מערכת מעקב מקוונת מתקדמת למגיני פגיעות אוקסיד צינק: טכנולוגיות מפתחẩnלכידת תקלות

1 מבנה מערכת המעקב המקוון לבלמים זינק אוקסיד

מערכת המעקב המקוון לבלמים זינק אוקסיד כוללת שלוש שכבות: שכבה של בקרה תחנתית, שכבה של מפרך ושכבה תהליך.

• שכבת הבקרה התחנתית: כוללת מרכז מעקב, שעון מערכתتحديد מיקום גלובלית (GPS) ומקור שעון קוד B.

• שכבת המפרך: מורכבת מהתקנים אלקטרוניים חכמים (IEDs) למעקב מקוון.

• שכבה תהליך: כוללת טרמינלים מעקב עבור טרנספורמיטורים פוטנציאליים (PTs) וטרנספורמיטורי נוכחות (CTs), כפי שמוצג בתמונה 1.

במערכת זו, לכל מכשיר יש תפקיד מוגדר:

• מרכז המעקב: סיווג וצבירת נתוני מצב של בלמי זינק אוקסיד, ניתוח מצב ההפעלה של כל יחידה. מפעילים מקבלים גישה לתפקוד בזמן אמת של הבלמים דרך הגיבוי של המערכת. המידע מוצג בצורה חזותית על מסכים באמצעות דוחות, גרפים סטטיסטיים ועקומות, תוך שמירה על אינטראקציה ידידותית למשתמש. במקרה של תקלות, המערכת מפעילה אזעקות מיידיות כדי לעודד תיקון מהיר, להגן על פעולת הבלמים.

• IED-Business: משמשים כמתווכים תקשורת בין טרמינלים מעקב (לא יכולים להתחבר ישירות למרכז) למרכז המעקב. הם פועלים על הנתונים ומפיצים אותם, מאפשרים זרימה חלקה של מידע.

• טרמינלים מעקב: פועלים כמאספי נתונים קדמיים, מעקב אחר פרמטרים סביבתיים (טמפרטורה, לחות), זרם שטף 저ומן ואיכות זיהום של הבלמים. הם גם רושמים את מספרי הפגיעות ברק בדיוק גבוה. הנתונים שנאספו מועברים למרכז המעקב דרך שכבה מפרך, מאפשרים למנהלים לקבל החלטות מבוססות נתונים.

2 נקודות מפתח בטכנולוגיית מעקב מקוון לבלמים זינק אוקסיד
2.1 סנכרון זמן במערכות מעקב מקוון

מחקר על השיטה הבסיסית של זרם השטף저ומן והניתוח הרמוני לבלמי זינק אוקסיד מראה שהסנכרון של פעולות הדגימה משפיע משמעותית על תוצאות המעקב. למרות הערכים הקטנים מאוד של זרם השטף הנמדדים, שגיאות קטנות יכולות לגרום לטעויות גדולות. לכן, מערכות מעקב מקוון דורשות סנכרון דגימה גבוה, מחייבות טכנאים לקבוע את זמן המערכת. קיימות שתי שיטות:

• סנכרון מבוסס GPS: מצליח להשיג סנכרון עד 2ns, מפחית שגיאות זמן;

• סנכרון שעון קוד IRIG-B: מתאפיין באפשרויות עמידות חזקות, מבטיח תמסורת אות יציבה וקבלת אות בעלת דיוק גבוה. עם זאת, דיוק יתר מגביר עלויות - טכנאים צריכים לבחור דיוק (1μs, 1ms, 10ms, 1s) בהתאם לדרישות הרזולוציה המינימלית של המערכת.

סנכרון שעון קוד IRIG-B הוא יעיל מבחינה כלכלית. אם כי פחות מדויק מאשר GPS, הוא עונה על צרכי המערכת. לכן, טכנאים יכולים להשתמש ב-IRIG-B לסנכרון כדי להבטיח אחידות דגימה.

2.2 הפחתת רעש בסיגנלים מעקב מקוון

איסוף נתונים לבלמי זינק אוקסיד מתמודד עם מספר הפרעות. בהתחשב בערך הזעיר של זרם השטף, רעש לא מעובד גורם לטעויות מעקב, ולא משקף את מצב המכשיר האמיתי. טכנאים חייבים לבחור אלגוריתמים מתאימים להפחתת רעש - הפחתת רעש על ידי גליות היא בשימוש רחב: הוא מפרק את הסימנים, שומר תוכן תקף, מעביר מקדמים חסרי תועלת ל-0, ומפיק מידע שימושי לאחר פירוק חוזר.

2.3 אבחון תקלות במעקב מקוון
2.3.1 חשיבות אבחון תקלות

עם הגדלת מערך הציוד החשמלי, בטיחות מערכת החשמל נעשית קריטית. תקלות מפריעות לספק חשמל ומסכנות את בטיחות הצוות - מה שהופך מעקב מקוון ואבחון תקלות לבלמי זינק אוקסיד לנדרשים. המערכת מעקב אחר מצב ההצלה, מנבאת סיכונים ומכינה תחזוקה. עם זאת, הנתונים המקוונים הם עצומים, מורכבים ומיותרים, מפריעים לדיוק המעקב.

כדי להבטיח דיוק אבחון, טכנאים מעבדים מראש את הנתונים: מסירים עודפים, מתקנים שגיאות ומספקים קלטים מהימנים. בנוסף, זרם השטף של בלמי זינק אוקסיד מושפע ממזג אוויר, טמפרטורה, שדות מגנטיים ופרצות אות - מגביר את קושי האבחון. עיבוד נתונים יעיל באמצעות אמצעים טכנולוגיים הוא קריטי לאבחון.

2.3.2 אלגוריתם 융합 정보 다중 센서

אלגוריתמי 융합 정보, בסיס לעיבוד נתונים מעקב מקוון, משלבים מידע רב-уровневую информацию для всестороннего анализа. Многодатчиковые алгоритмы используют данные от нескольких датчиков, избегают гармонических помех через вычисления и точно отражают реальное состояние ограничителей. Общие алгоритмы включают:

• Метод встроенных ограничений: ограничивает параметры, собранные датчиками (исходные и внутренние фазы), чтобы обеспечить уникальное решение. Система получает данные об ограничителях в режиме реального времени через датчики и извлекает ключевую информацию на основе характеристик устройства;

• Метод комбинации доказательств: извлекает операционные данные, вычисляет на основе состояний ограничителей и предоставляет основу для определения неисправностей;

• Метод искусственной нейронной сети (ИСН): использует машинное обучение для диагностики. Во-первых, разрабатывает топологии, адаптированные к датчикам; во-вторых, сопоставляет паттерны данных через взаимодействие сети и окружения; в-третьих, обучает модели для автоматического обнаружения неисправностей.

2.3.3 Метод серого отношения

Как распространенный подход к диагностике неисправностей в оксидных ограничителях перенапряжения, метод серого отношения фокусируется на статистическом анализе множества факторов, влияющих на неисправности. Он количественно оценивает влияние различных факторов на неисправности ограничителей, построив кривые подгонки. На практике сравниваются изменения формы кривых: более высокая степень подгонки кривых указывает на более сильную корреляцию между факторами неисправностей в реальном времени и фактическими состояниями неисправностей ограничителей.

Для диагностики обычно угол диэлектрических потерь ограничителя устанавливается как эталонная последовательность \(X_1\), в то время как параметры, такие как температура, влажность и ток утечки, служат сравнительными последовательностями \(X_i\). Использование модели серого отношения для расчета корреляции между каждым фактором и углом диэлектрических потерь позволяет точно идентифицировать ключевые причины неисправностей, предоставляя данные для принятия решений по диагностике.

Полученные данные нормализуются, и рассчитываются коэффициент корреляции \(\zeta_j(k)\) и степень корреляции \(\gamma_j\) между каждыми данными.

2.4 Экспертное программное обеспечение для онлайн-мониторинга

Экспертное программное обеспечение для онлайн-мониторинга оксидных ограничителей перенапряжения, будучи подпрограммой системы онлайн-мониторинга, обладает разнообразными функциями. Оно может не только мониторить трансформаторы, обнаруживать частичные разряды и газовые условия в масле, но также мониторить выключатели и емкостное оборудование. Оно поддерживает установку предварительных параметров тревоги для системы и управление оборудованием подстанций.

Кроме того, экспертное программное обеспечение для онлайн-мониторинга позволяет пользовательскую предварительную настройку управления, облегчая пользователям просмотр исторических и текущих данных, а также проверку состояния оборудования в реальном времени. После входа в систему пользователи могут запрашивать данные по мере необходимости, предоставляя основу для принятия решений.

3 Заключение

Неисправности оксидных ограничителей перенапряжения могут серьезно влиять на безопасную работу электросетей. Поэтому важен онлайн-мониторинг в реальном времени, чтобы точно получать информацию о неисправностях и своевременно их устранять.

Система онлайн-мониторинга оксидных ограничителей перенапряжения достигает мониторинга в реальном времени через согласованную работу центра мониторинга, устройств IED-Business и терминалов мониторинга, завершая сбор, передачу и обработку информации. Одновременно, оптимизируя ключевые технологии, такие как синхронизация времени системы, шумоподавление сигналов мониторинга и диагностика неисправностей, она обеспечивает точные данные для системы, гарантируя стабильную работу оксидных ограничителей перенапряжения и укрепляя безопасность электросетей.