat vertailujonoksi \(X_i\). Harmaan relaatiotanalyyttisen mallin avulla laskemalla jokaisen tekijän ja dielektrisen hukka-kulman välinen korrelaatio voidaan tarkasti tunnistaa keskeiset vian aiheuttajat, tarjoten datatukea diagnosointipäätöksille.

Saatu data normalisoidaan, ja lasketaan kunkin datan välinen korrelaatiokerroin \(\zeta_j(k)\) ja korrelaatiodaste \(\gamma_j\) .

2.4 Online-valvontan asiantuntijajärjestelmä

Sinkkuvarojen osittaisjännitevaimentimien online-valvontan asiantuntijajärjestelmä, online-valvontajärjestelmän alajärjestelmänä, tarjoaa monipuolisia toimintoja. Se voi valvoa muun muassa muuntajia, havaita osittaispurkauksia ja öljyn kaasuolosuhteita, mutta myös kytkentäkaappeja ja kapasitiivista laitteistoa. Se tukee järjestelmän ennalta-varautumisen asetusten määrittämistä ja substation laitteiston hallintaa.

Lisäksi online-valvontan asiantuntijajärjestelmä mahdollistaa käyttäjän määrittelemät esiasetukset, helpottaa historiallisten ja nykyisten tietojen tarkastamista sekä laitteiston reaaliaikaisen tilan tarkistamista. Kirjautumisen jälkeen käyttäjät voivat hakea tarvittaessa tietoja, tarjoten pohjaa päätöksenteolle.

3 Johtopäätökset

Sinkkuvarojen osittaisjännitevaimentimien viat voivat vakavasti vaikuttaa sähköverkkojen turvalliseen toimintaan. Siksi niiden reaaliaikainen havaitseminen online-valvontajärjestelmän avulla on välttämätöntä vian tiedon tarkkan hankkimiseksi ja ajoissa toteutettavaksi toimenpiteiksi.

Sinkkuvarojen osittaisjännitevaimentimien online-valvontajärjestelmä saavuttaa reaaliaikaisen valvonnan valvontakeskuksen, online-valvonnasta vastaavien IED-laitteiden ja valvontatermien yhteistyön avulla, suorittaa datan keräämisen, siirron ja käsittelyn. Samalla optimoimalla keskeisiä tekniikoita, kuten järjestelmän aikasynkronoinnia, valvontasignaalin melun vähentämistä ja vianmääritystä, se tarjoaa järjestelmälle tarkkoja tietoja, varmistaa sinkkuvarojen osittaisjännitevaimentimien vakauden ja vahvistaa sähköverkkojen turvallisuutta.