Τρόπος ανάπτυξης της τεχνολογίας διάγνωσης και δοκιμών καλωδίων ηλεκτρικής ενέργειας

Είτε είναι εγκατεστημένα σε μηχανήματα είτε είναι θαμμένα υπόγεια, τα καλώδια ρεύματος είναι αναπόφευκτα επιρρεπή σε βλάβες με την πάροδο του χρόνου, διαταράσσοντας τη ζωή των πολιτών και των επιχειρήσεων. Σοβαρές βλάβες μπορούν ακόμη και να προκαλέσουν σοβαρές πυρκαγιές και θύματα. Τα θαμμένα καλώδια ρεύματος είναι εξαιρετικά κρυμμένα, καθιστώντας δύσκολη την ανίχνευση βλαβών και την ακριβή τοποθεσία, εμποδίζοντας τη συντήρηση των καλωδίων. Δεδομένου του σημαντικού ρόλου των καλωδίων ρεύματος στις πόλεις και των μοναδικών τους χαρακτηριστικών, η τεχνολογία διαγνωστικών δοκιμών καλωδίων ρεύματος έχει συγκεντρώσει σημαντική προσοχή από τους ανθρώπους της βιομηχανίας.
1. Επισκόπηση των Τεχνολογιών Διαγνωστικών Δοκιμών Καλωδίων Ρεύματος
1.1 Παραδοσιακές Τεχνολογίες Δοκιμών
Η μέθοδος υπέρθεσης DC, η μέθοδος εξαρτήματος DC και η μέθοδος απώλειας διηλεκτρικού TGδ είναι όλες κοινώς χρησιμοποιούμενες παραδοσιακές μέθοδοι δοκιμών καλωδίων ρεύματος. Ενώ η αξία τους δεν μπορεί να αρνηθεί πλήρως και παρέχουν αναφορά για τη διάγνωση βλαβών, αυτές οι παραδοσιακές τεχνολογίες είναι τελικά ακατάλληλες για τη δοκιμή και τη διάγνωση καλωδίων ρεύματος υπερυψηλής τάσης, περιορίζοντας σημαντικά το πεδίο εφαρμογής τους.
1.2 Νέες Τεχνολογίες Δοκιμών
① Τεχνολογία Δοκιμών Συνδέσεων Καλωδίων
Μια στατιστική έρευνα των βλαβών καλωδίων ρεύματος σε λειτουργία αποκάλυψε ότι πάνω από το 90% των βλαβών καλωδίων συμβαίνουν στις συνδέσεις καλωδίων. Στα καλώδια ρεύματος σε λειτουργία, η υπερφόρτωση και η αντίσταση επαφής μπορούν να προκαλέσουν αύξηση της θερμοκρασίας των συνδέσεων, οδηγώντας σε ταχεία γήρανση και αστοχία. Η χρήση της τεχνολογίας επιθεώρησης συνδέσεων καλωδίων για την παρακολούθηση της θερμοκρασίας των συνδέσεων και την ανάλυση δεδομένων θερμοκρασίας συνδέσεων σε πραγματικό χρόνο επιτρέπει στους χειριστές να αποκτήσουν μια πιο ολοκληρωμένη κατανόηση των συνθηκών λειτουργίας του καλωδίου ρεύματος και να εφαρμόσουν προληπτικά μέτρα για τη μείωση της πιθανότητας αστοχίας.
② Τεχνολογία επιθεώρησης υπερυψηλής συχνότητας
Εάν το καλώδιο ρεύματος παρουσιάζει μόνο υψηλή τοπική συχνότητα παλμών εκκένωσης, η καταγραφή του τοπικού σήματος εκκένωσης απαιτεί την αύξηση της συχνότητας δειγματοληψίας του εργαλείου επιθεώρησης για την ελαχιστοποίηση των εξωτερικών παρεμβολών θορύβου. Η τεχνολογία επιθεώρησης υπερυψηλής συχνότητας χρησιμοποιεί έναν αισθητήρα μερικής εκκένωσης ευρείας ζώνης και ηλεκτρομαγνητική σύζευξη για την ανίχνευση μερικής εκκένωσης εντός της περιοχής συχνοτήτων 10 kHz έως 28 MHz, επιτυγχάνοντας ικανοποιητικά αποτελέσματα.
③ Τεχνολογία ηλεκτρομαγνητικής σύζευξης
Αυτή η τεχνολογία συνδέει το σήμα ρεύματος μερικής εκκένωσης του καλωδίου γείωσης ενός καλωδίου ρεύματος από διασυνδεδεμένο πολυαιθυλένιο στις δύο προαναφερθείσες γραμμές μέσω της συνδυασμένης δράσης ενός βρόχου μέτρησης και μιας γραμμής ηλεκτρομαγνητικής σύζευξης. Αυτό ενισχύει το τοπικό σήμα και ελαχιστοποιεί τις παρεμβολές θορύβου. 2. Ανάπτυξη και Εφαρμογή της Τεχνολογίας Διαγνωστικών Δοκιμών Καλωδίων Ρεύματος
2.1 Τεχνολογία Online Ανίχνευσης
① Μετασχηματισμός Wavelet: Αυτή η τεχνολογία απαιτεί τη χρήση φίλτρων. Ορισμένες μελέτες έχουν προτείνει δύο μεθόδους για τη μέτρηση των αποστάσεων βλαβών—ανίχνευση μονής άκρης και σύγχρονη ανίχνευση διπλής άκρης. Άλλες μελέτες έχουν χρησιμοποιήσει μετασχηματισμούς wavelet για την εκτέλεση εύρεσης εμβέλειας ταξιδιωτικού κύματος μονής άκρης, επιλύοντας το ζήτημα της επιλογής μεταξύ της ταχύτητας διάδοσης του ταξιδιωτικού κύματος και του χρόνου άφιξης. Η εκτεταμένη πρακτική εμπειρία έχει επιβεβαιώσει ότι η ακρίβεια αυτής της τεχνολογίας εύρεσης εμβέλειας ταξιδιωτικού κύματος μονής άκρης πληροί πλήρως τα πρότυπα για την ακριβή εντοπισμό βλαβών στον τόπο της βλάβης. Άλλες μελέτες έχουν διερευνήσει την online παρακολούθηση των βλαβών καλωδίων και τις ακριβείς μεθόδους μέτρησης απόστασης καλωδίων και έχουν εμβαθύνει στη μέτρηση απόστασης βλαβών καλωδίων χρησιμοποιώντας την τεχνολογία μετασχηματισμού wavelet.
② Σύστημα εμπειρογνωμόνων σε πραγματικό χρόνο: Αυτή η τεχνολογία, που αναπτύχθηκε με βάση τις απομακρυσμένες υπηρεσίες δικτύου, αντιμετωπίζει τη μέτρηση απόστασης βλαβών καλωδίων. Ορισμένες μελέτες έχουν δείξει ότι τα συστήματα εμπειρογνωμόνων που βασίζονται στην προστασία ρελέ μπορούν να χρησιμοποιήσουν την ενσωματωμένη διάγνωση γλώσσας C για να καθορίσουν τον τύπο βλάβης και την τιμή RMS ρεύματος των καλωδίων ρεύματος, εντοπίζοντας τελικά με ακρίβεια το σημείο βλάβης. ③ Αιτιώδες δίκτυο: Οι κόμβοι, συμπεριλαμβανομένων των συμπτωμάτων, των αρχικών αιτιών, των καταστάσεων και των υποθέσεων, αποτελούν ένα αιτιώδες δίκτυο. Οι κόμβοι συμπτωμάτων αντιπροσωπεύουν συμπτώματα κόμβων κατάστασης, όπως η προστατευτική δράση που είναι σύμπτωμα διακοπής κυκλώματος. οι αρχικές αιτίες αντιπροσωπεύουν την αρχική αιτία μιας βλάβης καλωδίου. οι κόμβοι κατάστασης αντιπροσωπεύουν την κατάσταση ενός συγκεκριμένου εξαρτήματος εντός του τομέα, όπως η πρόκληση ενός διακόπτη κυκλώματος. και οι υποθέσεις αντιπροσωπεύουν διαγνωστικές υποθέσεις για το ερευνητικό σύστημα. Ορισμένοι ερευνητές έχουν επεκτείνει το αιτιώδες δίκτυο, χρησιμοποιώντας την έννοια των χρονικών περιορισμών στις πληροφορίες συναγερμού για την κατασκευή ενός νέου χρονικού αιτιώδους δικτύου και έχουν προτείνει μια τεχνική διάγνωσης βλαβών καλωδίων ρεύματος που βασίζεται σε αυτό το δίκτυο.
2.2 Τεχνικές Offline Ανίχνευσης
① Μέθοδος παλμού χαμηλής τάσης: Ένα σήμα παλμού χαμηλής τάσης εισάγεται στο καλώδιο μέσω του ακροδέκτη δοκιμής. Το όργανο καταγράφει τη διαφορά χρόνου (Δt) μεταξύ του μεταδιδόμενου παλμού και του ανακλώμενου παλμού που λαμβάνεται στο σημείο βλάβης και στη συνέχεια υπολογίζεται η απόσταση βλάβης. Εάν η ταχύτητα διάδοσης του σήματος στο καλώδιο ρεύματος είναι v (m/μs), τότε η απόσταση βλάβης καλωδίου l = v × Δt/2.
② Μέθοδος τάσης παλμού: Αυτή η μέθοδος λαμβάνει το σήμα παλμού που δημιουργείται από την εκκένωση στο σημείο βλάβης. Χρησιμοποιείται εξοπλισμός υψηλής τάσης για την εκκένωση ενός ελαττωματικού καλωδίου, δημιουργώντας ένα σήμα παλμού. Στη συνέχεια, το όργανο λαμβάνει το σήμα εκκένωσης από τη βλάβη στο άκρο δοκιμής, υπολογίζοντας την απόσταση από τη βλάβη με βάση το χρόνο που χρειάζεται για να λάβει το σήμα. Ωστόσο, αυτή η μέθοδος μπορεί να θέσει κινδύνους για την ασφάλεια, επειδή δεν διαθέτει πλήρη ηλεκτρική μόνωση μεταξύ του τμήματος υψηλής τάσης και του ελεγκτή.

③ Μέθοδος ρεύματος παλμού: Αυτή η μέθοδος λειτουργεί παρόμοια με τη μέθοδο τάσης παλμού, αλλά χρησιμοποιεί έναν συζεύκτη ρεύματος, απομονώνοντας πλήρως το τμήμα υψηλής τάσης, ουσιαστικά εγγυάται την ασφάλεια.

④ Δευτερεύουσα μέθοδος παλμού: Αυτή είναι μια εξαιρετικά προηγμένη μέθοδος εντοπισμού βλαβών. Η τεχνική αρχή είναι η εφαρμογή υψηλής τάσης στο ελαττωματικό καλώδιο, δημιουργώντας ένα τόξο υψηλής τάσης. Αυτό μετατρέπει τη βλάβη σε βραχυκύκλωμα χαμηλής αντίστασης, το οποίο μπορεί στη συνέχεια να ανιχνευθεί χρησιμοποιώντας μια μέθοδο παλμού χαμηλής τάσης.

2.3 Τεχνολογία Εντοπισμού Βλαβών Καλωδίων Ρεύματος
Μόλις μετρηθεί η διαδρομή και η απόσταση του ελαττωματικού καλωδίου, μπορεί να προσδιοριστεί η κατά προσέγγιση θέση της βλάβης. Ωστόσο, για πιο ακριβή εντοπισμό βλαβών, απαιτείται τεχνολογία εντοπισμού βλαβών. ① Τεχνολογία ακουστικής ανίχνευσης: Μια συσκευή εκκένωσης χρησιμοποιείται για τη δημιουργία δονήσεων στο σημείο βλάβης. Μόλις οι δονήσεις φτάσουν στο έδαφος, χρησιμοποιείται μια συσκευή λήψης δονήσεων για να λάβει το ακουστικό σήμα από το σημείο βλάβης, επιτρέποντας τον προσδιορισμό της συγκεκριμένης θέσης της βλάβης. Η τεχνολογία ακουστικής ανίχνευσης μπορεί να χρησιμοποιηθεί για οποιαδήποτε ανίχνευση βλαβών καλωδίων όπου ένα σήμα παλμού υψηλής τάσης δημιουργεί έναν ήχο εκκένωσης στο σημείο βλάβης.
② Τεχνολογία συγχρονισμού ακουστικού-μαγνητικού: Η εκκένωση στο σημείο βλάβης δημιουργεί ταυτόχρονα ακουστικά και ηλεκτρομαγνητικά κύματα, επιτρέποντας τον ακριβή εντοπισμό βλαβών. Ένα σήμα παλμού υψηλής τάσης εφαρμόζεται στο ελαττωματικό καλώδιο. Κατά την εκκένωση, δημιουργείται ένα ακουστικό σήμα και ένα σήμα παλμικού μαγνητικού πεδίου στο σημείο βλάβης, αλλά αυτά τα σήματα διαδίδονται με διαφορετικές ταχύτητες. Η ελάχιστη διαφορά χρόνου διάδοσης χρησιμοποιείται για τον εντοπισμό του σημείου βλάβης.
③ Τεχνολογία αισθητήρων ήχου: Οι τεχνικοί χρησιμοποιούν τα αυτιά τους για να προσδιορίσουν την ένταση του ακουστικού σήματος και τελικά να καθορίσουν τη θέση της βλάβης του καλωδίου. Ένα σήμα ρεύματος ήχου 1 kHz ή άλλης συχνότητας εφαρμόζεται μεταξύ δύο φάσεων του καλωδίου ή μεταξύ του μεταλλικού περιβλήματος και μιας φάσης. Αυτό δημιουργεί ένα ηλεκτρομαγνητικό σήμα ήχου, το οποίο δημιουργεί ένα ισχυρό μαγνητικό πεδίο ακριβώς πάνω από μια κοντινή βλάβη ανοιχτού κυκλώματος ή μια μεταλλική βλάβη βραχυκυκλώματος, εντοπίζοντας έτσι το σημείο βλάβης.