Prinsipper for feil og online diagnose av sekundærkretser for elektroniske strømtransformatorer

1 Prinsipp og rolle for elektroniske strømtransformatorer
1.1 Arbeidsprinsipp for ECT

En elektronisk strømtransformator (ECT) er et nøkkelapparat for å administrere sikre drift av kraftsystemer, ved å konvertere store strømmer til behandlebare småstrømsignaler for måling og kontroll. I motsetning til tradisjonelle transformatorer (som baserer seg på direkte magnetfeltinteraksjon mellom primær- og sekundærviklinger), bruker ECT-er sensorer (f.eks. Hall-effektsensorer) for å oppdage endringer i magnetfeltet fra primærspolen. Disse sensorne gir analoge signaler (proporsjonale med primærstrømmen) for behandling i elektroniske kretser (forstyrking, filtrering eller digitalisering). Moderne ECT-er gir ofte digitale signaler for direkte bruk i beskyttelses-, målings- og kontrollsystemer. ECT-er overgår tradisjonelle elektromagnetiske transformatorer når det gjelder nøyaktighet, dynamisk rekkevidde og respons tid, samtidig som de er mindre, lettere og muliggjør avansert datahåndtering/kommunikasjon.

1.2 Rolle for ECT i kraftsystemer

ECT-er gir høypræsise strømmålinger som er viktige for overvåking, kontroll og beskyttelse av kraftsystemer (f.eks. forhindring av overbelastning/kortslutninger). De sikrer sikkerheten for utstyr/personell og reduserer strømavbrudd. For måling/fakturering, sikrer ECT-nøyaktigheten rettferdig strømpris på høyspennings/storstrømslinjer. Nøyaktige data hjelper også med å optimere systemeffektivitet og -stabilitet.

1.3 Sekundærkretsstruktur

Sekundærkretsen i ECT (kjernen) inkluderer sensorer (f.eks. Hall-effekt), signalkontrollerende kretser, analog-digital-konvertere (ADC-er) og kommunikasjonsgrensesnitt. Komponentene samarbeider for nøyaktig signalfanging/overføring. Moderne ECT-er har selvdiagnose for overvåking av ytelse/feil, og passer til smarte kraftsystembehov.

2 Typer feil i sekundærkretsen i ECT-er
2.1 Åpen sirkel-feil

Forårsaket av brutte ledninger, løse koblinger eller alderdommen isolasjon, åpne sirkelfeiler forstyrrer strømflyt, som fører til uvanlige (f.eks. null/lave) målinger. Dette risikerer feil beskyttelses-/kontrollhandlinger, noe som truer systemets sikkerhet.

2.2 Kortslutningsfeil

Forekommer når uvedkommende lederforbindelser (f.eks. skadet isolasjon) fører til skarpe strømspike, noe som risikerer overoppvarming/brann i utstyr. De destabiliserer systemer, potensielt skader enheter eller utløser feil funksjon hos beskyttelsessystemer.

2.3 Jordefeil

Oppstår på grunn av uregistrert jordning av sekundærkretsen (f.eks. isolasjonsfeil). De endrer strømbaner, som fører til målingsfeil, beskyttelsesfunksjonsfeil eller elektriske støt (farlig under vedlikehold).

2.4 Overbelastningsfeil

Skjer når strømmen overstiger designkapasiteten (f.eks. på grunn av systemanomalier). Overbelastninger fører til komponentoppvarming, isolasjonsnedbryting eller utstyrssving. Identifisert gjennom strøm/temperatur-overvåking, de risikerer langvarig systemskade.

2.5 Elektrisk støyinterferens

Fra eksterne/intern kilder (f.eks. EMI, RFI), forvresker støy signaler, som fører til målingsfeil eller misshandlinger av beskyttelsessystemer (f.eks. unødvendige nedstillinger).

2.6 Temperaturrelaterte feil

Ekstreme temperaturer forstyrrer yteevne: høy varme nedgraderer halvledere/isolasjon (øker kortslutningsrisiko); lave temperaturer skader komponenter. Dette fører til målingsfeil eller beskyttelsesfeil.

2.7 Korrosjon/alderdomsfeil

Gradvis komponentnedbryting (ledninger, isolasjon) på grunn av miljøfaktorer (f.eks. fukt, kjemikalier) reduserer elektrisk yteevne, øker kortslutnings/jordefeilsrisiko.

3 Online diagnosemetoder for feil i ECT-sekundærkretser
3.1 Signalfanging

Baserer seg på sensorer (f.eks. Hall-effekt/strømtransformatorer) og ADC-er. Hall-effektsensorer måler strøm uten innblanding, sikrer sikkerhet/nøyaktighet. ADC-er konverterer analoge signaler til digital form for behandling. Høyhastighets ADC-er fanger subtile signalforskjeller, muliggjør rask feildiagnose.

3.2 Tidområdesanalyse

Involverer bølgeform/statistisk analyse. Bølgeformanalyse sjekker for uvanligheter (f.eks. asymmetri/spike, indikerer komponentfeil). Statistisk analyse (f.eks. gjennomsnitt/standardavvik) identifiserer signallstabilitet/distribusjon, markerer feilinduserte fluktuasjoner.

3.3 Modellbasert feildiagnose

Terskeloppdaging bruker forhåndsinnstilte grenser for å utløse alarm for uvanlige signaler (basert på historiske data/ekspertkunnskap). Modellkonfrontasjon (avansert) sammenligner sanntiddata med en “sun” systemmodell, oppdager avvik for presis feildiagnose.

3.4 Kunnskapsbasert feillokalisering

Feiltreanalyse (FTA) kartlegger feillogikk for å identifisere hovedårsaker via hierarkisk underfeilanalyse. Ekspertsystemer (simulerer menneskelig ekspertise) bruker regler (historiske data/tidligere kunnskap) for presis feillokalisering, håndterer komplekse scenarier.

3.5 Termisk bildeovervåking

Infrarødt termisk bilde oppdager uvanlig varme (f.eks. fra overbelastning/elding av isolasjon) i ECT-er. Ikke-invasiv og sanntid, de muliggjør sikker feildiagnose uten å forstyrre operasjoner. Kombinert med andre metoder, de forbedrer nøyaktighet (adresserer begrensninger som ikke-temperaturrelaterte feil).

Viktige notater

ECT-er gir fordeler over tradisjonelle transformatorer, men møter sekundærkretsfeil (f.eks. åpne/kortslutningsfeil, støy). Online-diagnose (signalfanging, tidområdesanalyse, modellbasert/kunnskapsbaserte metoder, termisk bilde) sikrer pålitelig drift, tilpasser seg moderne kraftsystembehov.