Principper for fejl og online diagnose af sekundære kredsløb i elektroniske strømtransformatorer

1 Princippet og rolle for elektroniske strømtransformatorer
1.1 Funktionsprincip for ECT

En elektronisk strømtransformator (ECT) er en nøgleenhed til at administrere sikre strømsystemoperationer, der konverterer store strømme til håndterbare småstrømsignaler til måling og kontrol. I modsætning til traditionelle transformatorer (der afhænger af direkte magnetfeltinteraktion mellem primær- og sekundærspole), bruger ECT'er sensorer (f.eks. Hall-effekt-sensorer) til at registrere ændringer i magnetfeltet fra primærspolen. Disse sensorer producerer analoge signaler (proportionale med primærstrømmen) til elektronisk kredsløbsbehandling (forstærkning, filtrering eller digitalisering). Moderne ECT'er leverer ofte digitale signaler til direkte brug af beskyttelses-, målings- og kontrolesystemer. ECT'er overgår traditionelle elektromagnetiske transformatorer i præcision, dynamisk område og respons hurtighed, mens de samtidig er mindre, lettere og muliggør avanceret data behandling/kommunikation.

1.2 Rolle for ECT i strømsystemer

ECT'er giver højpræcise strømmålinger, som er afgørende for overvågning, kontrol og beskyttelse af strømsystemer (f.eks. forebyggelse af overbelastninger/kortslutninger). De sikrer udstyr/personales sikkerhed og reducerer strømafbrydelser. For måling/fakturering sikrer ECT-præcision retfærdige elpriser på højspændings/storstrømlinjer. Nøjagtige data hjælper også med at optimere systemeffektivitet og -stabilitet.

1.3 Sekundærkredsstruktur

ECT's sekundærkreds (kernekomponent) inkluderer sensorer (f.eks. Hall-effekt), signalbehandlingskredsløb, analog-digital konvertere (ADCs) og kommunikationsgrænseflader. Komponenterne arbejder sammen for præcis signaloptagelse/overførsel. Moderne ECT'er har selvdiagnose for at overvåge ydeevne/fejl og tilpasse sig smartere strømsystemkrav.

2 Typer af sekundærkredsfejl i ECT'er
2.1 Åbenkredsfejl

Forårsaget af brudte ledninger, løse forbindelser eller aldring af isolation, åbenkredsfejl forstyrrer strømflyden, hvilket fører til abnormale (f.eks. nul/lav) målinger. Dette risikerer forkert beskyttelses-/kontrolaktioner, der truer systemets sikkerhed.

2.2 Kortslutningsfejl

Forekommer, når uønskede lederforbindelser (f.eks. skade på isolation) forårsager skarpe strømspidsers, hvilket risikerer udstyrs overophedning/brand. De destabiliserer systemer, potentielt skader enheder eller udløser fejl i beskyttelsen.

2.3 Jordefejl

Opstår ved ukorrekt jordning af sekundærkredsen (f.eks. isolationsskade). De ændrer strømbaner, forårsager målefejl, beskyttelsesfejl eller elektriske stød (farlige under vedligeholdelse).

2.4 Overbelastningsfejl

Forekommer, når strømmen overstiger designkapaciteten (f.eks. pga. systemanomalier). Overbelastninger forårsager komponentoverskærmning, isolationssvækning eller udstyrsoverophedning. Identificeret via strøm/temperatur overvågning, de risikerer langvarig systemskade.

2.5 Støjforstyrrelser

Fra eksterne/intern kilder (f.eks. EMI, RFI), forvrider støj signaler, forårsager målefejl eller fejl i beskyttelsessystemer (f.eks. unødvendige nedstillinger).

2.6 Temperaturpåvirkede fejl

Ekstreme temperaturer forstyrrer ydeevne: høj varme nedgraderer halvledere/isolation (øger kortslutningsrisici); lave temperaturer skader komponenter. Dette forårsager målefejl eller beskyttelsesfejl.

2.7 Korrosion/aldring fejl

Gradvis komponentnedbrydning (ledninger, isolation) pga. miljøfaktorer (f.eks. fugt, kemikalier) reducerer elektrisk ydeevne, øger kortslutnings/jordefejlrisici.

3 Online diagnosticeringsmetoder for ECT sekundærkredsfejl
3.1 Signaloptagelse

Relerer på sensorer (f.eks. Hall-effekt/strømtransformatorer) og ADC'er. Hall-effekt-sensorer måler strøm ikke-invasivt, der sikrer sikkerhed/præcision. ADC'er konverterer analoge signaler til digital form til behandling. Højhastigheds-ADC'er optager subtile signalændringer, der gør hurtig fejldetektion mulig.

3.2 Tidsdomæneanalyse

Involverer bølgeform/statistisk analyse. Bølgeformanalyse tjekker for uregelmæssigheder (f.eks. asymmetri/spids, der indikerer komponentfejl). Statistikanalyse (f.eks. gennemsnit/standardafvigelse) identificerer signaltabilitet/distribution, markerer fejlinduceret fluktuationer.

3.3 Modelbaseret fejldetektion

Grænseværdidetektion bruger foruddefinerede grænser til at udløse alarm for anomal signaler (baseret på historiske data/ekspertviden). Modellens sammenligning (avanceret) sammenligner realtiddata med et “sund” systemmodel, der detekterer afvigelser for præcis fejldiagnose.

3.4 Videnbaseret fejllokalisering

Fejltræsanalyse (FTA) kortlægger fejlogik til at identificere rodårsager via hierarkisk underfejl analyse. Ekspertsystmer (som simulerer menneskelig ekspertise) bruger regler (historiske data/tidligere viden) for præcis fejllokalisering, håndtering af komplekse scenarier.

3.5 Termisk billedovervågning

Infrarød termiske imagere detekterer anormalt varme (f.eks. fra overbelastning/aldrende isolation) i ECT'er. Ikke-invasiv og realtid, de gør det muligt for sikkert fejldiagnose uden at afbryde operationer. Sammenlagt med andre metoder, de forbedrer præcision (håndtering af begrænsninger som ikke-temperaturrelaterede fejl).

Nøglepunkter

ECT'er tilbyder fordele over traditionelle transformatorer, men står over for sekundærkredsfejl (f.eks. åben/kortslutningskredse, støj). Online diagnostik (signaloptagelse, tidsdomæneanalyse, modelbaserede/videnbaserede metoder, termisk billedovervågning) sikrer pålidelig drift, tilpasset moderne strømsystemkrav.