Befolyásolja-e az elektromágneses interferencia a GIS online állapotfelügyeletét?

Ha Ön elektromos hálózat üzemeltetője vagy GIS (Gas Insulated Switchgear) eszközkezelő, akkor valószínűleg az online állapotfigyelésre támaszkodott, hogy a kritikus berendezések megbízhatóan működjenek. Évek óta kínálunk speciális GIS online állapotfigyelő megoldásokat, és egy kérdés gyakrabban merül fel, mint bármelyik másik:Befolyásolja-e az elektromágneses interferencia (EMI) a GIS online állapotfigyelését?Ez jogos aggodalomra ad okot – a GIS nagyfeszültségű, erősáramú környezetben működik, ahol az EMI mindenütt jelen van, és a megfigyelőrendszerekből származó adatok jelentik az előrejelző karbantartás mentőövét. Bontsuk fel ezt, alapozzuk meg valós kihívásokban, és magyarázzuk el, hogyan oldják meg megoldásaink ezt a problémát.

Először is állítsuk be a színteret: a GIS kompakt, hatékony, és ma már mindenhol megtalálható az alállomásokon, de zárt, fémburkolatú kialakítása nem szünteti meg az EMI-t, hanem formálja azt. Minden alkalommal, amikor egy megszakító működik, egy túlfeszültség-levezető aktiválódik, vagy egy hibaáram megszakad, tranziens elektromágneses impulzusokat (EMP) generál, amelyek átgyűrűznek az alállomáson. Ezek az impulzusok kiszivároghatnak, vagy összekapcsolódhatnak szomszédos kábelekkel, érzékelőkkel és felügyeleti eszközökkel, amelyek a GIS online állapotfelügyeletét alkotják. A kockázat nem csupán csekély zaj; hiányzik a meghibásodás korai jelei (például részleges kisülés), vagy téves riasztások, amelyek pazarolják a karbantartási erőforrásokat.

Az elmúlt évtizedben több mint 20 közüzemi ügyféllel dolgoztunk együtt Észak-Amerikában és Európában, és helyszíni csapataink első kézből dokumentálták az EMI-vel kapcsolatos megfigyelési problémákat. Az alapvető felügyeleti rendszerek korai telepítései (a tápkábelek mellé bekötött érzékelők) rendszeresen 15–20%-os téves pozitív részleges kisülési riasztást kaptak a működésünk első három évében. Az egyik Midwest-ügyfél arról számolt be, hogy az SF6 gáznedvesség-ellenőrzése 30 ppm-el emelkedett minden alkalommal, amikor egy közeli transzformátor kapcsolt, ami arra kényszerítette a kezelőket, hogy manuálisan érvényesítsék a leolvasásokat a valós idejű adatok bizalma helyett. Ekkor tanultuk meg: az EMI nem elméleti probléma, hanem napi működési akadálya az optimalizálatlan GIS online állapotfigyelésnek.

Pontosítsuk, hogyan működik együtt az EMI a közös GIS-figyelési paraméterekkel. Először is, az SF6 gázminőség felügyelete: az SF6 a GIS szigetelő és ívoltó magja, így a szivárgások, a bomlás vagy a nedvesség kritikus korai hibajelzések. Első generációs SF6 érzékelőink analóg vezetékes csatlakozásokat használtak, amelyek a közös módú EMI-t vették fel az alállomások sínekjeiről. Az EMI torzítaná a feszültségértékeket, megnehezítve az SF6 bomlási melléktermékeinek (például SO2 vagy H2S) megkülönböztetését az elektromos zajtól. Később ezeket az érzékelőket differenciális jelfeldolgozással, árnyékolt csavart érpárú (STP) kábellel és az alállomások tranziens frekvenciáinak kiküszöbölésére hangolt sávszélesség-szűrővel (1 kHz–1 MHz, a térinformatikai kapcsolási zaj leggyakoribb forrása) újraterveztük. Az eredmény? A hamis SF6 értékek 89%-kal csökkentek a kliens tesztelése során. Ha olyan célirányosan épített rendszert keres, amely integrálja ezt a zajcsökkentést, tekintse meg a mi oldalunkatSf6 gázfigyelő rendszerkizárólag térinformatikai környezetekhez készült.

Ezután a részleges kisülés (PD) monitorozása – ez az a pont, ahol az EMI-interferencia a legerősebben érinti, mivel a PD maga egy apró elektromos jel (nanoamp, pikokulon), amely nagyfeszültségű háttérzajban rejtőzik. Egyszer támogattunk egy texasi ügyfelet, ahol a nem speciális PD-figyelő rendszerük kihagyott egy kritikus belső PD-t egy 230 kV-os térinformatikai szakaszban, mert az érzékelő nem vette figyelembe az alállomás 50 kA-es hibaáram-tranzienseit. A hiba végül 4 órás kiesést okozott, ami a közszolgáltatónak 2 millió dollár bevételkiesést okozott. Ez a tapasztalat késztetett bennünket arra, hogy megépítsükOnline részleges kisülést figyelő rendszer Gis-hezamely két rétegű EMI-elhárítót használ: először is nagyfrekvenciás áramátalakítókat (HFCT) fém árnyékolással, amely közvetlenül a GIS földelt házához kapcsolódik, hogy elszigetelje a PD jeleket a külső zajtól. Másodszor, egy szabadalmaztatott algoritmus, amely az időbélyeggel ellátott PD-leolvasásokat az alállomási eseménynaplókkal (megszakító műveletek, túlfeszültség-levezető aktiválása) kereszthivatkozással kiszűri a tranziens EMI-csúcsok kiszűrésére. A texasi klienssel végzett utólagos tesztelés során a rendszer 12 hónappal a meghibásodás bármely más jele előtt észlelte a belső PD-t, és nulla téves riasztást kapott az alállomás kapcsolási eseményeiből.

A túlfeszültség-levezetők egy másik kritikus térinformatikai komponens, és megfigyelésük (maradékáram és szivárgási áram tekintetében) szintén érzékeny az EMI-re. Amikor villámcsapás ér egy alállomást, a túlfeszültség-levezető eltereli az áramot, hatalmas EMI-t generálva, amely torzíthatja a szivárgási áram értékeket. Láttuk, hogy az ügyfelek általános szivárgóáram-érzékelőket használnak, amelyek vihar idején a tényleges érték 5-szörösét olvassák le, ami szükségtelen túlfeszültség-levezető cseréhez vezet. A miénkTúlfeszültség-levezető felügyeletA rendszer mágneses árnyékolással ellátott Rogowski tekercseket használ a villámfrekvenciás EMI csillapítására, párosítva egy időjárásálló burkolattal, amely blokkolja a külső RF zajt. Egy floridai ügyfél arról számolt be, hogy egy 2-es kategóriájú vihar idején a túlfeszültség-levezető rendszerünk 98%-os adatpontosságot tartott fenn, míg egy szomszédos közszolgáltató általános rendszere 70%-os adatvesztést szenvedett el. Ez a különbség az EMI-álló kialakítás és az utólagos javítások között.

Most azon töprenghet: van-e mód az EMI hatásának teljes kiküszöbölésére? A rövid válasz az, hogy nem – az alállomásokon mindig lesz elektromos zaj, de a modern térinformatikai online állapotfigyelés megtervezhető annak hatékony csökkentésére. A kulcs nem csak a felügyeleti rendszer vásárlása; ez az egyik tervezett kiválasztásatérinformatikai környezetekhez, ipari vagy alacsony feszültségű beállításokból nem használható újra.

Foglalkozzunk a szkeptikus vagyonkezelőktől hallott általános mítoszokkal. 1. tévhit: „Az optikai kábelezés kiküszöböli az EMI-t, ezért árnyékolt réz helyett csak üvegszálat kellene használnom.” Bár az üvegszál immunis az elektromos EMI-re, még mindig képes felvenni az optikai zajt a környezeti fényből vagy az alállomás hőjéből, és drágább az utólag felszerelt térinformatikai rendszerbe való beépítése (ahol át kell fúrni a fémburkolatokon). Ügyfeleink, akik kevert árnyékolt rézzel rendelkeznek az érzékelőkommunikációhoz és optikai szálak a backhaul számára, mindkét világból a legjobbat kapják: alacsony költségek, magas zajkizárás és megbízható hosszú távú adatok. 2. tévhit: „Az EMI csak a vezetékes rendszereket érinti, így a vezeték nélküli felügyelet jobb.” A vezeték nélküli rendszerek (például a LoRa vagy a Wi-Fi) érzékenyek a közeli adók vagy alállomási vezérlőberendezések RF EMI-jére, és adatcsomagjaik megsérülhetnek nagy tranziens események során. Mind a vezeték nélküli, mind a vezetékes opciókat teszteltük, és azt találtuk, hogy a vezetékes, EMI-keményített rendszerek 12%-kal nagyobb adatelérhetőséget biztosítanak alállomási környezetben, még csúcskapcsolási műveletek idején is.

Az elmúlt öt évben ügyfélkörünk 35%-kal nőtt – többnyire szájról szájra. Kanadában az egyik jelentős szolgáltató három különböző általános megfigyelőrendszerről a teljes GIS online állapotfigyelő csomagunkra váltott, és a következőket jelentette: „Korábban heti 10 órát töltöttünk a téves riasztások érvényesítésével; most kevesebb, mint 1 óra, és olyan GIS-hibát észleltünk, amely idén tavasszal kiesést okozott volna.” Ez az igazi hozadéka az EMI-nek a felügyeletben való kezelésének: pontos, használható adatokat kap, amelyek lehetővé teszik a karbantartás megtervezését, nem pedig a hibákra való reagálást.

Ha jelenleg EMI-vel kapcsolatos problémákat tapasztal a GIS online állapotfelügyeletével kapcsolatban, vagy olyan rendszerre szeretne frissíteni, amelyet nagy zajszintű alállomási környezetekhez építettek, szívesen végigjárjuk megoldásainkat. Mérnöki csapatunk helyszíni tapasztalattal rendelkezik a 110 kV-tól 500 kV-ig terjedő térinformatikai telepítésekkel kapcsolatban, és egyedi zajcsökkentési tervet tudunk készíteni az Ön alállomásának elrendezéséhez igazodva. Akár célzott SF6-felügyeletre, átfogó PD-észlelésre vagy túlfeszültség-levezető nyomon követésére van szüksége, megoldásainkat úgy tervezték, hogy a legerősebb elektromágneses környezetben is működjenek. Ha többet szeretne megtudni célirányosan épített rendszereinkről, beleértve a speciális SF6 gáz- és részleges kibocsátást figyelő eszközeinket, böngéssze át online forrásainkat, vagy lépjen kapcsolatba értékesítési csapatunkkal, hogy megvitassák konkrét igényeit. Azért vagyunk itt, hogy segítsünk Önnek abban, hogy a megbízható megfigyelési adatokat kézzelfogható hálózati teljesítményjavításokká alakítsa.

Hivatkozások

1. IEEE Std C37.122.1-2018, „IEEE Guide for Gas-Isolated Substations (GIS) for High Voltage Power Systems”
2. Wang, Y. és mtsai. (2021). „Elektromágneses interferenciacsökkentés a GIS alállomások részleges kisülésének megfigyeléséhez.” IEEE Transactions on Power Delivery, vol. 36. sz. 4, 1897-1905.
3. Nemzetközi Nagy Elektromos Rendszerek Tanácsa (CIGRE) munkacsoport A3.26. (2019). „A gázszigetelt kapcsolóberendezések állapotfigyelése: az EMI-tűrőképesség legjobb gyakorlatai.” CIGRE brosúra 762.
4. Amerikai Szabványügyi Hivatal (ABS). (2022). „Irányelvek a nagyfeszültségű alállomások online állapotfigyeléséhez.”