آیا نظارت بر وضعیت آنلاین GIS تحت تأثیر تداخل الکترومغناطیسی قرار دارد؟

اگر یک اپراتور شبکه برق یا مدیر دارایی GIS (Gas Insulated Switchgear) هستید، احتمالاً به نظارت بر وضعیت آنلاین تکیه کرده اید تا تجهیزات حیاتی را به طور قابل اعتماد کار کنید. برای سال‌ها، ما راه‌حل‌های تخصصی پایش وضعیت آنلاین GIS را ارائه کرده‌ایم و یک سوال بیشتر از هر سوال دیگری مطرح می‌شود:آیا پایش وضعیت آنلاین GIS تحت تأثیر تداخل الکترومغناطیسی (EMI) است؟این یک نگرانی معتبر است - GIS در محیط‌های با ولتاژ بالا و جریان بالا کار می‌کند که EMI در همه جا حضور دارد، و داده‌های سیستم‌های مانیتورینگ راه حیاتی برای نگهداری پیش‌بینی‌کننده هستند. بیایید این را تجزیه کنیم، آن را در چالش های دنیای واقعی قرار دهیم، و توضیح دهیم که راه حل های ما چگونه به این موضوع رسیدگی می کنند.

ابتدا، بیایید صحنه را تنظیم کنیم: GIS فشرده، کارآمد است و اکنون در پست‌های فرعی در همه جا حاضر است، اما طراحی بسته و محصور فلزی آن EMI را حذف نمی‌کند، بلکه آن را شکل می‌دهد. هر بار که یک بریکر کار می کند، برقگیر فعال می شود یا جریان خطا قطع می شود، پالس های الکترومغناطیسی گذرا (EMP) تولید می کند که در پست موج می زند. این پالس‌ها می‌توانند نشت کنند یا به کابل‌ها، حسگرها و دستگاه‌های نظارتی مجاور متصل شوند که نظارت بر وضعیت آنلاین GIS را تشکیل می‌دهند. خطر فقط سر و صدای جزئی نیست. علائم اولیه خرابی (مانند تخلیه جزئی) یا هشدارهای نادرست که منابع تعمیر و نگهداری را هدر می دهد از دست رفته است.

در دهه گذشته، ما با بیش از 20 مشتری ابزار در سراسر آمریکای شمالی و اروپا کار کرده‌ایم، و تیم‌های ما در محل، مسائل نظارتی مرتبط با EMI را از نزدیک مستند کرده‌اند. نصب‌های اولیه سیستم‌های مانیتورینگ اولیه (حسگرهای خارج از قفسه که در کنار کابل‌های برق سیم‌کشی می‌شوند) به طور مرتب در سه سال اول کار ما 15 تا 20 درصد هشدار تخلیه جزئی مثبت کاذب داشتند. یکی از مشتریان Midwest گزارش داد که نظارت بر رطوبت گاز SF6 هر بار که یک ترانسفورماتور در نزدیکی سوئیچ می‌شود، 30 ppm افزایش می‌یابد و اپراتورها را مجبور می‌کند به‌جای اعتماد به داده‌های بلادرنگ، قرائت‌ها را به صورت دستی اعتبارسنجی کنند. در آن زمان بود که آموختیم: EMI یک مشکل تئوری نیست - این یک مانع عملیاتی روزانه برای نظارت بر شرایط آنلاین GIS بهینه نشده است.

بیایید در مورد چگونگی تعامل EMI با پارامترهای رایج نظارت GIS توضیح دهیم. اول، نظارت بر کیفیت گاز SF6: SF6 هسته عایق و خاموش کننده قوس GIS است، بنابراین نشت، تجزیه یا رطوبت سیگنال های اولیه خرابی حیاتی هستند. سنسورهای نسل اول SF6 ما از اتصالات سیمی آنالوگ استفاده می کردند که EMI حالت معمولی را از باسبارهای پست دریافت می کردند. EMI قرائت‌های ولتاژ را تحریف می‌کند و تشخیص محصولات جانبی واقعی تجزیه SF6 (مانند SO2 یا H2S) از نویز الکتریکی را دشوار می‌کند. ما بعداً این حسگرها را با پردازش سیگنال دیفرانسیل، یک کابل جفت پیچ خورده محافظ (STP) و یک فیلتر پهنای باند که برای حذف فرکانس‌های گذرا (1 کیلوهرتز تا 1 مگاهرتز، رایج‌ترین منبع نویز سوئیچینگ GIS) تنظیم شده بود، دوباره طراحی کردیم. نتیجه؟ خوانش نادرست SF6 در تست مشتری 89 درصد کاهش یافت. اگر به دنبال سیستم هدفمندی هستید که این کاهش نویز را ادغام کند، ما را بررسی کنیدسیستم مانیتورینگ گاز Sf6منحصرا برای محیط های GIS طراحی شده است.

بعد، نظارت بر تخلیه جزئی (PD) - اینجاست که تداخل EMI بیشترین ضربه را می‌زند، زیرا PD خود یک سیگنال الکتریکی کوچک (نانو آمپر، پیکوکولومب) است که در نویز پس‌زمینه ولتاژ بالا پنهان شده است. زمانی ما از مشتری در تگزاس پشتیبانی کردیم که در آن سیستم نظارت غیر تخصصی PD یک PD داخلی حیاتی را در یک محفظه GIS 230 کیلوولت از دست داد، زیرا حسگر گذر جریان خطای 50 کیلو آمپری پست را در نظر نمی‌گرفت. این خطا در نهایت باعث قطعی 4 ساعته شد و 2 میلیون دلار ضرر برای شرکت برق از دست داد. آن تجربه ما را به ساختن خود سوق دادسیستم مانیتورینگ تخلیه جزئی آنلاین برای Gisکه از دو لایه رد EMI استفاده می کند: اول، مبدل های جریان فرکانس بالا (HFCTs) با محافظ فلزی که مستقیماً به محفظه زمین شده GIS متصل می شود تا سیگنال های PD را از نویز خارجی جدا کند. دوم، یک الگوریتم اختصاصی که قرائت‌های PD مهر زمانی را با گزارش‌های رویداد پست (عملیات قطع‌کننده، فعال‌سازی برقگیر) برای فیلتر کردن اسپایک‌های EMI گذرا ارجاع می‌دهد. در آزمایش بعدی با مشتری تگزاسی، سیستم PD داخلی را 12 ماه قبل از هر نشانه دیگری از خرابی، با صفر هشدار نادرست از رویدادهای سوئیچینگ پست تشخیص داد.

برقگیرها یکی دیگر از اجزای حیاتی GIS هستند و نظارت آنها (برای جریان باقیمانده و جریان نشتی) نیز در برابر EMI آسیب پذیر است. هنگامی که صاعقه به یک پست برخورد می کند، برقگیر جریان را منحرف می کند و EMI عظیمی تولید می کند که می تواند خوانش جریان نشتی را مخدوش کند. ما دیده‌ایم که مشتریان از سنسورهای جریان نشتی عمومی استفاده می‌کنند که 5 برابر مقدار واقعی را در طول طوفان می‌خوانند و منجر به تعویض غیرضروری برقگیر می‌شوند. مامانیتورینگ برقگیراین سیستم از سیم‌پیچ‌های Rogowski با محافظ مغناطیسی برای کاهش EMI فرکانس رعد و برق استفاده می‌کند، همراه با یک محفظه مقاوم در برابر آب و هوا که نویز RF خارجی را مسدود می‌کند. یک مشتری در فلوریدا گزارش داد که در طول یک طوفان رده 2، سیستم نظارت بر برقگیر ما 98٪ دقت داده را حفظ کرد، در حالی که سیستم عمومی یک شرکت همسایه 70٪ از دست دادن داده را داشت. این تفاوت بین طراحی مقاوم در برابر EMI و اصلاحات پس از واقعیت است.

اکنون، ممکن است از خود بپرسید: آیا راهی برای حذف کامل تاثیر EMI وجود دارد؟ پاسخ کوتاه این است که نه - پست‌های فرعی همیشه نویز الکتریکی خواهند داشت، اما نظارت بر وضعیت آنلاین GIS مدرن می‌تواند برای کاهش موثر آن مهندسی شود. نکته کلیدی فقط خرید هر سیستم نظارتی نیست. این انتخاب یکی طراحی شده استبرای محیط های GIS، از تنظیمات صنعتی یا ولتاژ پایین تغییر کاربری داده نشده است.

بیایید به افسانه های رایجی که از مدیران دارایی بدبین می شنویم بپردازیم. افسانه 1: "کابل‌کشی فیبر نوری EMI را حذف می‌کند، بنابراین من فقط باید فیبر را به جای مس محافظ کار کنم." در حالی که فیبر در برابر EMI الکتریکی مصون است، همچنان می‌تواند نویز نوری را از نور محیط یا گرمای پست دریافت کند، و نصب آن در GIS مجهز (جایی که باید در محفظه‌های فلزی حفاری کنید) گران‌تر است. مشتریان ما که از مس محافظ ترکیبی برای ارتباطات حسگر و فیبر برای بک‌هول استفاده می‌کنند، بهترین‌ها را از هر دو جهان دریافت می‌کنند: هزینه کم، رد نویز بالا، و داده‌های قابل اعتماد در مسافت طولانی. افسانه 2: "EMI فقط بر سیستم های سیمی تأثیر می گذارد، بنابراین نظارت بی سیم بهتر است." سیستم‌های بی‌سیم (مانند LoRa یا Wi-Fi) در معرض RF EMI از فرستنده‌های مجاور یا تجهیزات کنترل پست هستند و بسته‌های داده آن‌ها می‌توانند در طول رویدادهای گذرا خراب شوند. ما گزینه‌های بی‌سیم و سیمی را آزمایش کرده‌ایم و دریافتیم که سیستم‌های سیمی و سخت‌شده با EMI، 12 درصد بیشتر در دسترس بودن داده در محیط‌های پست، حتی در زمان اوج عملیات سوئیچینگ، دارند.

در طول پنج سال گذشته، مشتریان ما 35٪ رشد کرده اند - بیشتر از طریق تبلیغات شفاهی. یکی از شرکت‌های بزرگ در کانادا از سه سیستم نظارت عمومی مختلف به مجموعه کامل پایش وضعیت آنلاین GIS ما تغییر کرد و گزارش داد: «قبل از این، 10 ساعت در هفته را برای اعتبارسنجی هشدارهای نادرست صرف می‌کردیم؛ اکنون کمتر از 1 ساعت است، و ما متوجه یک نقص GIS شدیم که می‌توانست در بهار امسال قطع شود.» این نتیجه واقعی پرداختن به EMI در نظارت است: داده‌های دقیق و عملی دریافت می‌کنید که به شما امکان می‌دهد تعمیر و نگهداری را برنامه‌ریزی کنید، نه به خرابی‌ها واکنش نشان دهید.

اگر در حال حاضر مشکلات مربوط به EMI را با پایش وضعیت آنلاین GIS خود تجربه می‌کنید، یا به دنبال ارتقاء به سیستمی هستید که برای محیط‌های پست با نویز بالا ساخته شده است، خوشحال می‌شویم راه‌حل‌های ما را بررسی کنیم. تیم مهندسی ما در محل با نصب GIS 110 کیلو ولت تا 500 کیلو ولت تجربه دارد و ما می توانیم یک طرح کاهش نویز سفارشی متناسب با طرح پست شما ارائه دهیم. خواه به نظارت هدفمند SF6، تشخیص جامع PD یا ردیابی برقگیر نیاز داشته باشید، راه حل های ما به گونه ای طراحی شده اند که حتی در محیط های سنگین EMI نیز کار کنند. برای کسب اطلاعات بیشتر در مورد سیستم های هدفمند ما، از جمله ابزارهای نظارت بر گاز SF6 و گاز جزئی، منابع آنلاین ما را مرور کنید یا با تیم فروش ما تماس بگیرید تا در مورد نیازهای خاص خود صحبت کنید. ما اینجا هستیم تا به شما کمک کنیم تا داده های نظارت قابل اعتماد را به بهبود عملکرد شبکه ملموس تبدیل کنید.

مراجع

1. IEEE Std C37.122.1-2018، "راهنمای IEEE برای پست های عایق گاز (GIS) برای سیستم های قدرت ولتاژ بالا"
2. وانگ، ی.، و همکاران. (2021). "کاهش تداخل الکترومغناطیسی برای پایش دبی جزئی در پست های GIS." IEEE Transactions on Power Delivery, vol. 36، شماره 4، ص 1897-1905.
3. گروه کاری شورای بین المللی سیستم های الکتریکی بزرگ (CIGRE) A3.26. (2019). "نظارت بر وضعیت کلید عایق گاز: بهترین روش ها برای انعطاف پذیری EMI." بروشور CIGRE 762.
4. اداره استاندارد آمریکا (ABS). (2022). "راهنمای نظارت بر وضعیت آنلاین در پست های فشار قوی."