หลักการความผิดปกติและการวินิจฉัยออนไลน์ของวงจรรองของทรานสฟอร์เมอร์กระแสไฟฟ้าอิเล็กทรอนิกส์

1 หลักการและบทบาทของทรานสฟอร์เมอร์กระแสไฟฟ้าอิเล็กทรอนิกส์
1.1 หลักการทำงานของ ECT

ทรานสฟอร์เมอร์กระแสไฟฟ้าอิเล็กทรอนิกส์ (ECT) เป็นอุปกรณ์สำคัญในการจัดการกับการดำเนินงานระบบไฟฟ้าที่ปลอดภัย โดยแปลงกระแสไฟฟ้าขนาดใหญ่เป็นสัญญาณกระแสไฟฟ้าขนาดเล็กที่สามารถควบคุมและวัดได้ ต่างจากทรานสฟอร์เมอร์แบบดั้งเดิม (ที่พึ่งพาการส่งผ่านสนามแม่เหล็กโดยตรงระหว่างขดลวดหลักและขดลวดรอง) ECT ใช้เซ็นเซอร์ (เช่น เซ็นเซอร์เอฟเฟกต์ฮอลล์) เพื่อตรวจจับการเปลี่ยนแปลงของสนามแม่เหล็กจากขดลวดหลัก เซ็นเซอร์เหล่านี้จะส่งสัญญาณแอนาล็อก (ตามสัดส่วนกับกระแสไฟฟ้าหลัก) สำหรับการประมวลผลทางวงจรไฟฟ้า (ขยายสัญญาณ กรอง หรือแปลงเป็นดิจิทัล) ทรานสฟอร์เมอร์กระแสไฟฟ้าอิเล็กทรอนิกสมัยใหม่มักจะส่งออกสัญญาณดิจิทัลเพื่อใช้งานโดยตรงในระบบป้องกัน การวัด และการควบคุม ECT มีประสิทธิภาพสูงกว่าทรานสฟอร์เมอร์แม่เหล็กไฟฟ้าแบบดั้งเดิมในด้านความแม่นยำ พิสัยการตอบสนอง และความเร็วในการตอบสนอง ขณะที่มีขนาดเล็กและน้ำหนักเบา พร้อมทั้งช่วยให้การประมวลผลข้อมูลและการสื่อสารขั้นสูงเป็นไปได้

1.2 บทบาทของ ECT ในระบบไฟฟ้า

ECT ให้การวัดกระแสไฟฟ้าที่มีความแม่นยำสูง ซึ่งจำเป็นสำหรับการตรวจสอบ การควบคุม และการป้องกันระบบไฟฟ้า (เช่น การป้องกันการโหลดเกิน/วงจรลัดวงจร) ทำให้แน่ใจว่าอุปกรณ์และบุคลากรปลอดภัยและลดการขาดแคลนพลังงาน สำหรับการวัดและการเรียกเก็บเงิน ความแม่นยำของ ECT ทำให้มั่นใจว่าราคาไฟฟ้าเป็นธรรมบนสายไฟแรงสูง/กระแสไฟฟ้าสูง ข้อมูลที่ถูกต้องยังช่วยในการเพิ่มประสิทธิภาพและความเสถียรของระบบ

1.3 โครงสร้างวงจรรอง

วงจรรองของ ECT (ส่วนประกอบหลัก) รวมถึงเซ็นเซอร์ (เช่น เซ็นเซอร์เอฟเฟกต์ฮอลล์) วงจรประมวลผลสัญญาณ ตัวแปลงสัญญาณแอนาล็อกเป็นดิจิทัล (ADCs) และอินเทอร์เฟซการสื่อสาร ส่วนประกอบทำงานร่วมกันเพื่อการจับสัญญาณและการส่งข้อมูลอย่างแม่นยำ ทรานสฟอร์เมอร์กระแสไฟฟ้าอิเล็กทรอนิกสมัยใหม่มีคุณสมบัติการวินิจฉัยตนเองเพื่อตรวจสอบประสิทธิภาพและข้อผิดพลาด ปรับตัวให้เหมาะสมกับความต้องการของระบบไฟฟ้าที่ฉลาดขึ้น

2 ประเภทของข้อผิดพลาดในวงจรรองของ ECT
2.1 ข้อผิดพลาดวงจรเปิด

เกิดจากการขาดสาย ข้อต่อหลวม หรือฉนวนเสื่อมสภาพ ข้อผิดพลาดวงจรเปิดทำให้การไหลของกระแสไฟฟ้าหยุดชะงัก นำไปสู่การวัดที่ผิดปกติ (เช่น ศูนย์/ต่ำ) ซึ่งอาจทำให้การป้องกันและการควบคุมทำงานไม่ถูกต้อง ทำให้ระบบไม่ปลอดภัย

2.2 ข้อผิดพลาดวงจรลัดวงจร

เกิดจากการเชื่อมต่อคอนดักเตอร์โดยไม่ตั้งใจ (เช่น ฉนวนเสียหาย) ทำให้เกิดการกระชากของกระแสไฟฟ้า ทำให้อุปกรณ์ร้อนเกินไปหรือเกิดไฟไหม้ ทำให้ระบบไม่เสถียร อาจทำให้อุปกรณ์เสียหายหรือทำให้ระบบป้องกันทำงานผิดพลาด

2.3 ข้อผิดพลาดวงจรต่อลงดิน

เกิดจากการต่อวงจรรองลงดินไม่ถูกต้อง (เช่น ฉนวนเสียหาย) ทำให้ทางเดินของกระแสไฟฟ้าเปลี่ยนแปลง ทำให้เกิดข้อผิดพลาดในการวัด ระบบป้องกันทำงานผิดพลาด หรือเกิดอันตรายจากการช็อกไฟฟ้า (อันตรายสำหรับการบำรุงรักษา)

2.4 ข้อผิดพลาดจากการโหลดเกิน

เกิดจากการที่กระแสไฟฟ้าเกินกำลังที่ออกแบบไว้ (เช่น จากความผิดปกติของระบบ) การโหลดเกินทำให้ส่วนประกอบร้อนเกินไป ฉนวนเสื่อมสภาพ หรืออุปกรณ์ไหม้ สามารถตรวจพบผ่านการตรวจสอบกระแสไฟฟ้าและอุณหภูมิ ซึ่งอาจทำให้เกิดความเสียหายระยะยาวต่อระบบ

2.5 ข้อผิดพลาดจากการรบกวนทางไฟฟ้า

จากแหล่งภายนอกหรือภายใน (เช่น EMI, RFI) ทำให้สัญญาณบิดเบือน ทำให้เกิดข้อผิดพลาดในการวัด หรือระบบป้องกันทำงานผิดพลาด (เช่น การปิดเครื่องโดยไม่จำเป็น)

2.6 ข้อผิดพลาดจากการกระทบของอุณหภูมิ

อุณหภูมิสูงหรือต่ำมากทำให้ประสิทธิภาพลดลง: ความร้อนสูงทำให้เซมิคอนดักเตอร์และฉนวนเสื่อมสภาพ (เพิ่มความเสี่ยงของการลัดวงจร) อุณหภูมิต่ำทำให้ส่วนประกอบเสียหาย ทำให้เกิดข้อผิดพลาดในการวัด หรือระบบป้องกันทำงานผิดพลาด

2.7 ข้อผิดพลาดจากการกัดกร่อนและเสื่อมสภาพ

การเสื่อมสภาพของส่วนประกอบ (เช่น สายไฟ ฉนวน) อย่างค่อยเป็นค่อยไปเนื่องจากปัจจัยแวดล้อม (เช่น ความชื้น สารเคมี) ลดประสิทธิภาพทางไฟฟ้า ทำให้ความเสี่ยงจากการลัดวงจรและวงจรต่อลงดินเพิ่มขึ้น

3 วิธีการวินิจฉัยออนไลน์สำหรับข้อผิดพลาดในวงจรรองของ ECT
3.1 การรับสัญญาณ

อาศัยเซ็นเซอร์ (เช่น เซ็นเซอร์เอฟเฟกต์ฮอลล์/ทรานสฟอร์เมอร์กระแสไฟฟ้า) และ ADCs เซ็นเซอร์เอฟเฟกต์ฮอลล์วัดกระแสไฟฟ้าโดยไม่ต้องสัมผัส ทำให้ปลอดภัยและแม่นยำ ADCs แปลงสัญญาณแอนาล็อกเป็นรูปแบบดิจิทัลสำหรับการประมวลผล ADCs ความเร็วสูงจับสัญญาณที่เปลี่ยนแปลงอย่างละเอียด ทำให้สามารถตรวจพบข้อผิดพลาดได้อย่างรวดเร็ว

3.2 การวิเคราะห์ในโดเมนเวลา

รวมถึงการวิเคราะห์รูปคลื่นและการวิเคราะห์สถิติ การวิเคราะห์รูปคลื่นตรวจสอบความผิดปกติ (เช่น ความไม่สมมาตร/การกระชาก แสดงถึงความเสียหายของส่วนประกอบ) การวิเคราะห์สถิติ (เช่น ค่าเฉลี่ย/ค่าเบี่ยงเบนมาตรฐาน) ระบุความมั่นคงและความกระจายของสัญญาณ ทำให้เห็นความผันผวนที่เกิดจากข้อผิดพลาด

3.3 การตรวจจับข้อผิดพลาดโดยใช้โมเดล

การตรวจจับด้วยระดับใช้ขีดจำกัดที่กำหนดไว้เพื่อส่งสัญญาณเตือนเมื่อสัญญาณผิดปกติ (ตามข้อมูลประวัติและความรู้เชิงผู้เชี่ยวชาญ) การเปรียบเทียบโมเดล (ขั้นสูง) เปรียบเทียบข้อมูลแบบเรียลไทม์กับโมเดลระบบ "สุขภาพดี" ตรวจจับความแตกต่างเพื่อวินิจฉัยข้อผิดพลาดอย่างแม่นยำ

3.4 การระบุตำแหน่งข้อผิดพลาดโดยใช้ความรู้

การวิเคราะห์แผนผังข้อผิดพลาด (FTA) ทำแผนผังตรรกะข้อผิดพลาดเพื่อระบุสาเหตุหลักโดยการวิเคราะห์ข้อผิดพลาดย่อยแบบลำดับชั้น ระบบผู้เชี่ยวชาญ (จำลองความรู้เชิงมนุษย์) ใช้กฎ (ข้อมูลประวัติ/ความรู้ก่อนหน้า) ในการระบุตำแหน่งข้อผิดพลาดอย่างแม่นยำ จัดการสถานการณ์ที่ซับซ้อน

3.5 การตรวจสอบด้วยภาพความร้อน

กล้องภาพความร้อนอินฟราเรดตรวจจับความร้อนผิดปกติ (เช่น จากการโหลดเกิน/ฉนวนเสื่อมสภาพ) ใน ECT ไม่รบกวนการทำงานและทำการตรวจสอบแบบเรียลไทม์ ทำให้วินิจฉัยข้อผิดพลาดได้อย่างปลอดภัย ร่วมกับวิธีอื่น ๆ ช่วยเพิ่มความแม่นยำ (แก้ไขข้อจำกัดเช่น ข้อผิดพลาดที่ไม่เกี่ยวข้องกับอุณหภูมิ)

ประเด็นสำคัญ

ECT มีข้อดีเหนือทรานสฟอร์เมอร์แบบดั้งเดิม แต่ก็เผชิญกับข้อผิดพลาดในวงจรรอง (เช่น วงจรเปิด/วงจรลัดวงจร รบกวน) การวินิจฉัยออนไลน์ (การรับสัญญาณ การวิเคราะห์ในโดเมนเวลา การวินิจฉัยโดยใช้โมเดล/ความรู้ การตรวจสอบด้วยภาพความร้อน) ทำให้การดำเนินงานเชื่อถือได้ ปรับตัวให้เหมาะสมกับความต้องการของระบบไฟฟ้าสมัยใหม่