1 Giới thiệu sản phẩm

Hệ thống này giám sát toàn diện các thông số trạng thái của thiết bị đóng cắt mạng phân phối và các thiết bị mạch vòng.

1) Giám sát phóng điện cục bộ,

2) Theo dõi nhiệt độ và

3) Theo dõi dòng rò của dây được che chắn.

Hệ thống này sử dụng công nghệ phát hiện phóng điện một phần sóng mặt đất nhất thời và siêu âm, đồng thời phù hợp để giám sát và cảnh báo theo thời gian thực về tín hiệu phóng điện cục bộ trong các thiết bị chính dạng vòng và hộp công tắc ngoài trời. Nó có độ nhạy cao, hiệu suất chống nhiễu mạnh mẽ và nhiều phương thức liên lạc.

Hệ thống này triển khai các cảm biến phóng điện cục bộ không dây chức năng kép thông minh (AE, TEV) kết hợp với các thiết bị thu thập dữ liệu để giám sát tín hiệu phóng điện cục bộ trong tủ trong quá trình vận hành theo thời gian thực. Bằng cách đặt ngưỡng kiểm tra, thực hiện phân tích phổ và hiển thị biểu đồ, người dùng có thể dễ dàng xác định xem thiết bị có phóng điện cục bộ hay không. Dựa trên xu hướng dài hạn của mình, nó có thể phát hiện các lỗi tiềm ẩn sớm hơn, chuyển phương pháp phát hiện thụ động trước đây thành phương pháp “phòng thủ” chủ động. ” giám sát. Điều này làm cho các sản phẩm thiết bị đóng cắt an toàn hơn và đáng tin cậy hơn, đồng thời cũng bổ sung thêm những điểm nổi bật về công nghệ mới cho sản phẩm.

Thiết bị giám sát trực tuyến phóng điện cục bộ chủ yếu bao gồm cảm biến không dây kép siêu âm đầu cuối (AE) và sóng đất nhất thời (TEV), thiết bị thu thập phóng điện cục bộ, cổng thông minh không dây và phần mềm hệ thống phân tích phóng điện cục bộ trực tuyến. Cảm biến thu tín hiệu phóng điện một phần không dây phía trước được lắp đặt bên trong tủ bằng lực hút từ tính. Bản thân cảm biến thông minh không dây có chức năng lọc, khuếch đại và chuyển đổi tương tự sang kỹ thuật số, có thể lọc, giảm nhiễu và khuếch đại tín hiệu được ghép nối với cảm biến, thu được tín hiệu phóng điện sóng mặt đất nhất thời và tín hiệu phóng siêu âm được ghép nối bởi cảm biến, thu được tín hiệu phóng điện một phần thông qua thiết bị thu không dây và gửi đến máy chủ để xử lý.

Thiết bị thu thập phóng điện một phần phân phối điện (thiết bị chính) sử dụng LORA để… Hệ thống giao tiếp với các cảm biến phóng điện cục bộ (PD) thông qua nhiều phương thức giao tiếp khác nhau. Dữ liệu được thu thập được tổng hợp thông qua điện toán biên và sau đó được truyền đến cổng thông minh phân phối điện. Nó sở hữu khả năng tính toán biên PD và lưu trữ dữ liệu. Quá trình xử lý dữ liệu PD được chuyển sang biên, giảm tải truyền tải và xử lý trên máy chủ, cho phép xử lý theo thời gian thực cục bộ và cải thiện thời gian phản hồi tại chỗ. Ngay cả sau khi mất mạng, nó vẫn có thể tiếp tục hoạt động bình thường, giám sát, lưu trữ và tính toán dữ liệu PD tại chỗ. Sau khi mạng được khôi phục, dữ liệu được lưu trong bộ nhớ đệm có thể được đồng bộ hóa với máy chủ đám mây, đảm bảo tính toàn vẹn của thông tin.

Ngoài việc giám sát phóng điện cục bộ, hệ thống này còn có thể giám sát nhiệt độ của phích cắm trong các thiết bị chính vòng và các đầu nối loại T trong thiết bị đóng cắt.

Để theo dõi nhiệt độ phích cắm của thiết bị chính dạng vòng, hệ thống này sử dụng cảm biến nhiệt độ không dây thụ động được cung cấp bởi điện trường cao áp. Cảm biến này không cần pin tích hợp, không cần nguồn điện bên ngoài và không cần dây dẫn. Nó cung cấp năng lượng cho chip bằng điện trường 10kV và dữ liệu nhiệt độ được theo dõi được truyền không dây.

Đầu nối loại T trong thiết bị đóng cắt, hệ thống này sử dụng cảm biến nhiệt độ không dây thụ động được hỗ trợ bởi cảm biến dòng điện. Cảm biến này không yêu cầu pin tích hợp hoặc nguồn điện bên ngoài. Khi dòng điện dẫn trên 3A, nó cấp nguồn cho chip bằng cách cảm nhận dòng điện (dòng điện dẫn ≥ 3A) và dữ liệu nhiệt độ được theo dõi sẽ được truyền không dây.

Ngoài giám sát phóng điện cục bộ và giám sát nhiệt độ, hệ thống này còn có thể giám sát dòng điện rò rỉ của dây nối đất bảo vệ cáp của các thiết bị chính vòng, tủ chuyển mạch và trạm biến áp.

Do dòng điện che chắn quá nhỏ nên việc giám sát khó khăn nên không thể sử dụng máy biến dòng loại hở; chỉ có thể sử dụng máy biến dòng loại kín. Hơn nữa, phải áp dụng phương pháp số hóa cục bộ, thêm mạch thu thập dữ liệu bao gồm bộ vi điều khiển, bộ chuyển đổi AD và các mạch điện tử khác vào máy biến dòng để thu tín hiệu dòng điện yếu, xử lý nó bằng thuật toán FFT và sau đó truyền nó qua bus dữ liệu.

1.1 Phạm vi áp dụng

Hệ thống này có thể áp dụng để giám sát phóng điện cục bộ, giám sát nhiệt độ và giám sát dòng rò của các thiết bị chính vòng, thiết bị đóng cắt, trạm biến áp trang trại gió, trạm biến áp quang điện và thiết bị cao áp bên trong của chúng ở cấp điện áp từ 10KV trở lên.

1.2 Môi trường sử dụng

1) Độ cao: Dưới 4500M.

2) Nhiệt độ môi trường: -40oC ～ + 80oC.

1.3 Tính năng sản phẩm

Bố cục phân tán, khả năng mở rộng cao

Hệ thống giám sát cách bố trí mạng của các thiết bị đầu cuối. Khi thêm hoặc xóa các thiết bị đầu cuối trên bố cục hiện có, hệ thống sẽ tự động xác định và định cấu hình chúng mà không cần bất kỳ cài đặt bổ sung nào.

Giám sát thời gian thực

Hệ thống ghi lại dữ liệu thời gian thực từ mỗi nút giám sát và chu trình giám sát có thể được thiết lập linh hoạt.

Cảnh báo kịp thời

Khi một nút phát hiện ổ đĩa cục bộ bất thường, nó sẽ nhanh chóng báo cáo cho máy chủ giám sát. Phần mềm máy chủ sẽ ghi lại các thông tin cần thiết và đưa ra cảnh báo.

Chống va đập

Nó có thể chịu được tác động phóng điện 600KV mà không làm hỏng thiết bị đầu cuối hoặc mất dữ liệu.

Chống nhiễu

Nó sở hữu công nghệ phân tích tín hiệu miền thời gian và miền tần số, có thể tách tín hiệu nhiễu và tín hiệu phóng điện một phần một cách hiệu quả, đồng thời tránh nhiễu ở đầu nguồn của thiết bị một cách hiệu quả.

Đường truyền ổn định

Với sự trợ giúp của mạng di động mạnh mẽ, dữ liệu có thể được truyền trực tiếp đến máy chủ với hiệu suất truyền tải đáng tin cậy và độ trễ mạng thấp.

Bảo mật truy cập tốt

Kết nối hệ thống không ảnh hưởng đến hiệu suất bịt kín và cách điện của thiết bị đóng cắt, cũng như không ảnh hưởng đến hoạt động an toàn của thiết bị.

9) Xếp hạng EMC

Miễn nhiễm phóng tĩnh điện: Cấp 4

Miễn dịch điện nhanh thoáng qua/số lượng lớn: Cấp 4; Khả năng miễn dịch tăng vọt (xung động): Cấp 4

Miễn nhiễm từ trường tần số điện: Cấp 5

2 Nguyên lý đo lường và thành phần phần cứng

2.1 Nguyên lý đo phóng điện cục bộ

Khi thiết bị đóng cắt điện áp cao và các thiết bị điện áp cao bên trong của nó (như PT, CT, thanh cái, khớp nối cáp, v.v.) bị phóng điện một phần do lỗi cách điện, quá trình phóng điện một phần thường đi kèm với các hiện tượng vật lý hoặc hóa học và các quá trình tương ứng như dòng xung, sóng điện từ, siêu âm, ánh sáng, ozon và nhiệt. Khi chúng tôi kiểm tra, siêu âm và TEV là những chỉ số phát hiện chính.

Kỹ thuật giám sát phóng điện cục bộ bao gồm phương pháp siêu âm và phương pháp TEV.

Phương pháp siêu âm sử dụng cảm biến siêu âm để nhận tín hiệu siêu âm phát ra từ phóng điện cục bộ (PD) làm cơ sở để phát hiện PD. Dải tần phát hiện thường là 20kHz đến 100kHz. Ưu điểm lớn nhất của phương pháp siêu âm là sử dụng siêu âm làm tín hiệu giám sát, tránh các nhiễu điện từ khác nhau tại vị trí giám sát PD, do đó được ứng dụng rộng rãi. Phát hiện siêu âm có nguồn gốc từ những năm 1940, nhưng nó không được áp dụng rộng rãi do độ nhạy của cảm biến thấp. Với những tiến bộ trong công nghệ phát âm, độ nhạy của đầu dò siêu âm đã được cải thiện đáng kể và nhờ sự phát triển nhanh chóng của mạch tích hợp và công nghệ xử lý tín hiệu, phương pháp siêu âm đã trở lại phổ biến. Hiện nay, phương pháp siêu âm đã trở thành một phương pháp quan trọng để phát hiện PD.
1. Phương pháp TEV là một phương pháp phát hiện phóng điện cục bộ mới, ngày càng được sử dụng nhiều trong các thiết bị đóng cắt điện áp cao. Khi xảy ra hiện tượng phóng điện cục bộ trong tủ điện, sóng điện từ được tạo ra sẽ truyền ra ngoài từ điểm phóng điện. Do kết cấu kim loại của tủ điện không liên tục nên không thể che chắn hoàn toàn sóng điện từ. Những sóng này truyền qua các khe hở trong vỏ thiết bị đóng cắt, các đầu cách điện của cáp và các bộ phận kim loại không liên tục khác ra bên ngoài lớp vỏ bảo vệ kim loại của thiết bị đóng cắt. Khi sóng điện từ chạm tới bề mặt bên ngoài của vỏ kim loại, một điện áp ngắn chạm đất sẽ được tạo ra, gọi là điện áp nối đất tức thời. Thời gian tăng của điện áp nối đất tức thời chỉ vài nano giây và biến mất nhanh chóng. Trong các ứng dụng thực tế, cảm biến TEV được đặt trên thành trong của tủ thiết bị đóng cắt, với dải tần phát hiện từ 3 MHz đến 100 MHz. Phương pháp TEV có độ nhạy cao đối với sự phóng điện bên trong.

Hệ thống áp dụng phương pháp thiết kế mô-đun, sử dụng cảm biến sóng đất và cảm biến siêu âm để phát hiện lỗi bên trong thân thiết bị đóng cắt.

Hệ thống phát hiện tín hiệu sóng đất thoáng qua và tín hiệu siêu âm. Các tín hiệu tương tự của tín hiệu sóng đất nhất thời và tín hiệu siêu âm được lọc, khuếch đại và chuyển đổi từ analog sang kỹ thuật số bằng mạch phát hiện. Sau khi lọc kỹ thuật số bậc cao, tín hiệu được bộ xử lý truyền đến bộ chuyển tiếp dữ liệu không dây thông qua tín hiệu không dây, sau đó được truyền đến phần phụ trợ thông qua các giao diện truyền thông khác nhau.

Mỗi bộ dữ liệu phóng điện cục bộ do thiết bị thu thập được gắn nhãn với các thông số thời gian tương ứng dựa trên việc tín hiệu dấu thời gian hay tín hiệu pha được đưa vào. Sau khi được xử lý bằng thuật toán, dữ liệu trước tiên được lưu trữ cục bộ, sau đó được gửi đến máy chủ theo hướng dẫn của phần mềm phía máy chủ. Điều này đảm bảo tính chất hệ thống của dữ liệu, không bỏ sót các tín hiệu đặc trưng như tín hiệu phóng điện cục bộ và không gây tắc nghẽn liên lạc.

Thiết bị tính toán các giá trị đỉnh và hiệu dụng của tín hiệu phóng điện cục bộ cho từng chu kỳ đo do hệ thống đặt ra, thêm dấu thời gian và truyền nó đến phần mềm máy chủ.

I. Kiểm tra siêu âm

Dựa trên nguyên lý phát xạ âm thanh (AE), cảm biến siêu âm được sử dụng để thu thập các tín hiệu siêu âm phát ra trong quá trình phóng điện cục bộ của thiết bị điện. Sóng âm do thiết bị điện tạo ra trong quá trình phóng điện có phổ tần số rộng, từ hàng chục Hz. Tai người có thể nghe được tín hiệu có tần số lên đến vài MHz và dưới 20 kHz, trong khi tín hiệu siêu âm có tần số cao hơn mức này chỉ có thể được nhận bằng cảm biến siêu âm. Bằng cách phát hiện biên độ, pha, tần số, nhiễu, v.v. của tín hiệu âm thanh, cũng như mối quan hệ của nó với điện áp vận hành (ứng dụng), dựa trên mối quan hệ giữa năng lượng được giải phóng bởi sự phóng điện và năng lượng âm thanh, mức độ và vị trí của các khuyết tật cách điện trong thiết bị điện như thiết bị đóng cắt có thể được phản ánh một cách hiệu quả.

Nguyên lý kiểm tra siêu âm được thể hiện trên hình 2.1.

Hình 2.1 Nguyên lý phát hiện siêu âm (AE)

II. Phát hiện sóng đất thoáng qua

Giám sát phóng điện cục bộ sóng đất nhất thời dựa trên dải tần 3-100 MHz, dải tần này hiếm khi được phát ra bởi các thiết bị điện thông thường. Các sự kiện cơ bản của tín hiệu điện từ thoáng qua. Khi xảy ra hiện tượng phóng điện cục bộ bên trong thiết bị chuyển mạch, sóng điện từ sẽ được tạo ra. Những sóng điện từ này chỉ có thể truyền ra ngoài qua các kênh giữa vỏ kim loại của tủ công tắc. Các kênh này có thể là các khoảng trống, miếng đệm hoặc các bộ phận cách điện khác giữa vỏ kim loại. Khi có sóng điện từ. (TEV) được tạo ra đồng thời trên vỏ kim loại của tủ công tắc, có thể đo được bằng cảm biến đặt trên vỏ kim loại.

Nguyên lý phát hiện sóng đất nhất thời được thể hiện trên hình 2.2.

Hình 2.2 Sơ đồ chính phát hiện sóng đất thoáng qua (TEV)

2.2 Nguyên lý đo nhiệt độ

I. Nguyên lý trích nguồn cảm ứng điện trường cao áp

Hình 2.3 Sơ đồ nguyên lý khai thác năng lượng không gian điện trường

Cảm biến này được cung cấp năng lượng bởi cảm ứng điện trường cao áp. Phương pháp trích xuất năng lượng này khác với phương pháp trích xuất năng lượng CT cảm biến dòng điện. CT cảm biến dòng điện yêu cầu dòng điện trong đường dây lấy điện; nếu không có dòng điện hoặc dòng điện quá thấp thì không thể rút nguồn và thiết bị không thể hoạt động. Khai thác năng lượng cảm ứng điện trường cao áp không cần dòng điện; chỉ cần một điện áp cao. Nguyên lý làm việc của nó được thể hiện trên hình 2.3.

II. Nguyên lý khai thác năng lượng cảm ứng hiện tại

Thiết bị thu năng lượng cảm ứng hiện tại bao gồm hai phần: máy biến áp thu năng lượng và mô-đun năng lượng thu năng lượng. Nguyên lý làm việc của nó được thể hiện trên hình 2.4.

Hình 2.4 Sơ đồ nguyên lý trích nguồn cảm ứng dòng điện

Thiết bị này lấy năng lượng điện từ đường dây truyền tải thông qua máy biến áp thu năng lượng, sau đó đưa năng lượng vào mô-đun nguồn thu năng lượng. Mô-đun năng lượng thu hoạch năng lượng sẽ chỉnh lưu và lọc năng lượng, đồng thời đạt được đầu ra riêng biệt và được điều chỉnh. Mô-đun năng lượng thu hoạch năng lượng chứa mạch bảo vệ và điều chỉnh trích xuất năng lượng, có thể điều chỉnh và giới hạn năng lượng điện đầu vào cho mô-đun trong thời gian thực, hấp thụ dòng điện lớn tức thời và đảm bảo rằng mô-đun vẫn có thể tạo ra điện áp ổn định khi dòng điện trong đường truyền không ổn định.

2.3 Nguyên lý đo dòng rò

3 thành phần phần cứng

3.1 Thiết bị thu phóng điện cục bộ

I. Chức năng cơ bản của thiết bị thu phóng điện cục bộ

Nó có chức năng lưu và xuất dữ liệu phát hiện.
Nó có chức năng tự kiểm tra và khả năng tải tín hiệu tự kiểm tra lên thiết bị đầu cuối giám sát.
Giao diện upload với cổng thông minh hỗ trợ không dây hoặc RS485. Giao diện, hỗ trợ Modbus. Giao thức truyền thông có thể tải các tín hiệu cảnh báo như dữ liệu giám sát, hiện tượng phóng điện cục bộ bất thường và sơ đồ phổ lên thiết bị đầu cuối giám sát theo các giao thức chuẩn.
Thiết kế thân máy hoàn toàn bằng nhôm cải thiện hiệu quả tản nhiệt một cách hiệu quả.
Khối đầu cuối nguồn điện DC tùy chọn có thể được kết nối với dây linh hoạt nhiều sợi 1 mm.
Sản phẩm hoạt động ổn định và có tuổi thọ sử dụng không dưới 10 năm trong điều kiện bình thường.
gắn đường ray và gắn tường, để phù hợp với các môi trường ứng dụng khác nhau.

II. Thông số kỹ thuật của thiết bị thu phóng điện một phần

1) Điện áp nguồn: AC/DC 85-265V, 50Hz/60Hz hoặc DC 24 ～ 48V ± 20%, công suất < 9W.

2) Môi trường làm việc: Nhiệt độ: -40oC ~ 85oC; Độ ẩm: ≤99%.

Đánh giá bảo vệ: IP65.
Phương thức giao tiếp cảm biến: LoRa không dây Thu thập thông tin vô tuyến/siêu âm tạm thời trên mặt đất;
Giao diện truyền thông: Bao gồm RS485, Ethernet và USB. Giao diện truyền thông, v.v.
Kích thước bên ngoài: 153mm × 147mm × 42mm

Cảm biến thông minh 2 trong 1

I. Tổng quan

Cảm biến phóng điện cục bộ được phân loại thành cảm biến siêu âm, cảm biến điện áp nối đất tức thời và cảm biến kết hợp siêu âm/điện áp nối đất tức thời, được cấu hình theo nhu cầu kỹ thuật thực tế.

Sử dụng TEV và AE Nguyên lý phát hiện liên quan đến việc thu thập và xử lý thời gian thực các tín hiệu phóng điện một phần sóng mặt đất nhất thời và tín hiệu siêu âm.
Phương thức liên lạc: LoRa không dây.
Mức độ bảo vệ đạt IP65.
Cảm biến sử dụng một phụ kiện từ tính, cho phép nó được gắn và cố định vào nhiều loại tủ khác nhau. Bề mặt cảm biến bám dính hoàn toàn vào bề mặt của tủ được đo. Cảm biến có răng chống trượt để tránh dịch chuyển sau khi lắp đặt. Cảm biến phải có kích thước nhỏ để giảm thiểu không gian chiếm dụng trong tủ sau khi lắp đặt.
Sản phẩm hoạt động ổn định và có tuổi thọ sử dụng không dưới 10 năm trong điều kiện bình thường.

Cảm biến chế độ kép siêu âm/điện áp mặt đất thoáng qua không dây

II. Thông số kỹ thuật của cảm biến điện từ mặt đất / siêu âm

Khả năng chịu nhiệt độ và độ ẩm: 40oC± 2oC và 90%RH ± 3%RH, 24h; Nhiệt độ môi trường hoạt động: -40oC ~ 85oC; Độ ẩm: ≤99%.
Băng thông tần số: sóng đất 3 MHz-100 MHz; siêu âm 20kHz-500kHz.
Nguồn điện: 3.7V, pin tích hợp;
Độ nhạy: ≥ 40dB.
Sai số tuyến tính: 20%.
Phạm vi đo: 0 ~ 60dB.
Độ phân giải: 0,1dB.

3.2 Cảm biến nhiệt độ thụ động không dây

I. Cảm biến nhiệt độ được cấp nguồn bằng cảm biến điện áp

Cảm biến nhiệt độ này sử dụng nguyên lý cảm ứng điện áp để lấy năng lượng. Nó được tích hợp vào phích cắm cách điện của phụ kiện bộ phận chính dạng vòng và tiếp xúc trực tiếp và chặt chẽ với điểm làm nóng, do đó nó có thể phản ánh chính xác nhiệt độ của điểm làm nóng.

Thông số cảm biến nhiệt độ
Phạm vi đo nhiệt độ	-30oC～135oC
Độ chính xác đo nhiệt độ	± (Số đọc tiêu chuẩn × 1% + 1oC)
Nghị quyết	0．1oC
Kích thước cảm biến	Được xây dựng trong một phích cắm cách điện
Nguồn điện	Nguồn điện cảm ứng, không cần pin, CT
Chu kỳ đo lường	Thời gian bật nguồn lần đầu dưới 20 phút, chu kỳ đo dưới 3 phút
Tiêu chuẩn RF	2.4GHz
Khoảng cách truyền:	100M（môi trường mở）
Xung điện áp cao	15kV ± 10 lần
Chịu được điện áp	15kV/3 phút, bình thường
Xả một phần	15kV, dưới 10pc

II. Cảm biến nhiệt độ để phát điện trong chụp CT mềm

Các thông số của cảm biến nhiệt độ cấp nguồn cho CT mềm
Phạm vi đo nhiệt độ	-20oC～125oC
Độ chính xác đo nhiệt độ	± (số đọc tiêu chuẩn × 1% + 1oC)
Nghị quyết	0,1oC
Phương pháp cung cấp điện	Nguồn điện được lấy từ cảm biến dòng điện, loại bỏ nhu cầu sử dụng pin.
Dòng điện hoạt động tối thiểu	3A
Tiêu chuẩn tần số vô tuyến	2.4GHz