Sistema avanzado de monitorización en liña para pararraios de óxido de cinc: tecnoloxías clave e diagnóstico de fallos

1 Arquitectura do Sistema de Monitorización en Línea para Pararraios de Óxido de Cinc

O sistema de monitorización en liña para pararraios de óxido de cinc compónese de tres capas: a capa de control da estación, a capa de baía e a capa de proceso.

• Capa de Control da Estación: Inclúe un centro de monitorización, un reloxo Global Positioning System (GPS) e unha fonte de reloxo B - código.

• Capa de Baía: Compóñese de dispositivos Intelligent Electronic Devices (IEDs) de monitorización en liña.

• Capa de Proceso: Dispón de terminais de monitorización para transformadores de potencial (PTs) e transformadores de corrente (CTs), como se ilustra na Figura 1.

Dentro deste sistema, cada dispositivo ten unha función específica:

• Centro de Monitorización: Clasifica e agrupa os datos de estado dos pararraios de óxido de cinc, analizando a condición operativa de cada unidade. Os operadores acceden ao rendemento en tempo real do pararraio a través do backend do sistema. A información visualízase en pantallas mediante informes, gráficos estadísticos e curvas, asegurando unha interacción amigable. En caso de fallos, o sistema dispara alarmas inmediatas para promover a resolución oportuna, salvaguardando a operación do pararraio.

• IEDs de Monitorización en Línea: Actúan como intermediarios de comunicación entre os terminais de monitorización (que non poden conectarse directamente ao centro) e o centro de monitorización. Analizan e transmiten datos, permitindo un fluxo de información sin interrupción.

• Terminais de Monitorización: Funcionan como colectores de datos front-end, rastreando parámetros ambientais (temperatura, humidade), corrente de fuga resistiva e niveis de contaminación do pararraio. Tamén rexistran con alta precisión o número de impactos de relampagos. Os datos recopilados transmítense ao centro de monitorización a través da capa de baía, empoderando aos xestores para tomar decisións basadas en datos.

2 Puntos Clave da Tecnoloxía de Monitorización en Línea para Pararraios de Óxido de Cinc
2.1 Sincronización Temporal dos Sistemas de Monitorización en Línea

A investigación sobre o método fundamental de corrente resistiva e análise harmónica para pararraios de óxido de cinc revela que a sincronización das operacións de muestreo ten un impacto significativo nos resultados de monitorización. A pesar de que as correntes de fuga monitorizadas son extremadamente pequenas, erros menores poden causar grandes desvíos. Así, os sistemas de monitorización en liña requiren unha alta sincronización de muestreo, requirindo que os técnicos calibren o tempo do sistema. Hai dous métodos dispoñibles:

• Sincronización Basada en GPS: Logra una sincronización dentro de 2ns, minimizando os erros de tempo;

• Sincronización de Reloxo IRIG - B Code: Caracteriza por fortes capacidades anti-interferencia, asegurando unha transmisión de sinal estable e unha recepción de sinal de alta precisión. No entanto, unha precisión excesiva aumenta os custos—os técnicos deben seleccionar a precisión (1μs, 1ms, 10ms, 1s) baseándose nos requisitos mínimos de resolución do sistema.

A sincronización de reloxos IRIG - B code é económica. Aunque menos precisa que o GPS, atende as necesidades do sistema. Así, os técnicos poden usar IRIG - B para a sincronización para asegurar a consistencia do muestreo.

2.2 Reducción de Ruido nas Señales de Monitorización en Línea

A recopilación de datos de pararraios de óxido de cinc enfronta múltiples interferencias. Dado o extremadamente pequeno valor da corrente de fuga, o ruido non procesado causa desvíos na monitorización, non refletindo o estado real do dispositivo. Os técnicos deben seleccionar algoritmos de reducción de ruido adecuados—o denoising wavelet é ampliamente utilizado: descompón as señales, retén o contido válido, establece os coeficientes inútiles a 0, e extrae a información utilizable após a descomposición repetida.

2.3 Diagnóstico de Fallos na Monitorización en Línea
2.3.1 Importancia do Diagnóstico de Fallos

Conforme a escala do equipo eléctrico aumenta, a seguridade do sistema de enerxía tornase crítica. Os fallos interrompen o suministro de enerxía e ponen en risco a seguridade do persoal—facendo que a monitorización en liña e o diagnóstico de fallos de pararraios de óxido de cinc sexan esenciais. O sistema monitoriza as condicións de aislamento, prevé riscos e apoia a manutención. No entanto, os datos en liña son enormes, complexos e redundantes, interfiriendo na precisión da monitorización.

Para asegurar a precisión do diagnóstico, os técnicos preprocesan os datos: eliminan redundancias, corrixen erros e proporcionan entradas confiables. Ademais, a corrente resistiva do pararraio de óxido de cinc está afectada pola meteoroloxía, temperatura, campos magnéticos e interferencia de señales—incrementando a dificultade do diagnóstico. Un procesamento eficaz de datos mediante medios técnicos é crucial para o diagnóstico.

2.3.2 Algoritmo de Fusión de Información Multi-Sensor

Os algoritmos de fusión de información, fundamentais no procesamento de datos de monitorización en liña, integran información de múltiples niveis para unha análise comprehensiva. Os algoritmos de fusión multi-sensor utilizan datos de múltiples sensores, evitan a interferencia harmónica mediante cálculos e reflejan con precisión o estado en tempo real do pararraio. Algunos algoritmos comúns inclúen:

• Método de Restricción Embebida: Restringe os parámetros recolectados polo sensor (fases orixinais e intrínsecas) para asegurar soluciones únicas. O sistema adquire datos en tempo real do pararraio a través de sensores e extrae información clave baseada nas características do dispositivo;

• Método de Combinación de Evidencias: Extrae datos operativos, calcula baseándose no estado do pararraio e proporciona unha base para o xuízo de fallos;

• Método de Rede Neural Artificial (ANN): Utiliza o aprendizaxe automático para o diagnóstico. Primeiro, diseña topoloxías adaptadas aos sensores; segundo, mapea patróns de datos a través da interacción rede-ambiente; finalmente, entrena modelos para detectar automaticamente fallos.

2.3.3 Método de Análise de Relación Cinza

Como un enfoque común para o diagnóstico de fallos en pararraios de óxido de cinc, o método de análise de relación cinza centrase en analizar estatisticamente múltiples factores que influencian os fallos. Cuantifica o impacto de diferentes factores nos fallos do pararraio trazando curvas de ajuste. Na práctica, compara cambios na forma das curvas: maiores graos de ajuste das curvas indican correlacións máis fortes entre os factores de fallo en tempo real e os estados reais de fallo dos pararraios.

Para o diagnóstico, o ángulo de perdas dieléctricas do pararraio xeralmente estabelece como secuencia de referencia X₁, mentres que parámetros como a temperatura, humidade e corrente de fuga serven como secuencias de comparación X_i. Usando o modelo de análise de relación cinza para calcular a correlación entre cada factor e o ángulo de perdas dieléctricas permite identificar con precisión as causas clave dos fallos, proporcionando soporte de datos para as decisións de diagnóstico.

Os datos obtidos normalízanse, e calculan o coeficiente de correlación ζ_j(k)) e o grao de correlación γ_j entre cada dato.

2.4 Software Experto de Monitorización en Línea

O software experto de monitorización en liña para pararraios de óxido de cinc, como sub-software do sistema de monitorización en liña, posúe diversas funcionalidades. Non só pode monitorizar transformadores, detectando descargas parciais e condicións de gas no óleo, senón tamén pode monitorizar interruptores e equipos capacitivos. Soporta a configuración de parámetros de pre-alarma para o sistema e a xestión de equipos de subestación.

Ademais, o software experto de monitorización en liña permite a xestión de preconfiguración definida polo usuario, facilitando a visualización de datos históricos e actuais, e a comprobación do estado en tempo real do equipo. Despois de iniciar sesión no sistema, os usuarios poden consultar datos conforme necesiten, proporcionando unha referencia para a toma de decisións.

3 Conclusión

Os fallos de pararraios de óxido de cinc poden ter un impacto severo na operación segura dos sistemas de red eléctrica. Polo tanto, a detección en tempo real a través dun sistema de monitorización en liña é esencial para captar con precisión a información de fallos e realizar a disposición oportuna.

O sistema de monitorización en liña para pararraios de óxido de cinc logra a monitorización en tempo real a través da operación coordinada do centro de monitorización, dispositivos IED-Business de monitorización en liña e terminais de monitorización, completando a adquisición, transmisión e procesamento de información de datos. Ao mesmo tempo, optimizando tecnoloxías clave como a sincronización temporal do sistema, a reducción de ruido das señales de monitorización e o diagnóstico de fallos, proporciona datos precisos ao sistema, asegurando a operación estable de pararraios de óxido de cinc e fortalecendo a seguridade da red eléctrica.