1 Produkteinführung

Dieses System überwacht umfassend die Zustandsparameter von Verteilnetz-Schaltanlagen und Ringleitungen.

1) Überwacht Teilentladung,

2) Überwacht die Temperatur und

3) Überwacht den Leckstrom abgeschirmter Drähte.

Dieses System nutzt Ultraschall- und transiente Bodenwellen-Teilentladungserkennungstechnologie und eignet sich für die Echtzeitüberwachung und Alarmierung von Teilentladungssignalen in Ringhauptgeräten und Außenschaltkästen. Es zeichnet sich durch hohe Empfindlichkeit, starke Entstörungsleistung und mehrere Kommunikationsmethoden aus.

Dieses System nutzt intelligente drahtlose Teilentladungssensoren mit Doppelfunktion (AE, TEV) in Verbindung mit Datenerfassungsgeräten, um Teilentladungssignale im Schrank während des Betriebs in Echtzeit zu überwachen. Durch Festlegen von Testschwellenwerten, Durchführen einer Spektrumanalyse und Anzeigen von Diagrammen können Benutzer leicht feststellen, ob das Gerät eine Teilentladung aufweist. Aufgrund seiner langfristigen Trends kann es potenzielle Fehler früher erkennen und die bisherige passive Erkennungsmethode in eine proaktive „Defensive“ umwandeln ” Überwachung. Dies macht die Schaltgeräteprodukte sicherer und zuverlässiger und verleiht den Produkten zudem neue technologische Highlights.

Das Teilentladungs-Online-Überwachungsgerät besteht hauptsächlich aus einem Front-End-Ultraschall- (AE) und transienten Bodenwellen- (TEV) Dual-Wireless-Sensor, einem Teilentladungs-Erfassungsgerät, einem drahtlosen intelligenten Gateway und einer Software für ein Online-Teilentladungsanalysesystem. Der vordere drahtlose Teilentladungssignalerfassungssensor wird durch magnetische Anziehung im Gehäuse installiert. Der drahtlose intelligente Sensor selbst verfügt über Signalfilterungs-, Verstärkungs- und Analog-Digital-Umwandlungsfunktionen, die das sensorgekoppelte Signal filtern, Rauschen reduzieren und verstärken, das transiente Bodenwellenentladungssignal und das vom Sensor gekoppelte Ultraschallentladungssignal erfassen, das Teilentladungssignal über das drahtlose Empfangsgerät erfassen und zur Verarbeitung an den Server senden können.

Das Stromverteilungs-Teilentladungserfassungsgerät (Haupteinheit) verwendet LORA, um … Das System kommuniziert mit Teilentladungssensoren (PD) über verschiedene Kommunikationsmethoden. Die gesammelten Daten werden durch Edge Computing aggregiert und dann an das Smart Gateway für die Stromverteilung übertragen. Es verfügt über PD-Edge-Computing- und Datenspeicherfunktionen. Die PD-Datenverarbeitung wird an den Rand verlagert, wodurch die Übertragungs- und Verarbeitungslast auf dem Server reduziert wird, eine lokale Echtzeitverarbeitung ermöglicht und die Reaktionszeit vor Ort verbessert wird. Selbst nach einem Netzwerkausfall kann der normale Betrieb fortgesetzt und PD-Daten vor Ort überwacht, gespeichert und berechnet werden. Sobald das Netzwerk wiederhergestellt ist, können die zwischengespeicherten Daten mit dem Cloud-Server synchronisiert werden, um die Informationsintegrität sicherzustellen.

Neben der Teilentladungsüberwachung kann mit diesem System auch die Temperatur der Stecker in Ringleitungen und der T-Stecker in Schaltanlagen überwacht werden.

Zur Überwachung der Temperatur des Steckers der Ringhaupteinheit verwendet dieses System einen passiven drahtlosen Temperatursensor, der von einem elektrischen Hochspannungsfeld gespeist wird. Dieser Sensor benötigt keine eingebaute Batterie, keine externe Stromversorgung und keinen Leiterstrom. Es versorgt den Chip über ein elektrisches Feld mit 10 kV mit Strom und die überwachten Temperaturdaten werden drahtlos übertragen.

Dieses System verfügt über einen T-Stecker in der Schaltanlage und verwendet einen passiven drahtlosen Temperatursensor, der durch Strommessung betrieben wird. Dieser Sensor benötigt weder eine eingebaute Batterie noch eine externe Stromversorgung. Wenn der Leiterstrom über 3 A liegt, wird der Chip durch Erfassen des Stroms mit Strom versorgt (Leiterstrom ≥ 3 A) und die überwachten Temperaturdaten werden drahtlos übertragen.

Zusätzlich zur Teilentladungsüberwachung und Temperaturüberwachung kann dieses System auch den Ableitstrom der Kabelschirm-Erdungsdrähte von Ringleitungen, Schaltschränken und Umspannwerken überwachen.

Da der Abschirmstrom zu klein ist, ist die Überwachung schwierig, sodass Stromwandler vom offenen Typ nicht verwendet werden können. Es dürfen nur geschlossene Stromwandler verwendet werden. Darüber hinaus muss eine lokale Digitalisierungsmethode angewendet werden, bei der dem Stromtransformator eine Datenerfassungsschaltung hinzugefügt wird, die aus einem Mikrocontroller, einem AD-Wandler und anderen elektronischen Schaltkreisen besteht, um das schwache Stromsignal zu erfassen, es mithilfe eines FFT-Algorithmus zu verarbeiten und es dann über einen Datenbus zu übertragen.

1.1 Geltungsbereich

Dieses System eignet sich für die Teilentladungsüberwachung, Temperaturüberwachung und Leckstromüberwachung von Ringleitungen, Schaltanlagen, Windpark-Umspannwerken, Photovoltaik-Umspannwerken und deren interner Hochspannungsausrüstung bei Spannungspegeln von 10 kV und mehr.

1.2 Nutzungsumgebung

1) Höhe: Unter 4500 m.

2) Umgebungstemperatur: -40℃~+80℃.

1.3 Produktmerkmale

Verteiltes Layout, hoch skalierbar

Das System überwacht die vernetzte Anordnung der Terminals. Beim Hinzufügen oder Entfernen von Terminals auf dem bestehenden Layout erkennt und konfiguriert das System diese automatisch, ohne dass weitere Einstellungen erforderlich sind.

Echtzeitüberwachung

Das System zeichnet Echtzeitdaten von jedem Überwachungsknoten auf und der Überwachungszyklus kann flexibel eingestellt werden.

Rechtzeitige Warnung

Wenn ein Knoten ein abnormales lokales Volume erkennt, meldet er dies schnell an den Überwachungsserver. Die Serversoftware zeichnet die notwendigen Informationen auf und gibt einen Alarm aus.

Schlagfestigkeit

Es kann einem Überschlag von 600 kV standhalten, ohne Endgeräte zu beschädigen oder Daten zu verlieren.

Anti-Interferenz

Es verfügt über eine Technologie zur Signalanalyse im Zeitbereich und im Frequenzbereich, mit der Interferenzsignale und Teilentladungssignale effektiv getrennt und Interferenzen auf der Stromversorgungsseite des Instruments wirksam vermieden werden können.

Stabile Übertragung

Mit Hilfe eines leistungsstarken Mobilfunknetzes können Daten mit zuverlässiger Übertragungsleistung und geringer Netzwerklatenz direkt an den Server übertragen werden.

Gute Zugangssicherheit

Der Systemanschluss beeinträchtigt weder die Dicht- und Isolationsleistung der Schaltanlage noch den sicheren Betrieb der Anlage.

9) EMV-Bewertung

Immunität gegen elektrostatische Entladung: Stufe 4

Immunität gegen schnelle elektrische Transienten/Massen: Stufe 4; Immunität gegen Überspannung (Impuls): Stufe 4

Störfestigkeit gegen Magnetfelder bei Netzfrequenz: Stufe 5

2 Messprinzip und Hardware-Zusammensetzung

2.1 Prinzip der Teilentladungsmessung

Wenn Hochspannungsschaltanlagen und ihre internen Hochspannungsgeräte (z. B. Spannungswandler, Stromwandler, Sammelschienen, Kabelverbindungen usw.) aufgrund von Isolationsfehlern einer Teilentladung ausgesetzt sind, geht der Teilentladungsprozess häufig mit physikalischen oder chemischen Phänomenen und entsprechenden Prozessen wie Impulsstrom, elektromagnetischen Wellen, Ultraschall, Licht, Ozon und Wärme einher. Bei unseren Tests sind Ultraschall und TEV die wichtigsten Erkennungsindikatoren.

Zu den Techniken zur Überwachung von Teilentladungen gehören Ultraschallmethoden und TEV-Methoden.

Bei der Ultraschallmethode wird ein Ultraschallsensor zum Empfang des von der Teilentladung (TE) emittierten Ultraschallsignals als Grundlage für die TE-Erkennung verwendet. Das Erkennungsfrequenzband beträgt typischerweise 20 kHz bis 100 kHz. Der größte Vorteil der Ultraschallmethode besteht darin, dass sie Ultraschall als Überwachungssignal verwendet, wodurch verschiedene elektromagnetische Störungen an der PD-Überwachungsstelle vermieden werden und somit eine breite Anwendung gefunden wird. Die Ultraschallerkennung entstand in den 1940er Jahren, wurde jedoch aufgrund der geringen Sensorempfindlichkeit nicht weit verbreitet. Mit Fortschritten in der Schallemissionstechnologie wurde die Empfindlichkeit von Ultraschallwandlern erheblich verbessert, und dank der rasanten Entwicklung integrierter Schaltkreise und der Signalverarbeitungstechnologie hat die Ultraschallmethode wieder an Popularität gewonnen. Mittlerweile ist die Ultraschallmethode zu einer wichtigen Methode zur PD-Erkennung geworden.
1. Die TEV-Methode ist eine neuartige Methode zur Teilentladungserkennung, die zunehmend in Hochspannungsschaltanlagen eingesetzt wird. Bei einer Teilentladung in einem Schaltschrank breiten sich die erzeugten elektromagnetischen Wellen von der Entladungsstelle nach außen aus. Da die Metallstruktur des Schaltschranks nicht durchgehend ist, kann er die elektromagnetischen Wellen nicht vollständig abschirmen. Diese Wellen breiten sich durch Lücken im Schaltschrank, Kabelisolationsanschlüssen und anderen unterbrochenen Metallteilen zur Außenseite des metallischen Abschirmgehäuses der Schaltanlage aus. Wenn die elektromagnetischen Wellen die Außenfläche der Metallhülle erreichen, wird kurzzeitig eine Spannung zur Erde erzeugt, die sogenannte transiente Erdspannung. Die Anstiegszeit der transienten Erdspannung beträgt nur wenige Nanosekunden und verschwindet schnell. In praktischen Anwendungen wird der TEV-Sensor an der Innenwand des Schaltschranks angebracht, mit einem Erkennungsfrequenzbereich von 3 MHz bis 100 MHz. Die TEV-Methode weist eine hohe Empfindlichkeit gegenüber internen Entladungen auf.

Das System basiert auf einem modularen Designansatz und nutzt Bodenwellensensoren und Ultraschallsensoren zur Erkennung von Fehlern im Schaltanlagengehäuse.

Das System erkennt transiente Bodenwellensignale und Ultraschallsignale. Die analogen Signale der transienten Bodenwellensignale und Ultraschallsignale werden von der Erkennungsschaltung gefiltert, verstärkt und von analog in digital umgewandelt. Nach der digitalen Filterung höherer Ordnung werden die Signale vom Prozessor per Funksignal an die drahtlose Datenrelaiseinheit übertragen und dann über verschiedene Kommunikationsschnittstellen an das Backend übertragen.

Jeder von der Einheit gesammelte Teilentladungsdatensatz wird mit entsprechenden Zeitparametern gekennzeichnet, je nachdem, ob ein Zeitstempelsignal oder ein Phasensignal eingegeben wird. Nach der Verarbeitung durch den Algorithmus werden die Daten zunächst lokal gespeichert und dann gemäß den serverseitigen Softwareanweisungen an den Server gesendet. Dadurch wird die Systematik der Daten sichergestellt, charakteristische Signale wie Teilentladungssignale werden nicht übersehen und es kommt nicht zu einer Kommunikationsüberlastung.

Das Gerät berechnet die Spitzen- und Effektivwerte des Teilentladungssignals für jeden vom System eingestellten Messzyklus, fügt einen Zeitstempel hinzu und übermittelt ihn an die Serversoftware.

I. Ultraschallprüfung

Basierend auf dem Prinzip der akustischen Emission (AE) werden Ultraschallsensoren verwendet, um Ultraschallsignale zu erfassen, die bei Teilentladung elektrischer Geräte entstehen. Die von elektrischen Geräten während der Entladung erzeugten Schallwellen haben ein breites Frequenzspektrum im Bereich von mehreren zehn Hz. Signale mit Frequenzen bis zu einigen MHz und unter 20 kHz sind für das menschliche Ohr hörbar, während Ultraschallsignale mit höheren Frequenzen nur von Ultraschallsensoren empfangen werden können. Durch die Erfassung der Amplitude, Phase, Frequenz, des Rauschens usw. des Schallsignals sowie seiner Beziehung zur Betriebsspannung (angelegten Spannung) können auf der Grundlage der Beziehung zwischen der durch die Entladung freigesetzten Energie und der Schallenergie der Grad und die Lage von Isolationsfehlern in elektrischen Geräten wie Schaltanlagen effektiv wiedergegeben werden.

Das Prinzip der Ultraschallprüfung ist in Abbildung 2.1 dargestellt.

Bild 2.1 Prinzip der Ultraschallerkennung (AE).

II. Erkennung transienter Bodenwellen

Die Überwachung transienter Bodenwellen-Teilentladungen basiert auf dem Frequenzbereich von 3–100 MHz, der von normalen Stromversorgungsgeräten selten ausgestrahlt wird. Die grundlegenden Fakten transienter elektromagnetischer Signale. Wenn es in Schaltgeräten zu Teilentladungen kommt, werden elektromagnetische Wellen erzeugt. Diese elektromagnetischen Wellen können sich nur durch die Kanäle zwischen den Metallgehäusen des Schaltschranks ausbreiten. Diese Kanäle können Lücken, Dichtungen oder andere isolierende Komponenten zwischen den Metallgehäusen sein. Bei elektromagnetischen Wellen. Gleichzeitig wird am Metallgehäuse des Schaltschranks ein elektrischer Strom (TEV) erzeugt, der über einen am Metallgehäuse angebrachten Sensor gemessen werden kann.

Das Prinzip der Erkennung transienter Bodenwellen ist in Abbildung 2.2 dargestellt.

Bild 2.2 Prinzipdiagramm zur Erkennung transienter Bodenwellen (TEV).

2.2 Prinzip der Temperaturmessung

I. Hochspannungs-elektrisches Feld-Induktions-Leistungsextraktionsprinzip

Abbildung 2.3 Schematische Darstellung des Prinzips der Energieextraktion im elektrischen Feld

Dieser Sensor wird durch Hochspannungsfeldinduktion betrieben. Diese Leistungsextraktionsmethode unterscheidet sich von der stromerfassenden CT-Leistungsextraktionsmethode. Stromempfindliche Stromwandler benötigen Strom in der Stromentnahmeleitung; Wenn kein Strom vorhanden ist oder der Strom zu niedrig ist, kann kein Strom entnommen werden und das Gerät kann nicht betrieben werden. Für die Extraktion von elektrischem Hochspannungsfeld-Induktionsstrom ist kein Strom erforderlich. Es wird lediglich eine Hochspannung benötigt. Das Funktionsprinzip ist in Abbildung 2.3 dargestellt.

II. Prinzip der Strominduktionsleistungsextraktion

Das Strominduktions-Power-Harvesting-Gerät besteht aus zwei Teilen: einem Energy-Harvesting-Transformator und einem Energy-Harvesting-Leistungsmodul. Das Funktionsprinzip ist in Abbildung 2.4 dargestellt.

Abbildung 2.4 Schematische Darstellung des Prinzips der Strominduktionsleistungsextraktion

Dieses Gerät bezieht elektrische Energie von der Übertragungsleitung über einen Energy-Harvesting-Transformator und speist sie dann in das Energy-Harvesting-Leistungsmodul ein. Das Energy-Harvesting-Leistungsmodul richtet die Energie gleich und filtert sie und erzielt eine isolierte und geregelte Leistung. Das Energy-Harvesting-Leistungsmodul enthält einen Stromentnahme-Regulierungs- und Schutzschaltkreis, der die elektrische Energiezufuhr zum Modul in Echtzeit anpassen und begrenzen, sofort große Ströme absorbieren und sicherstellen kann, dass das Modul auch dann noch eine stabile Spannung ausgeben kann, wenn der Strom in der Übertragungsleitung instabil ist.

2.3 Prinzip der Leckstrommessung

3 Hardwarekomponenten

3.1 Teilentladungserfassungsgerät

I. Grundfunktionen des Teilentladungs-Erfassungsgeräts

Es hat die Funktion, Erkennungsdaten zu speichern und zu exportieren.
Es verfügt über eine Selbsttestfunktion und die Möglichkeit, das Selbsttestsignal auf das Überwachungsterminal hochzuladen.
Die Upload-Schnittstelle mit dem Smart Gateway unterstützt WLAN oder RS485. Schnittstelle, unterstützt Modbus. Das Kommunikationsprotokoll kann Alarmsignale wie Überwachungsdaten, Teilentladungsanomalien und Spektrumdiagramme gemäß Standardprotokollen an die Überwachungsterminaleinheit hochladen.
Das Vollaluminium-Gehäusedesign verbessert effektiv die Wärmeableitungsleistung.
Der optionale DC-Stromversorgungsklemmenblock kann an mehradrige flexible Kabel mit 1 mm² angeschlossen werden.
Das Produkt arbeitet stabil und hat unter normalen Bedingungen eine Lebensdauer von mindestens 10 Jahren.
Schienenmontage und Wandmontage, passend für unterschiedliche Anwendungsumgebungen.

II. Technische Parameter des Teilentladungs-Erfassungsgeräts

1) Versorgungsspannung: AC/DC 85–265 V, 50 Hz/60 Hz oder DC 24–48 V ± 20 %, Leistung < 9 W.

2) Arbeitsumgebung: Temperatur: -40 ℃ ~85 ℃; Luftfeuchtigkeit: ≤99 %.

Schutzart: IP65.
Sensorkommunikationsmethode: drahtloses LoRa. Erfassen Sie transiente Bodenfunk-/Ultraschallinformationen.
Kommunikationsschnittstellen: Beinhaltet RS485, Ethernet und USB. Kommunikationsschnittstellen usw.
Außenmaße: 153 mm × 147 mm × 42 mm

Intelligenter 2-in-1-Sensor

I. Übersicht

Teilentladungssensoren werden in Ultraschallsensoren, transiente Erdspannungssensoren und kombinierte Ultraschall-/transiente Erdspannungssensoren eingeteilt und entsprechend den tatsächlichen technischen Anforderungen konfiguriert.

Verwendung von TEV und AE Das Detektionsprinzip umfasst die Echtzeiterfassung und -verarbeitung von transienten Bodenwellen-Teilentladungssignalen und Ultraschallsignalen.
Kommunikationsmethode: Wireless LoRa.
Der Schutzgrad erreicht IP65.
Der Sensor verfügt über eine magnetische Befestigung, sodass er an verschiedenen Schränken montiert und befestigt werden kann. Die Sensoroberfläche haftet vollständig auf der Oberfläche des zu messenden Schranks. Der Sensor verfügt über rutschfeste Zähne, um ein Verrutschen nach der Installation zu verhindern. Der Sensor sollte klein sein, um nach der Installation möglichst wenig Platz im Schrank einzunehmen.
Das Produkt arbeitet stabil und hat unter normalen Bedingungen eine Lebensdauer von mindestens 10 Jahren.

Drahtloser Ultraschall-/transienter Erdspannungs-Dual-Mode-Sensor

II. Technische Parameter des elektromagnetischen Bodenwellen-/Ultraschallsensors

Temperatur- und Feuchtigkeitsbeständigkeit: 40 ℃ ± 2 ℃ und 90 % RH ± 3 % RH, 24 Stunden; Betriebsumgebungstemperatur: -40 ℃ ~85 ℃; Luftfeuchtigkeit: ≤99 %.
Frequenzbandbreite: Bodenwelle 3 MHz-100 MHz; Ultraschall 20kHz-500kHz.
Stromversorgung: 3,7 V, eingebauter Akku;
Empfindlichkeit: ≥ 40 dB.
Linearitätsfehler: ≤ 20 %.
Messbereich: 0 ~ 60 dB.
Auflösung: 0,1 dB.

3.2 Drahtloser passiver Temperatursensor

I. Temperatursensor mit Spannungsversorgung

Dieser Temperatursensor nutzt das Prinzip der Spannungsinduktion zur Stromgewinnung. Es ist in den Isolierstopfen des Ringhauptgerät-Zubehörs eingebaut und steht in direktem und engem Kontakt mit dem Heizpunkt, sodass es die Temperatur des Heizpunkts genau wiedergeben kann.

Parameter des Temperatursensors
Temperaturmessbereich	-30℃~135℃
Genauigkeit der Temperaturmessung	± (Standardwert × 1 % + 1 ℃)
Auflösung	0．1℃
Sensorgröße	Eingebaut in einen Isolierstecker
Stromversorgung	Induktive Stromversorgung, keine Batterie erforderlich, CT
Messzyklus	Anfängliche Einschaltzeit weniger als 20 Minuten, Messzyklus weniger als 3 Minuten
RF-Standard	2,4 GHz
Übertragungsentfernung:	100 Mio. (offene Umgebung)
Hochspannungsimpuls	15 kV ± 10 mal
Spannungsbeständig	15 kV/3 Min., normal
Teilentladung	15 kV, weniger als 10 Stück

II. Temperatursensor zur Stromerzeugung im Soft-CT-Scan

Parameter des speisenden Temperatursensors für Soft-CT
Temperaturmessbereich	-20℃~125℃
Genauigkeit der Temperaturmessung	± (Standardwert × 1 % + 1℃)
Auflösung	0,1℃
Stromversorgungsmethode	Die Stromversorgung erfolgt über die Strommessung, sodass keine Batterien erforderlich sind.
Mindestbetriebsstrom	3A
Funkfrequenzstandards	2,4 GHz

3.3 Digitaler Stromsensor

Messbereich des digitalen Stromsensors DCT-100: 1 mA bis 2000 mA
Genauigkeit: ± (1 % Standardwert + 0,1 mA)

4 Ausrüstungsfotos

Für weitere Informationen zu diesem Produkt laden Sie bitte die Broschüre hier herunter oder wenden Sie sich direkt an Britop.
Kontaktinformationen:
Für den internationalen Verkauf wenden Sie sich bitte an:
Qingdao Britop International Trading Co., Ltd.
Webseite: https://qdbritop.com
Kontakt: Bright Meng
E-Mail: britop@qdbritop.com
Tel. (Wechat): +8613811458455

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