Principer för fel och online-diagnos av sekundära kretsar för elektroniska strömmätare

1 Princips och roll för elektroniska strömmätare
1.1 Arbetsprincip för ECT

En elektronisk strömmätare (ECT) är en viktig enhet för att hantera säkra driftsoperationer i elkraftsystem, genom att omvandla stora strömmar till hanterbara småströmsignaler för mätning och reglering. I motsats till traditionella transformatorer (som bygger på direkt magnetfältinteraktion mellan primär- och sekundärlindor), använder ECT:s sensorer (t.ex. Hall-effekt-sensorer) för att upptäcka förändringar i det magnetiska fältet från den primära lindan. Dessa sensorer ger analoga signaler (proportionella mot den primära strömmen) för bearbetning av elektroniska kretsar (förstärkning, filtrering eller digitalisering). Moderna ECT:er ger ofta ut digitala signaler för direkt användning av skydd, mätning och styrsystem. ECT:er överträffar traditionella elektromagnetiska transformatorer i noggrannhet, dynamiskt område och respons tid, samtidigt som de är mindre, lättare och möjliggör avancerad datahantering/kommunikation.

1.2 Rollen för ECT i elkraftsystem

ECT:er ger högnoggranna strömåtgärder som är viktiga för övervakning, reglering och skydd av elkraftsystem (t.ex. förhindrar överbelastningar/kortslutningar). De garanterar säkerhet för utrustning/personal och minskar strömavbrott. För mätning/fakturering säkerställer ECT-noggrannheten rättvis elprissättning på högspänning/stora strömlinjer. Noggranna data hjälper också till att optimera systemeffektivitet och stabilitet.

1.3 Sekundärkretsstruktur

Sekundärkretsen för ECT (kärnkomponent) inkluderar sensorer (t.ex. Hall-effekt), signalbehandlingskretsar, analoget till digitala omvandlare (ADC:er) och kommunikationsgränssnitt. Komponenterna arbetar tillsammans för noggrann signaluppfångning/överföring. Moderna ECT:er har självdiagnos för övervakning av prestanda/fel, anpassade till smartare elkraftsystemkrav.

2 Typer av sekundärkretsfel i ECT:er
2.1 Öppna kretsar

Orsakas av brutna ledningar, lösa kopplingar eller åldrad isolering, öppna kretsar stör strömförflyttningen, vilket leder till oregelbundna (t.ex. noll/låga) mätningar. Detta riskerar felaktiga skydd/regleringsåtgärder, vilket hotar systemets säkerhet.

2.2 Kortslutningar

Inträffar när oväntade ledningskopplingar (t.ex. skador på isolering) orsakar skarpa strömspikar, vilket riskerar överhettning/brand i utrustning. De destabiliserar system, med potentiell skada på enheter eller utlöser skyddfel.

2.3 Jordslutningsfel

Uppstår vid felaktig jordning av sekundärkretsen (t.ex. isoleringsfel). De ändrar strömbanor, vilket orsakar mätningfel, skyddfel eller elektriska stötar (farliga vid underhåll).

2.4 Överbelastningsfel

Inträffar när strömmen överskrider designkapaciteten (t.ex. på grund av systemavvikelser). Överbelastningar orsakar överhettning, isoleringsdegradering eller utrustningsbränning. Identifieras via ströms/temperaturövervakning, de riskerar långsiktig systemskada.

2.5 Elektrisk brusstörning

Från externa/interna källor (t.ex. EMI, RFI), orsakar brus distorsion av signaler, vilket leder till mätningfel eller felaktiga åtgärder av skyddssystem (t.ex. onödiga avstängningar).

2.6 Temperaturpåverkade fel

Extrema temperaturer stör prestanda: hög hetta degraderar halvledare/isolering (ökar kortslutningsrisker); låga temperaturer skadar komponenter. Detta orsakar mätningfel eller skyddfel.

2.7 Korrosions/åldersrelaterade fel

Gradvis komponentdegradering (ledningar, isolering) på grund av miljöfaktorer (t.ex. fukt, kemikalier) minskar elektrisk prestanda, vilket ökar kortslutnings/jordslutningsrisker.

3 Onlinemedicinska diagnosmetoder för sekundärkretsfel i ECT:er
3.1 Signaluppfångning

Bygger på sensorer (t.ex. Hall-effekt/strömmätare) och ADC:er. Hall-effekt-sensorer mäter ström icke-invasivt, vilket säkerställer säkerhet/noggrannhet. ADC:er konverterar analoga signaler till digital form för bearbetning. Hög hastighet ADC:er fångar subtila signalförändringar, vilket möjliggör snabb feletektering.

3.2 Tidsdomänsanalys

Omfattar vågform/statistisk analys. Vågformsanalys kontrollerar avvikande (t.ex. asymmetri/spikar, indikerar komponentfel). Statistisk analys (t.ex. medelvärde/standardavvikelse) identifierar signalstabilitet/distribution, flaggar felinducerade fluktuationer.

3.3 Modellbaserad feltectektering

Tröskelvärdedetectering använder förinställda gränser för att utlösa alarm för oregelbundna signaler (baserat på historiska data/expertkunskap). Modelljämförelse (avancerad) jämför realtidsdata med en “frisk” systemmodell, upptäcker avvikelser för exakt fel diagnos.

3.4 Kunskapsbaserad feletsplacering

Felfrågeanalys (FTA) kartlägger fellogik för att identifiera rotorsaker via hierarkisk sub-felanalys. Expertsystem (simulerar människokunnighet) använder regler (historiska data/tidigare kunskap) för exakt felplacering, hanterar komplexa scenarier.

3.5 Termisk bildövervakning

Infraröda termiska bilder upptäcker ovanliga heta punkter (t.ex. från överbelastningar/åldrad isolering) i ECT:er. Icke-invasiv och realtid, de möjliggör säker feldiagnos utan avbrott i operationer. Kombinerat med andra metoder, förbättrar de noggrannheten (hanterar begränsningar som icke-temperaturrelaterade fel).

Viktiga noteringar

ECT:er erbjuder fördelar jämfört med traditionella transformatorer men står inför sekundärkretsfel (t.ex. öppna/kortslutningsfel, brus). Onlinediagnos (signaluppfångning, tidsdomänsanalys, modellbaserade/kunskapsbaserade metoder, termisk bildövervakning) säkerställer pålitlig drift, anpassad till moderna elkraftsystemkrav.