Principles Faults and Online Diagnosis of Electronic Current Transformer Secondary Circuits د پارچې ټرانسفورمر دویمه مسیرونو د اغتشاشاتو او د آنلاین تشخیصو اصول

1 Принцип и роль электронных токовых трансформаторов
1.1 Принцип работы ЭТТ

Электронный токовый трансформатор (ЭТТ) является ключевым устройством для управления безопасной работой энергетических систем, преобразуя большие токи в управляемые малые токовые сигналы для измерения и контроля. В отличие от традиционных трансформаторов (которые полагаются на прямое взаимодействие магнитных полей между первичной и вторичной обмотками), ЭТТ используют датчики (например, датчики Холла) для обнаружения изменений магнитного поля от первичной обмотки. Эти датчики выдают аналоговые сигналы (пропорциональные первичному току) для обработки электронными схемами (усиление, фильтрация или цифровая обработка). Современные ЭТТ часто выдают цифровые сигналы, которые могут быть использованы напрямую системами защиты, учета и контроля. ЭТТ превосходят традиционные электромагнитные трансформаторы по точности, динамическому диапазону и скорости реакции, при этом они меньше, легче и позволяют продвинутую обработку данных и связь.

1.2 Роль ЭТТ в энергетических системах

ЭТТ обеспечивают высокоточные измерения тока, критически важные для мониторинга, контроля и защиты энергетических систем (например, предотвращение перегрузок и коротких замыканий). Они обеспечивают безопасность оборудования и персонала и снижают количество отключений электроэнергии. Для учета и выставления счетов, точность ЭТТ гарантирует справедливое ценообразование на электроэнергию на высоковольтных и крупных токовых линиях. Точные данные также помогают оптимизировать эффективность и стабильность системы.

1.3 Структура вторичной цепи

Вторичная цепь ЭТТ (основной компонент) включает датчики (например, датчики Холла), схемы обработки сигналов, аналого-цифровые преобразователи (АЦП) и интерфейсы связи. Компоненты работают вместе для точного захвата и передачи сигналов. Современные ЭТТ оснащены системой самодиагностики для мониторинга производительности и неисправностей, адаптируясь к требованиям умных энергетических систем.

2 Типы неисправностей вторичной цепи в ЭТТ
2.1 Обрывы цепи

Обрывы цепи вызваны разрывами проводов, ослабленными соединениями или старением изоляции, нарушают поток тока, что приводит к аномальным (например, нулевым или низким) измерениям. Это создает риск неправильных действий защиты и контроля, угрожая безопасности системы.

2.2 Короткие замыкания

Происходят, когда нежелательные соединения проводников (например, повреждение изоляции) вызывают резкий скачок тока, что может привести к перегреву или возгоранию оборудования. Они дестабилизируют систему, потенциально повреждая устройства или вызывая сбои защиты.

2.3 Замыкания на землю

Происходят из-за неправильного заземления вторичной цепи (например, повреждение изоляции). Они изменяют пути тока, вызывая ошибки измерений, сбои защиты или удары электрическим током (опасные при техническом обслуживании).

2.4 Перегрузки

Происходят, когда ток превышает проектную мощность (например, из-за аномалий системы). Перегрузки вызывают перегрев компонентов, деградацию изоляции или выход оборудования из строя. Идентифицируются через мониторинг тока и температуры, они создают риск долгосрочного повреждения системы.

2.5 Электрические помехи

Из внешних или внутренних источников (например, ЭМИ, РЧИ), помехи искажают сигналы, вызывая ошибки измерений или неправильные действия систем защиты (например, ненужные отключения).

2.6 Неисправности, вызванные температурой

Экстремальные температуры нарушают работу: высокая температура ухудшает состояние полупроводников и изоляции (увеличивая риск короткого замыкания); низкая температура повреждает компоненты. Это вызывает ошибки измерений или сбои защиты.

2.7 Неисправности, вызванные коррозией и старением

Постепенное ухудшение состояния компонентов (проводов, изоляции) из-за воздействия окружающей среды (например, влажности, химических веществ) снижает электрическую производительность, увеличивая риск коротких замыканий и замыканий на землю.

3 Методы онлайн-диагностики неисправностей вторичной цепи ЭТТ
3.1 Захват сигнала

Основывается на датчиках (например, датчиков Холла или токовых трансформаторов) и АЦП. Датчики Холла измеряют ток без контакта, обеспечивая безопасность и точность. АЦП преобразуют аналоговые сигналы в цифровую форму для обработки. Высокоскоростные АЦП захватывают небольшие изменения сигнала, обеспечивая быстрое обнаружение неисправностей.

3.2 Анализ во временной области

Включает анализ формы сигнала и статистический анализ. Анализ формы сигнала проверяет наличие аномалий (например, асимметрии или выбросов, указывающих на отказ компонентов). Статистический анализ (например, среднее значение и стандартное отклонение) определяет стабильность и распределение сигнала, выявляя колебания, вызванные неисправностями.

3.3 Обнаружение неисправностей на основе моделей

Обнаружение пороговых значений использует предустановленные ограничения для срабатывания тревог при аномальных сигналах (на основе исторических данных и экспертных знаний). Сравнение моделей (продвинутый метод) сравнивает реальные данные с моделью «здоровой» системы, выявляя отклонения для точной диагностики неисправностей.

3.4 Определение местоположения неисправностей на основе знаний

Анализ деревьев неисправностей (FTA) картографирует логику неисправностей для определения корневых причин через иерархический анализ под-неисправностей. Экспертные системы (имитирующие человеческую экспертизу) используют правила (исторические данные и предыдущие знания) для точного определения местоположения неисправностей, обрабатывая сложные сценарии.

3.5 Мониторинг теплового изображения

Инфракрасные термографы обнаруживают аномальное тепло (например, от перегрузок или старения изоляции) в ЭТТ. Без контактный и в реальном времени, они обеспечивают безопасную диагностику неисправностей без прерывания операций. В сочетании с другими методами, они улучшают точность (устраняя ограничения, такие как не связанные с температурой неисправности).

Ключевые моменты

ЭТТ предлагают преимущества над традиционными трансформаторами, но сталкиваются с неисправностями вторичной цепи (например, обрывы, короткие замыкания, помехи). Онлайн-диагностика (захват сигнала, анализ во временной области, методы на основе моделей и знаний, тепловое изображение) обеспечивает надежную работу, адаптируясь к современным требованиям энергетических систем.