Fejlett online monitorozási rendszer cink-oxid alapú védőkörökhez: Főbb technológiák és hibaelhárítás

1 Az ónlinen figyelőrendszer architektúrája cink-oxid alapú villámlóvédelmi berendezésekhez

Az ónlinen figyelőrendszer cink-oxid alapú villámlóvédelmi berendezésekhez három rétegből áll: az állomás-irányítási réteg, a szektor-réteg és a folyamat-réteg.

• Állomás-irányítási réteg: Tartalmaz egy figyelőközpontot, globális pozicionáló rendszert (GPS) időmérőt, valamint B-kódú időforrást.

• Szektor-réteg: Online figyelő intelligens elektronikus berendezések (IEDs) alkotják.

• Folyamat-réteg: Potenciáltranszformátorok (PTs) és áramerősítők (CTs) figyelő termináljait tartalmazza, ahogy az Ábra 1-ben látható.

Ebben a rendszerben minden eszköz különböző funkcióval rendelkezik:

• Figyelőközpont: Osztályozza és összefoglalja a cink-oxid alapú villámlóvédelmi berendezések állapotadatait, elemzi minden egység működési állapotát. A rendszer háttérben valós időben hozzáférhető információkat nyújt a villámlóvédelmi berendezések teljesítményéről. Az információk jelentések, statisztikai diagramok és görbék formájában jelennek meg a képernyőn, biztosítva a felhasználóbarát interakciót. Hiba esetén a rendszer azonnal riaszt, hogy időben történjen a hibaelhárítás, így biztosítva a villámlóvédelmi berendezések működését.

• Online figyelő IEDs: Kommunikációs közvetítőként működnek a figyelő terminálok (amelyek nem tudnak közvetlenül csatlakozni a központi rendszerhez) és a figyelőközpont között. Elemezik és továbbítják az adatokat, lehetővé téve a zökkenőmentes információáramlást.

• Figyelő terminálok: Előtérbeli adatszolgáltatóként működnek, követik a környezeti paramétereket (hőmérséklet, páratartalom), a ellenállásos sivárgási áramot és a villámlóvédelmi berendezések szennyezési szintjét. Magas pontossággal rögzítik a villámütők számát is. A gyűjtött adatok a szektor-rétegen keresztül továbbítódnak a figyelőközpontba, lehetővé téve a vezetők döntéseinek adatvezérelt megalapozását.

2 A cink-oxid alapú villámlóvédelmi berendezések online figyelésének kulcspontjai
2.1 Az online figyelőrendszerek időszinkronizációja

A cink-oxid alapú villámlóvédelmi berendezések alapvető ellenállásos árammódszerének és harmonikusan elemzésének kutatása azt mutatja, hogy a mintavételezés szinkronizációja jelentősen befolyásolja a figyelés eredményeit. Bár a figyelt sivárgási áram értékei nagyon kis méretűek, apró hibák is jelentős eltéréseket okozhatnak. Így az online figyelőrendszerek magas mintavételezési szinkronizációt igényelnek, ami technikusoktól időbeállítást kíván. Két módszer áll rendelkezésre:

• GPS-alapú szinkronizáció: 2 ns-n belül elérhető szinkronizációt, minimalizálva az időbeli hibákat;

• IRIG-B kódú időmérő szinkronizáció: Erős interferenciaellenálló képességeket mutat, biztosítva a stabil jelátvitelt és a magas pontosságú jel fogadást. Azonban a túlzott pontosság növeli a költségeket – a technikusok a rendszer minimális felbontási igényeinek megfelelően választhatják a pontosságot (1μs, 1ms, 10ms, 1s).

Az IRIG-B kódú időmérő szinkronizáció költséghatékony. Bár kevésbé pontos, mint a GPS, megfelel a rendszer igényeinek. Így a technikusok használhatják az IRIG-B-t szinkronizáláshoz, hogy garantálják a mintavételezés konzisztenciáját.

2.2 Zajcsökkentés az online figyelési jelekben

A cink-oxid alapú villámlóvédelmi berendezések adatgyűjtésének több zavaró tényezője van. Mivel a sivárgási áram nagyon kicsi, a feldolgozatlan zaj jelentős eltéréseket okozhat, ami nem tükrözi a berendezés valós állapotát. A technikusok megfelelő zajcsökkentő algoritmusokat kell kiválasztaniuk – a hullámlet alapú zajcsökkentés széles körben alkalmazott: bontja le a jeleket, megtartja a hasznos tartalmat, a hasznatlan együtthatókat nullára állítja, és hasznos információkat von le a többszori bontás után.

2.3 Hibaelhárítás az online figyelésben
2.3.1 A hibaelhárítás jelentősége

Ahogy a villamos energiaellátási berendezések mérete növekszik, a villamos energiarendszer biztonsága kritikus szempont lesz. A hibák zavarják a villamos energiátársítást és kockázatot jelentenek a személyzet biztonságára – ezért a cink-oxid alapú villámlóvédelmi berendezések online figyelése és hibaelhárítása alapvető. A rendszer figyeli a izolációs állapotot, előrejelzi a kockázatokat, és segít a karbantartásban. Azonban az online adatok nagy mennyiségűek, összetettek és redundánsak, ami zavarja a figyelés pontosságát.

A diagnosztikai pontosság biztosítása érdekében a technikusok előfeldolgozzák az adatokat: eltávolítják a redundanciát, javítanak a hibákon, és megbízható bemenetet szolgáltatnak. Ezen felül a cink-oxid alapú villámlóvédelmi berendezések ellenállásos áramát a időjárás, hőmérséklet, mágneses mezők és jelzavarok befolyásolják – ami növeli a diagnosztika nehézségét. A hatékony adatfeldolgozás technikai eszközökkel alapvető a diagnosztikához.

2.3.2 Többszervös információfúziós algoritmus

Az információfúziós algoritmusok, amelyek az online figyelési adatfeldolgozás alapját képezik, több szintű információt integrálnak komplex elemzésre. A többszervű fúziós algoritmusok több érzékelőből származó adatokat használnak, armonikus zavarokat elkerülnek számításokkal, és pontosan tükrözik a villámlóvédelmi berendezések valós idejű állapotát. Gyakori algoritmusok:

• Beágyazott korlátozási módszer: Korlátozza az érzékelők által gyűjtött paramétereket (eredeti és belső fázisok), hogy biztosítsa a megoldás egyediségét. A rendszer valós idejű villámlóvédelmi adatokat szerez be az érzékelőkből, és kulcsfontosságú információkat von le a berendezés jellemzői alapján;

• Bizonyítékok kombinációs módszere: Kinyeri a működési adatokat, számításokat végez a villámlóvédelmi állapotok alapján, és hibaelőrejelző alapot nyújt;

• Mesterséges neurális háló (ANN) módszer: Használ gépi tanulást a diagnosztika céljából. Először tervezze meg az érzékelőkhöz szabott topológiát; másodszor térképezi a mintázatokat a hálózati környezet interakciója révén; végül képzésen futtatja a modelleket, hogy automatikusan észlelje a hibákat.

2.3.3 Szürke relációs elemzési módszer

A cink-oxid alapú villámlóvédelmi berendezések gyakori hibaelhárítási módszere, a szürke relációs elemzési módszer, statisztikailag elemzi a hibákat befolyásoló több tényezőt. Különböző tényezők hatását a villámlóvédelmi berendezések hibáira kvantitatívan megmutat illeszkedési görbék rajzolásával. A gyakorlatban hasonlítsa össze a görbék alakváltozásait: a magasabb illeszkedési fokozatok erősebb korrelációt jeleznek a valós idejű hibafaktorok és a villámlóvédelmi berendezések valós hibállapotai között.

A diagnosztika során a villámlóvédelmi berendezés dielectric loss angle-ja általában a referenciasequencia X₁-ként van beállítva, míg a hőmérséklet, páratartalom és sivárgási áram paraméterei a X_i-ként. A szürke relációs elemzési modellt használva a kapcsolatot számítják ki minden tényező és a dielectric loss angle között, lehetővé téve a kulcsfontosságú hibaoorzók pontos azonosítását, és adatot nyújt a diagnosztikai döntésekhez.

A szerezett adatok normalizálva vannak, és a korrelációs együttható ζ_j(k)) és a korrelációs fok γ_j kiszámítva van minden adat között.

2.4 Online figyelési szakértői szoftver

A cink-oxid alapú villámlóvédelmi berendezések online figyelési szakértői szoftvere, mint az online figyelési rendszer részletes szoftvere, sokféle funkcióval rendelkezik. Nem csak transzformátorokat figyel, de részleges kitörléseket és olajban lévő gázok állapotát is, valamint átkapcsolókat és kondenzátorberendezéseket. Támogatja a rendszer előzetes riasztási paramétereinek beállítását és az áramállományi berendezések kezelését.

Ezen felül az online figyelési szakértői szoftver lehetővé teszi a felhasználó által meghatározott előre beállított kezelést, amely segít a felhasználóknak a múltbeli és jelenlegi adatok megtekintésében, valamint a berendezések valós idejű állapotának ellenőrzésében. A rendszerbe való bejelentkezés után a felhasználók szükség szerint lekérdezhetik az adatokat, amelyek döntésekhez szolgálnak referenciaanyagként.

3 Összefoglalás

A cink-oxid alapú villámlóvédelmi berendezések hibái súlyosan befolyásolhatják a villamos energiarendszer biztonságos működését. Ezért az online figyelési rendszer révén történő valós idejű észlelés alapvető, hogy pontosan megkapjuk a hiba-információkat, és időben kezeljük őket.

A cink-oxid alapú villámlóvédelmi berendezések online figyelési rendszere a figyelőközpont, az online figyelési IED-eszközök és a figyelő terminálok koordinált működésével valósítja meg a valós idejű figyelést, elvégzi az adatok gyűjtését, továbbítását és feldolgozását. Ugyanakkor a rendszer időszinkronizáció, figyelési jel zajcsökkentése és hibaelhárítás kulcsszintű technológiáinak optimalizálásával pontos adatokat szolgáltat a rendszernek, biztosítva a cink-oxid alapú villámlóvédelmi berendezések stabil működését és a villamos energiarendszer biztonságát.