Sundurraðarskipanar varnarkerfis upplýsingavinnslu um villur
I. Inngangur
Á síðkasti árum, með óhlífanlega stærri stöðu af rafmagnsnetinu, hafa spennuskilastöðvar, sem mikilvægir punktar í rafmagnakerfi, spilað mikilvægan hlutverk til að tryggja öruggleika alls rafmagnsnetanna gegn því að vera öruggar og stöðugar. Skytthjálp er fyrsta verndarrásin fyrir örugga keyrslu spennuskilastöðva. Nákvæmni og hröðleiki skytthjálparnar eru beint tengd stöðugleika rafmagnarkerfisins. Þess vegna er mikilvægt að gera grein fyrir villulegar upplýsingar um skytthjálparkerfi spennuskilastöðva, finna og taka við mögulegum villum fljótlega, sem er af stóri áhætti fyrir að varðveita örugga keyrslu rafmagnarkerfisins.
Hefðbundnar aðferðir til að greina villur í skytthjálparkerfi byggja á handvirkt athugun og regluleg viðhald. Þessar aðferðir eru ekki aðeins tíma- og mannvirkni krökut, en ekki hægt að ná rauntíma athugun. Þannig missa þau oft fyrstu merki villunnar. Með óhlífanlega stærri þróun á upplýsingatækni, sérstaklega framfarir í tölvutekni og samfélagsmál, hafa nútímamet skytthjálpar villskynsnaskráningarkerfi spennuskilastöðva byrjað að nota sjálfvirkar aðferðir. Þurft er að safna gögnum í rauntíma til að ná rauntíma athugun á stöðu skytthjálparnar og finna villur fljótt.
Þess vegna býður þetta skjal upp á skytthjálpar villskynsnaskráningarkerfi spennuskilastöðva byggt á nútíma upplýsingatækni og lýsir í smáatriðum um kerfiðs hönnun, hugbúnaðshönnun og rannsóknarniðurstöður.
II. Hönnun Kerfis Hefnisfræðilegrar Skipanir
(1) Forskjaratorg
Hönnun forskejaratorgsins hefur beint áhrif á kerfisstöðugleika. Hönnun hans notar C8051F040 einchip mikrotölva sem aðalþjón. C8051F040 einchip mikrotölvan er háþróað og lágorkust mikrotólva sem inniheldur fjölbreyttar útbúningar, eins og analog og digital I/O portar, timari/teljarar, UART, SPI og I2C samskiptasamstarf. Þessi eiginleikar gera C8051F040 mjög veitt að vera aðalþjón forskejaratorgsins, geta metið kröfur fyrir háhraða gögnarviðmeðferð og flóknar stjórnunaraðferðir.
Til að tryggja rauntíma athugunarkraft kerfisins, er notuð háþróað gildið gildistól í hönnun forskejaratorgsins. Þessi eining heldur venjulega að háhraða ADC (Analog-to-Digital Converter), DAC (Digital-to-Analog Converter) og spenna/straum gildistól. Hún getur safnað og breytt rafmagnsviðmiðum í rauntíma, sem gefur nákvæmar gögnarstuðning við villudigning.
Samtímis þarf forskejaratorginn að samskipta sig við neðri tölvu og fjarskiptastöð. Hönnunin innifelur ýmsar samskiptasamstarf, eins og RS-232, RS-485 og Ethernet. Þessi samskiptasamstarf tryggja fljótlega gögnarflutning og fjarskiptastjórnun.
Til að auðvelda starfsfólki að athuga og stjórna kerfinu, er forskejaratorginns einnig úrustaðaður með mann-tölva gildistól, venjulega samsettur af LCD skjái og lyklaborði. Starfsfólk getur notað þessa gildistól til að skoða stöðu kerfisins í rauntíma.
(2) Skýringargjafi fyrir skýring
Til að mæta endurbæjunar kröfur DC kerfa í eldri rafmagnaverkum og spennuskilastöðvum, hafa starfsmenn hönnuð háskýringa skýringargjafa. Með nota á frambúðum elektróníska tekníkum og efnum, er þessi skýringargjafi með háskýringa, stöðugur og lang lífstaða, og getur haldið stöðu staðugt jafnvel í erfittum umhverfum.
Háskýring er mikilvægur prestunarmælingur skýringargjafans. Með nota á frambúðum skýringaraðferðum og elektróníska hlutum, er hægt að skýra minni skýringabreytingar, sem tryggir nákvæmni og tímapunkti villuupplýsinga.
Með uppfærslu og endurbæju skýringareininga DC kerfa í eldri rafmagnaverkum og spennuskilastöðvum og nota á háskýringa skýringargjöfum, er hægt að markmiða öruggleika kerfisins. Þessir skýringargjafar hafa förmunar skýringa og geta fljótt skýrt skýringavillur, sem efst í efstu að forðast atburði.
(3) Fyrirvara Villskynsnaskráningarmódúll
Til að markmiða nákvæmni og svarihröðleika fyrirvara, er venjulega samtektur að tveimur aðferðum: virkar fyrirvara og passiv fyrirvara.
Virkar fyrirvara merkir að kerfið sjálft skýrir rafmagnarviðmið. Ef viðmið fer út fyrir venjulega svæði, mun fyrirvaruhófsmerki strax vera kallað. Virkar fyrirvara byggir venjulega á háþróaðum skýringargjöfum og gögnasafnartólum. Þessi tól geta skýrt mikilvæga viðmið eins og straum, spenna og tíðni í rauntíma og greint gögnin með innbyggðum reikniritum til að ákveða hvort séu mögulegar villur. Passiv fyrirvara, á hina hendin, merkir að greina rafmagnarviðmið og gefa fyrirvaruhófsmerki eftir að kerfið fær ytri merki. Til dæmis, þegar skytthjálpar tæki í spennuskilastöðvunni virkar, mun passiv fyrirvarumódúll strax vera virkur til að greina orsök virkjunar og ákveða hvort þarf aðgerðir, eins og sýnt er í Mynd 1.
Mynd 1 Hönnun Hefnisfræðilegrar Skipanir
Í hönnun hefnisfræðilegrar skipanir fyrirvara villskynsnaskráningarmódúls, samtektur virkar fyrirvara og passiv fyrirvara má markmiða að stækka fyrirvarukraft og svarihröðleika kerfisins. Virkar fyrirvara getur skýrt rafmagnarviðmið í rauntíma og fljótt fundið mögulegar villur, en passiv fyrirvara getur fljótt svarað þegar ákveðin atburðir gerast og greint djúpt orsök villunnar.
Til að samtektur þessum tveimur fyrirvara aðferðum, þarf að athuga eftirfarandi aðalskilgreiningar í hönnun hefnisfræðilegrar skipanir:
Val skýringargjafa og gögnasafnartól: Skal vala háskýringa skýringargjafa og gögnasafnartól til að tryggja gögnarreit.
Gögnarviðmeðferð og greiningar: Fyrirvaru villskynsnaskráningarmódúllinn skal hafa sterk gögnarviðmeðferð og greiningarkraft til að fljótt finna óvenjuleg gögn og gera fyrirvaruhófsákvörðun.
Samskiptasamstarf og reglur: Módúllinn skal styðja margar samskiptasamstarf og reglur til að auðvelda gögnarflutning við önnur kerfis eða töl.
Stöðugleiki: Hönnun hefnisfræðilegrar skipanir skal tryggja að módúllinn geti haldið stöðu staðugt í erfittum umhverfum og tekið nauðsynleg orðstöðu til að forðast misvirkan og óheimilis aðgang.
III. Hönnun Tölva Hugbúnaðar
(1) Endurbæjun Hámarks Lausn
Kerfi skytthjálpar villskynsnaskráningarkerfi spennuskilastöðva liggur í hugbúnaðarhönnun, sérstaklega bygging stöðugrar og brottnings lausn. Þessar lausnir ætla að lýsa virkrar og óvirkrar afla lausn á meðan kerfið er í keyrslu, og langsam brottnings á spennu og tíðni, og er venjulega lýst með margliðulausn. Stöðug lausn er venjulega lýst sem:
þar sem P og Q stendur fyrir virkrar og óvirkrar afla, V er spenna, P0, Q0, V0 eru gildi í viðmótsstöðu, og n og m eru lausnareinkenni.
Brottnings lausn er flóknari. Hún tekur tillit til brottnings svars lausnar á brottnings á spennu og tíðni, með margar tímafastir til að mynda svars hraða lausnar á brottnings á spennu og tíðni. Brottnings lausn er venjulega lýst sem runa af diffurjöfnum sem lýsa brottnings afla yfir tíma.
Í hugbúnaðarhönnun, eru þessar lausnir samtektur í skytthjálpar villskynsnaskráningarkerfi til að skoða og greina keyrslu spennuskilastöðva í rauntíma. Kerfið safnar rauntíma gögnum, eins og straum, spenna, afl, og notar þessa lausnir til reikninga til að vísindalega finna mögulegar villur.
(2) Safn Villuupplýsinga
Til að tryggja öruggleika skytthjálpar tæka, er hönnun villskynsnaskráningarkerfis af stóri áhætti, sérstaklega hluti villskynsnaskráninga. Þessi hluti er venjulega skipt í trí módúl: stöðug villskynsnaskráning, brottnings villskynsnaskráning, og stöðu skrágestaðan.
Stöðug villskynsnaskráning módúllinn er aðallega að skoða rafmagnarviðmið spennuskilastöðva á meðan kerfið er í venjulegra keyrslu, eins og spenna, straum, afl, o.s.frv. Þessi gögn eru grundvallur til að meta keyrslu rafmagnsnetanna og vigt fyrir villugreiningu og spá. Þessi módúll inniheldur venjulega trí undirmódúl: gögnasafn, gögnarviðmeðferð, og gögnarvarðveislu. Gögnasafn undirmódúllinn safnar rafmagnarviðmið í rauntíma gegn við spennuskilastöðvar; gögnarviðmeðferð undirmódúllinn greinir safnað gögn, eyðir óvenjulegum gildum, og formaterar gögn; gögnarvarðveislu undirmódúllinn varðveitir safnað gögn í gagnagrunn fyrir næstu greiningu.
Brottnings villskynsnaskráning módúllinn er aðallega að skoða brottnings atburði í rafmagnsnetinu, eins og kortur, opinn slóð, og önnur villur. Þessir brottnings atburðir eru venjulega með bráða breytingar á rafmagnarviðmið, svo þarf háhraða og háskýringa gögnasafnartól. Þessi módúll inniheldur venjulega trí undirmódúl: háhraða gögnasafn, brottnings atburði greining, og atburði gögnarvarðveislu. Háhraða gögnasafn undirmódúllinn getur skráð breytingar á rafmagnarviðmið með mikrosekúndar skýringu; brottnings atburði greining undirmódúllinn ákveður hvort villu hefur komið til og nákvæmt greinir villutegund eftir ákveðin reiknirit; atburði gögnarvarðveislu undirmódúllinn varðveitir greind villuupplýsingar í ákveðin gagnagrunn, sem auðveldar dýpri greiningu af starfsfólki.
Stöðu skrágestaðan módúllinn er aðallega að skoða og varðveita stöðu skrár skytthjálpar tæka, og skráð mikilvægar upplýsingar eins og stillingar, keyrslu, og sögu villu skytthjálpar tæka. Hann inniheldur venjulega fimm undirmódúl: stöðu skrágerð, uppfærsla, leit, og varðveislu. Stöðu skrágerð undirmódúllinn býr til upphaflega stöðu skrá eftir raunveruleg stillingar skytthjálpar tæka; uppfærsla undirmódúllinn uppfærir stöðu skrá þegar tækjavarsmiðir eða stillingar breytast; leit undirmódúllinn leyfir notendum að leita í stöðu skrá; varðveislu undirmódúllinn reglulega varðveitir stöðu skrá til að markmiða að forðast gögnarleysi.
(3) Greining Villuupplýsinga
Þegar stöðvarvaldi mottaka varningargögn "A - lína sameininga netvilla" frá skytthjálpar, kerfið skyldi strax byrja greiningu villskynsnaskráninga til að staðfesta hvort þessi varning sé eina uppruni, þ.e. hvort önnur tæki hafi gefið sama varning. Í þessu dæmi, ef önnur tæki gefa ekki varning, mun kerfið fokusera á upplýsingum "A - lína sameininga netvilla".
Til að greina villskynsnaskráninga betur, kerfið hönnuð fimm samtekt virkja endapunkt og villu punkt, eins og sýnt er í Tafla 1.
Hver virkur endapunkt er aðallega að gera mismunandi aðferð, frá skýringu netstillings til að gefa lausn, til að búa til fulla villu viðferð. Með þessari hugbúnaðarhönnun, skytthjálpar villskynsnaskráningarkerfi spennuskilastöðva getur greint villskynsnaskráninga vel og tryggt öruggu keyrslu spennuskilastöðva. Sérstaklega þegar mottaka varning "A - lína sameininga netvilla", kerfið getur svarað fljótt og taka viðmælis aðgerðir til að markmiða að minnka áhrif villunnar á rafmagnarkerfi.
IV. Rannsóknar Staðfesting
(1) Net Topologi Skipanir
Net topologi skipanir skytthjálpar villskynsnaskráningarkerfi fyrir 500 kV spennuskilastöðva sem sett í keyrslu 2023 stundaður að strikt fylgja kjarna skilyrðum hárraðleika, hægrar virkni, og auðveldar viðhald. Þetta kerfi notar hierarkisk og dreifð net skipanir, og það setja fram vel skipuð, með eftirfarandi hlekkir.
Gögnasafn: Með skýringargjöf og gögnasafnartöl sett í mismunandi mikilvægir punktar í spennuskilastöðva, safnað gögn af skytthjálpar tæki í rauntíma.
Gögnarflutning: Með nota net samskiptatekník, safnað gögn flutt til gögnarviðmeðferðar miðstöð í fljótlega og nákvæmt.
Gögnarviðmeðferð: Gögnarviðmeðferðar miðstöð, hægrar tölvur og sérfræðileg greiningar hugbúnaður notuð til að greina gögn, finna óvenjuleg mynstur og mögulegar villur.
Villugreining: Þegar óvenjulegur er fundið, kerfið sjálv greinar villu til að ákveða tegund og stað villunnar.
Varning og svar: Kerfið tilkynna starfsfólk varningargögn um villu og gefa upphaflega villu viðmælis aðgerðir.
Villu viðmælis: Starfsfólk getur fljótt taka viðmælis aðgerðir til að viðmæla villu eftir villuupplýsingar og aðgerðir gefin af kerfi, þannig að tryggja stöðug keyrslu rafmagnsnetanna.
(2) Rannsóknar Niðurstöður og Greining
Tveir greiningarkerfi voru notuð í rannsókn: einn er vanaleg spennuskilastöðva skytthjálpar tvíundir línuleg greiningarkerfi byggt á SCD skrá, og annar er spennuskilastöðva skytthjálpar villskynsnaskráningarkerfi byggt á tímabil greining. Bæði kerfi voru prófað í sama spennuskilastöðva umhverfi til að tryggja samanburðar niðurstöður [8].
Rannsóknar gögn sýna að hámarks skýringaspenna jákvæðar og neikvæðar busbar mæld af greiningarkerfi byggt á SCD skrá eru 192.1 V og 191.4 V, en samsvarandi gildi mæld af greiningarkerfi byggt á tímabil greining eru 190.3 V og 210.23 V. Sérstök gögn sýnt í Tafla 2.
Af rannsóknar niðurstöðum, sérstaklega greiningarkerfi byggt á tímabil greining hefur lágra hámarks skýringaspenna gildi fyrir jákvæðar busbar en greiningarkerfi byggt á SCD skrá, en hærra gildi fyrir neikvæðar busbar. Þetta sýnir að greiningarkerfi byggt á tímabil greining getur gefið nákvæmari mælingar í ákveðnum tilvikum. En þessi munur er ekki sterkr. Þannig, til að markmiða að fá dýpri skilning af muninu milli þessara tveggja kerfa, gæti verið nauðsynlegt að safna og greina stóru magn af rannsóknar gögn.
V. Ályktun
Ný skytthjálpar villskynsnaskráningarkerfi spennuskilastöðva hönnuð og rannsakað í þessu skjali getur skoðað keyrslu skytthjálpar tæka í rauntíma, sjálv greina og greina villuupplýsingar, og fljótt send villuupplýsingar til starfsfólks með net samskiptatekník. Þetta leyfir þeim að taka fljótt viðmælis aðgerðir til að forðast stækka villu og tryggja öruggu og stöðugu keyrslu rafmagnarkerfisins.
