Nguyên lý Sự cố và Chẩn đoán Trực tuyến của Mạch Nhị cấp của Biến dòng Điện tử

1 Nguyên tắc và Vai trò của Biến áp Dòng Điện Điện tử
1.1 Nguyên lý Hoạt động của ECT

Biến áp Dòng Điện Điện tử (ECT) là thiết bị quan trọng để quản lý hoạt động an toàn của hệ thống điện, chuyển đổi dòng điện lớn thành tín hiệu dòng điện nhỏ dễ quản lý cho mục đích đo lường và điều khiển. Không giống như các biến áp truyền thống (phụ thuộc vào sự tương tác trực tiếp của từ trường giữa cuộn dây sơ cấp và thứ cấp), ECT sử dụng cảm biến (ví dụ: cảm biến hiệu ứng Hall) để phát hiện sự thay đổi của từ trường từ cuộn dây sơ cấp. Các cảm biến này xuất ra tín hiệu tương tự (tỷ lệ với dòng điện sơ cấp) để xử lý bằng mạch điện tử (công suất, lọc, hoặc số hóa). ECT hiện đại thường xuất ra tín hiệu số để sử dụng trực tiếp bởi hệ thống bảo vệ, đo lường, và điều khiển. ECT vượt trội hơn so với các biến áp điện từ truyền thống về độ chính xác, dải động, và tốc độ phản hồi, đồng thời nhỏ gọn, nhẹ nhàng, và cho phép xử lý/điều khiển dữ liệu tiên tiến.

1.2 Vai trò của ECT trong Hệ thống Điện

ECT cung cấp các phép đo dòng điện chính xác rất quan trọng cho việc theo dõi, điều khiển, và bảo vệ hệ thống điện (ví dụ: ngăn chặn quá tải/vòng ngắn mạch). Chúng đảm bảo an toàn cho thiết bị và nhân viên, giảm thiểu sự cố mất điện. Đối với đo lường/tính phí, độ chính xác của ECT đảm bảo giá điện công bằng trên các đường dây điện áp cao/dòng điện lớn. Dữ liệu chính xác cũng giúp tối ưu hóa hiệu quả và ổn định của hệ thống.

1.3 Cấu trúc Mạch Thứ cấp

Mạch thứ cấp của ECT (thành phần cốt lõi) bao gồm cảm biến (ví dụ: hiệu ứng Hall), mạch xử lý tín hiệu, bộ chuyển đổi tương tự sang số (ADCs), và giao diện thông tin. Các thành phần làm việc cùng nhau để thu thập và truyền tín hiệu chính xác. ECT hiện đại có khả năng tự chẩn đoán để theo dõi hiệu suất/lỗi, thích ứng với yêu cầu của hệ thống điện thông minh hơn.

2 Loại Lỗi Mạch Thứ cấp trong ECTs
2.1 Lỗi Mạch Mở

Được gây ra bởi dây bị đứt, mối nối lỏng, hoặc cách điện già, lỗi mạch mở làm gián đoạn dòng điện, dẫn đến các phép đo bất thường (ví dụ: không/ít). Điều này có thể dẫn đến các hành động bảo vệ/điều khiển sai, gây nguy hiểm cho an toàn hệ thống.

2.2 Lỗi Mạch Ngắn

Xảy ra khi có kết nối vô tình giữa các dây dẫn (ví dụ: hỏng cách điện) gây ra sự tăng đột ngột của dòng điện, gây nguy cơ quá nhiệt hoặc cháy thiết bị. Chúng làm mất ổn định hệ thống, có thể gây hư hại thiết bị hoặc kích hoạt lỗi bảo vệ.

2.3 Lỗi Gắn Đất

Xuất phát từ việc nối đất không đúng của mạch thứ cấp (ví dụ: hỏng cách điện). Chúng thay đổi đường đi của dòng điện, gây lỗi đo lường, lỗi bảo vệ, hoặc giật điện (nguy hiểm cho bảo trì).

2.4 Lỗi Quá Tải

Xảy ra khi dòng điện vượt quá công suất thiết kế (ví dụ: do bất thường của hệ thống). Quá tải gây quá nhiệt, hỏng cách điện, hoặc cháy thiết bị. Chúng được nhận biết qua theo dõi dòng điện/nhiệt độ, có thể gây hư hại lâu dài cho hệ thống.

2.5 Sóng nhiễu Điện từ

Từ nguồn bên ngoài/bên trong (ví dụ: EMI, RFI), sóng nhiễu làm méo tín hiệu, gây lỗi đo lường hoặc hành động sai của hệ thống bảo vệ (ví dụ: tắt máy không cần thiết).

2.6 Lỗi Do Nhiệt Độ

Nhiệt độ cực đoan làm gián đoạn hiệu suất: nhiệt độ cao làm hỏng bán dẫn/cách điện (tăng nguy cơ ngắn mạch); nhiệt độ thấp làm hỏng các thành phần. Điều này gây lỗi đo lường hoặc lỗi bảo vệ.

2.7 Lỗi Do Hư Hỏng/Hoàn Cảnh

Sự suy giảm dần dần của các thành phần (dây, cách điện) do yếu tố môi trường (ví dụ: độ ẩm, hóa chất) làm giảm hiệu suất điện, tăng nguy cơ ngắn mạch/gắn đất.

3 Phương pháp Chẩn đoán Trực tuyến cho Lỗi Mạch Thứ cấp ECTs
3.1 Thu Tín hiệu

Dựa trên cảm biến (ví dụ: hiệu ứng Hall/biến áp dòng điện) và ADCs. Cảm biến hiệu ứng Hall đo dòng điện một cách không xâm lấn, đảm bảo an toàn và chính xác. ADCs chuyển đổi tín hiệu tương tự sang dạng số để xử lý. ADCs tốc độ cao bắt được những thay đổi nhỏ của tín hiệu, cho phép phát hiện lỗi nhanh chóng.

3.2 Phân tích Khu vực Thời gian

Bao gồm phân tích hình dạng sóng và thống kê. Phân tích hình dạng sóng kiểm tra các bất thường (ví dụ: không đối xứng/đỉnh, chỉ ra lỗi thành phần). Phân tích thống kê (ví dụ: trung bình/độ lệch chuẩn) xác định sự ổn định/phân phối tín hiệu, đánh dấu các dao động do lỗi gây ra.

3.3 Phát hiện Lỗi Dựa trên Mô hình

Phát hiện ngưỡng sử dụng giới hạn đã đặt để kích hoạt báo động cho các tín hiệu bất thường (dựa trên dữ liệu lịch sử/knowledge chuyên gia). So sánh mô hình (tiên tiến) so sánh dữ liệu thực tế với mô hình hệ thống "khỏe mạnh", phát hiện sự khác biệt để chẩn đoán chính xác lỗi.

3.4 Xác định Vị trí Lỗi Dựa trên Kiến thức

Phân tích Cây Lỗi (FTA) lập bản đồ logic lỗi để xác định nguyên nhân gốc rễ thông qua phân tích phân cấp các lỗi phụ. Hệ thống chuyên gia (mô phỏng kiến thức của con người) sử dụng các quy tắc (dữ liệu lịch sử/knowledge trước đó) để xác định chính xác vị trí lỗi, xử lý các kịch bản phức tạp.

3.5 Giám sát Hình ảnh Nhiệt

Máy ảnh nhiệt hồng ngoại phát hiện nhiệt độ bất thường (ví dụ: do quá tải/cách điện cũ) trong ECTs. Không xâm lấn và thời gian thực, chúng cho phép chẩn đoán lỗi an toàn mà không làm gián đoạn hoạt động. Kết hợp với các phương pháp khác, chúng cải thiện độ chính xác (đối phó với các hạn chế như lỗi không liên quan đến nhiệt độ).

Lưu ý Chính

ECTs mang lại lợi ích so với các biến áp truyền thống nhưng vẫn gặp phải lỗi mạch thứ cấp (ví dụ: mạch mở/mạch ngắn, nhiễu). Chẩn đoán trực tuyến (thu tín hiệu, phân tích khu vực thời gian, phương pháp dựa trên mô hình/kien thức, giám sát hình ảnh nhiệt) đảm bảo hoạt động đáng tin cậy, thích ứng với nhu cầu của hệ thống điện hiện đại.