Разъяснение основных показателей мониторинга частичных разрядов трансформаторов: частота дискретизации, количество каналов и чувствительность

• частота дискретизации: определяет, сигналы локальных разрядов какого диапазона частот может улавливать система. Чем выше частота дискретизации, тем полнее воспроизводится форма импульса и тем точнее распознавание типа разряда
• Количество каналов: Определяет, сколько датчиков может быть подключено к системе одновременно. Чем больше количество каналов, тем полнее охват и масштаб мониторинга, однако это также увеличивает сложность и стоимость системы
• Чувствительность/динамический диапазон: Определяет, насколько слабые сигналы локальных разрядов может уловить система. Высокая чувствительность позволяет обнаруживать слабые разряды на ранней стадии, но также может привести к увеличению уровня фоновых помех.
• возможность защиты от помех: Степень сложности электромагнитной обстановки на месте непосредственно влияет на точность мониторинга локальных разрядов. Эффективные алгоритмы цифровой фильтрации и распознавания образов являются ключом к снижению частоты ложных срабатываний

1. Система ключевых показателей

2. Частота дискретизации — основа целостности сигнала

Время нарастания импульса локального разряда обычно составляет порядка наносекунд, поэтому для регистрации полной формы импульса необходима достаточно высокая частота дискретизации. Согласно основным принципам обработки сигналов, чтобы избежать частотного наложения, частота дискретизации должна быть как минимум в два раза выше максимальной частоты сигнала. В случае высокочастотных сигналов локального разряда это требует от системы высокой способности дискретизации.

Высокая частота дискретизации позволяет не только фиксировать более полную информацию о форме сигнала, но и обеспечивает более точное временное разделение различных импульсов локальных разрядов, что имеет решающее значение в сложных ситуациях, когда одновременно присутствуют несколько источников разрядов. Форма импульса содержит информацию, характеризующую тип разряда, и чем полнее она зафиксирована, тем надежнее будет идентификация типа.

3. Количество каналов — определяющий фактор зоны покрытия

3.1 4-канальная конфигурация

Конфигурация с 4 каналами является наиболее распространённой и позволяет подключать одновременно 4 датчика. Типичная схема: 2 ультразвуковых датчика (расположенных в разных точках трансформатора для определения местоположения) + 2 высокочастотных токовых датчика (по одному на заземляющий провод сердечника и заземляющий провод зажима). Такая конфигурация удовлетворяет требованиям большинства магистральных трансформаторов напряжением 110 кВ.

3.2 6-канальная конфигурация

6-канальная конфигурация обеспечивает более высокую плотность мониторинга. На базе 4-канальной конфигурации можно добавить УВЧ-датчики или дополнительные ультразвуковые датчики, что позволяет добиться более точного определения местоположения и многомерного охвата. Подходит для крупных трансформаторов или ситуаций, требующих высокой точности определения местоположения частичных разрядов.

3.3 Синхронность каналов

Точность синхронизации сбора данных между каналами — это параметр, который легко упустить из виду, но который имеет решающее значение. Если между каналами существует отклонение в синхронизации на уровне микросекунд, алгоритм определения местоположения разряда, основанный на разнице во времени прибытия сигналов, будет давать значительную погрешность. При выборе оборудования необходимо убедиться, что тактовые генераторы всех каналов системы синхронизированы.

4. Динамический диапазон и чувствительность

Динамический диапазон определяет способность системы обрабатывать сигналы при одновременном наличии как слабых, так и сильных сигналов. В системах мониторинга локальных разрядов диапазон интенсивности сигналов очень широк — от слабых разрядов в несколько пикокулонов на ранних стадиях неисправности до сильных разрядов на поздних стадиях развития неисправности, которые зачастую различаются на несколько порядков. Широкий динамический диапазон гарантирует, что система не упустит слабые сигналы, присутствующие одновременно, из-за насыщения сильными сигналами.

Что касается чувствительности, то высокочастотные датчики тока, как правило, обладают наибольшей чувствительностью и способны регистрировать слабые импульсные токи в заземляющей цепи; чувствительность ультразвуковых датчиков в значительной степени зависит от места установки и пути распространения сигнала: они чувствительны к разрядам на близком расстоянии, но при этом наблюдается заметное затухание сигнала на больших расстояниях.

5. часто задаваемые вопросы

5.1 Вопрос: Чем выше частота дискретизации, тем лучше? Есть ли верхний предел?

Ответ: С технической точки зрения, чем выше частота дискретизации, тем лучше, однако на практике необходимо учитывать возможности обработки данных и объем памяти. Слишком высокая частота дискретизации приводит к образованию огромных объемов данных, что предъявляет более высокие требования к пропускной способности канала связи и объему памяти. Достаточно выбрать умеренную частоту дискретизации, обеспечивающую захват импульсов частичных разрядов, и нет необходимости стремиться к максимальным показателям.

5.2 Вопрос: Существует ли большая разница между 4-канальными и 6-канальными устройствами при практическом использовании?

Ответ: Для трансформаторов стандартных размеров напряжением 110 кВ обычно достаточно 4 каналов. Для крупных трансформаторов напряжением 220 кВ и выше 6 каналов обеспечивают более полный охват мониторинга и более точное определение места разряда. В случае сомнений рекомендуется проконсультироваться с поставщиком для оценки необходимого количества каналов с учетом конкретной модели и размеров трансформатора.

5.3 Вопрос: Чем выше чувствительность, тем больше ложных срабатываний?

Ответ: Такая вероятность существует. Слишком высокая чувствительность усиливает фоновые шумы и внешние помехи. Решением этой проблемы является перекрестная проверка с использованием нескольких датчиков — сигнал тревоги срабатывает только в том случае, если сигнал одновременно регистрируется двумя или более датчиками, что позволяет значительно снизить количество ложных срабатываний, вызванных высокой чувствительностью отдельного датчика. Хорошая система способна обеспечить баланс между чувствительностью и устойчивостью к помехам.

5.4 Вопрос: Почему динамический диапазон так важен?

Ответ: Внутри трансформатора могут одновременно происходить разряды разных типов — как слабые внутренние разряды, так и сильные разряды в воздухе. Если динамический диапазон недостаточен, сильные сигналы приведут к насыщению детектора, что заглушит одновременно присутствующие слабые сигналы и приведет к пропуску сигналов. Широкий динамический диапазон гарантирует точное улавливание сигналов как большой, так и малой амплитуды.

5.5 Вопрос: Почему показатели в таблице параметров отличаются от фактических результатов на месте?

Ответ: Показатели, указанные в таблице технических характеристик, обычно измеряются в идеальных лабораторных условиях. Такие факторы, как электромагнитные помехи, перепады температуры и ограничения по месту установки, в той или иной степени влияют на реальные эксплуатационные характеристики. При оценке производительности системы следует обращать внимание не только на технические характеристики, но и на реальные примеры эксплуатации в аналогичных условиях.

6. Резюме параметрической оценки

6.1 Частота дискретизации обеспечивает регистрацию полной формы сигнала; для сценариев с высокочастотными разрядами следует отдавать предпочтение системам с высокой частотой дискретизации.

6.2 Количество каналов соответствует количеству датчиков и зоне мониторинга; 4 канала удовлетворяют основным потребностям.

6.3 Динамический диапазон и чувствительность совместно определяют способность улавливать слабые сигналы, при этом широкий динамический диапазон имеет большее значение, чем просто высокая чувствительность.

Отказ от ответственности: Содержание этой статьи предназначено только для технического обмена и ссылок, и не является какой-либо формой обязательств по закупкам или предложением контракта. Технические параметры, конфигурация и цена продукта определяются фактическим контрактом и техническим соглашением. Технические данные и примеры, приведенные в данной статье, взяты из публичной информации и инженерной практики, если они обновляются без уведомления.

Нужна помощь в оценке параметров и выборе системы мониторинга частичных разрядов трансформаторов? Обращайтесь в компанию «Иннотунда» для получения профессионального решения. Горячая линия: 13959168359 (также в WeChat).