Napredni online sistem nadzora za oksidni cinkovne prekidnike naponih valova: Ključne tehnologije i dijagnostika grešaka

1 Arhitektura sistema za online nadzor ugljen-dioksidnih prekidaca naponskih talasa

Sistem za online nadzor ugljen-dioksidnih prekidaca naponskih talasa sastoji se od tri sloja: sloj kontrole stanice, sloj baje i sloj procesa.

• Sloj kontrole stanice: Uključuje centar za nadzor, globalni sistem za pozicioniranje (GPS) sat i B-kod izvor sata.

• Sloj baje: Sastoji se od pametnih elektronskih uređaja (IEDs) za online nadzor.

• Sloj procesa: Obuhvata terminali za nadzor transformatora napona (PT) i transformatora struje (CT), kao što je prikazano na Slici 1.

Unutar ovog sistema, svaki uređaj ima specifičnu funkciju:

• Centar za nadzor: Klasifikuje i agregira podatke o stanju ugljen-dioksidnih prekidaca naponskih talasa, analizirajući radni uslov svake jedinice. Operateri pristupaju stvarnom vremenu performansi prekidaca putem backend-a sistema. Informacije su vizualizirane na displejevima kroz izveštaje, statističke grafikone i krive, osiguravajući korisniku prijateljsko interakciju. U slučaju grešaka, sistem pokreće odmah alarme kako bi se omogućilo pravo vreme za ispravljanje grešaka, čime se štiti rad prekidaca.

• Pametni elektronski uređaji (IEDs) za online nadzor: Funkcioniraju kao međuspreme sa komunikacijom između terminala za nadzor (koji ne mogu direktno da se povežu sa centrom) i centra za nadzor. Oni analiziraju i prenose podatke, omogućujući bezprekidni tok informacija.

• Terminali za nadzor: Funkcioniraju kao front-end kolektori podataka, pratili parametre okruženja (temperatura, vlaga), otpornu strujnu propustivost i nivo zagađenja prekidaca. Takođe, sa visokom preciznošću beleže broj udara munje. Sakupljeni podaci se prenose u centar za nadzor preko sloja baje, omogućavajući menadžerima donošenje odluka baziranih na podacima.

2 Ključne tačke tehnologije online nadzora ugljen-dioksidnih prekidaca naponskih talasa
2.1 Vremenska sinhronizacija sistema za online nadzor

Istraživanja metode osnovne otporne struje i harmonijske analize ugljen-dioksidnih prekidaca naponskih talasa pokazuju da sinhronizacija operacija uzorkovanja značajno utiče na rezultate nadzora. Iako su vrednosti praćene propustive struje vrlo male, mala greška može dovesti do velikih odstupanja. Stoga sistemi za online nadzor zahtevaju visoku sinhronizaciju uzorkovanja, zahtevajući da tehničari kalibriraju vreme sistema. Dva metoda su dostupna:

• Sinhrnonizacija bazirana na GPS-u: Postiže sinhronizaciju unutar 2ns, minimizirajući greške u vremenu;

• Sinhrnonizacija sa IRIG-B kod satom: Karakteriše se snažnim sposobnostima protiv interferencija, obezbeđujući stabilnu prenos signala i visoku preciznost prijem signala. Međutim, prekomjerna preciznost povećava troškove – tehničari treba da izaberu preciznost (1μs, 1ms, 10ms, 1s) na osnovu minimalnih zahteva sistema za rezoluciju.

Sinhrnonizacija sa IRIG-B kod satom je ekonomična. Iako manje precizna nego GPS, zadovoljava potrebe sistema. Stoga, tehničari mogu koristiti IRIG-B za sinhronizaciju kako bi osigurali konzistentnost uzorkovanja.

2.2 Smanjenje šuma u signalima online nadzora

Prikupljanje podataka ugljen-dioksidnih prekidaca naponskih talasa suočeno je sa mnogo interferencija. Uzelo se u obzir da su propustive struje veoma male, neobrađeni šum dovodi do odstupanja u nadzoru, ne reflektujući stvarno stanje uređaja. Tehničari moraju da izaberu odgovarajuće algoritme za smanjenje šuma – široko se koristi dekompozicija valića: ona dekomponuje signale, zadržava validan sadržaj, postavlja beskorisne koeficijente na 0, i izvlači korisne informacije nakon više puta dekompozicije.

2.3 Dijagnostika grešaka u online nadzoru
2.3.1 Značaj dijagnostike grešaka

Sa povećanjem skale električnog opreme, sigurnost elektroenergetske mreže postaje ključna. Greške prekidaju snabdevanje strujom i predstavljaju rizik za osobni sigurnost – čineći online nadzor i dijagnostiku grešaka ugljen-dioksidnih prekidaca naponskih talasa neophodnim. Sistem nadgleda stanje izolacije, predviđa rizike i podržava održavanje. Međutim, online podaci su obilni, kompleksni i suvišni, smetajući preciznosti nadzora.

Da bi se osigurala preciznost dijagnoze, tehničari pretprocesiraju podatke: uklanjaju suvišnosti, ispravljaju greške i pružaju pouzdane ulaze. Takođe, otporna struja ugljen-dioksidnih prekidaca utiče na vreme, temperaturu, magnetno polje i interferenciju signala – povećavajući težinu dijagnoze. Efektivna obrada podataka putem tehničkih sredstava je ključna za dijagnozu.

2.3.2 Algoritam fuzije informacija sa više senzora

Algoritmi fuzije informacija, temeljni za obradu podataka online nadzora, integrišu multinevel informacije za kompleksnu analizu. Algoritmi fuzije informacija sa više senzora koriste podatke sa više senzora, izbegavaju harmonijsku interferenciju putem izračunavanja, i tačno reflektuju stvarno vreme stanje prekidaca. Česti algoritmi uključuju:

• Metod ugrađenog ograničenja: Ograničava parametre sakupljenih senzora (originalni i intrinsični fazi) kako bi se osiguralo jedinstveno rešenje. Sistem prikuplja stvarno vreme podataka prekidaca putem senzora i izvlači ključne informacije na osnovu karakteristika uređaja;

• Metod kombinacije dokaza: Izvlači operativne podatke, izračunava na osnovu stanja prekidaca, i pruža osnovu za odluku o grešci;

• Metod umetne neuronske mreže (ANN): Koristi mašinsko učenje za dijagnozu. Prvo, dizajniraju se topologije prilagođene senzorima; drugo, mapiraju se modeli podataka putem interakcije mreže i okruženja; konačno, treniraju se modeli da automatski detektuju greške.

2.3.3 Metod sive relacije

Kao česta metoda dijagnostike grešaka ugljen-dioksidnih prekidaca naponskih talasa, metod sive relacije fokusira se na statističku analizu više faktora koji utiču na greške. On kvantifikuje uticaj različitih faktora na greške prekidaca crtanjem prilagođenih krivih. Na praktičnom nivou, porede se promene forme krivih: veće stepene prilagođavanja krivih ukazuju na jače korelacije između stvarnih faktora grešaka i stvarnog stanja grešaka prekidaca.

Za dijagnozu, ugao dielektrične gubitka prekidaca tipično se postavlja kao referentni niz \(X_1\), dok parametri poput temperature, vlage i propustive struje služe kao nizovi za uporedbu \(X_i\). Korišćenjem modela sive relacije za izračunavanje korelacije između svakog faktora i ugla dielektričnih gubitaka omogućuje se precizno identifikovanje ključnih uzroka grešaka, pružajući podatkovnu podršku za odluke o dijagnozi.

Dobijeni podaci se normalizuju, a izračunava se koeficijent korelacije \(\zeta_j(k)\) i stepen korelacije \(\gamma_j\) između svakog podatka.

2.4 Ekspertski softver za online nadzor

Ekspertski softver za online nadzor ugljen-dioksidnih prekidaca naponskih talasa, kao subsoftver sistema za online nadzor, poseduje razne funkcije. Ne samo da može da nadgleda transformatore, detektujući delimične ispite i stanje gasa u ulju, već može i da nadgleda prekidače i kapacitivnu opremu. Podržava postavljanje parametara za prethodno alarmisanje sistema i upravljanje opremom u podstanici.

Takođe, ekspertski softver za online nadzor omogućava korisnicima da definišu predpostavljeno upravljanje, olakšavajući im pregled istorijskih i trenutnih podataka, kao i proveru stvarnog stanja opreme. Nakon logovanja u sistem, korisnici mogu da pretražuju podatke po potrebi, pružajući referencu za njihovo donošenje odluka.

3 Zaključak

Greške ugljen-dioksidnih prekidaca naponskih talasa mogu ozbiljno uticati na sigurno funkcionisanje sistema elektroenergetske mreže. Stoga, stvarno vreme detekcije putem sistema za online nadzor je neophodno kako bi se tačno shvatila informacija o greškama i izvršena pravo vreme otklanjanja.

Sistem za online nadzor ugljen-dioksidnih prekidaca naponskih talasa ostvaruje stvarno vreme nadzora kroz koordinisanu operaciju centra za nadzor, pametnih elektronskih uređaja (IEDs) za online nadzor i terminala za nadzor, obavljajući prikupljanje, prenos i obradu informacija o podacima. Istovremeno, optimizacijom ključnih tehnologija, poput sinhronizacije vremena sistema, smanjenja šuma u signalima nadzora i dijagnostike grešaka, pruža tačne podatke sistemu, osiguravajući stabilno funkcionisanje ugljen-dioksidnih prekidaca naponskih talasa i ojačavajući sigurnost elektroenergetske mreže.