Adakah pemantauan keadaan dalam talian GIS terjejas oleh gangguan elektromagnet?

Jika anda seorang pengendali grid kuasa atau pengurus aset GIS (Gas Insulated Switchgear), anda mungkin telah bergantung pada pemantauan keadaan dalam talian untuk memastikan peralatan kritikal berjalan dengan pasti. Selama bertahun-tahun, kami telah membekalkan penyelesaian pemantauan keadaan dalam talian khusus GIS, dan satu soalan lebih kerap timbul daripada soalan lain:Adakah pemantauan keadaan dalam talian GIS dipengaruhi oleh gangguan elektromagnet (EMI)?Ini adalah kebimbangan yang sah—GIS beroperasi dalam persekitaran voltan tinggi, arus tinggi di mana EMI berada di mana-mana dan data daripada sistem pemantauan ialah talian hayat untuk penyelenggaraan ramalan. Mari kita pecahkan perkara ini, letakkannya dalam cabaran dunia sebenar, dan terangkan cara penyelesaian kami menangani isu ini.

Mula-mula, mari kita tetapkan tempat kejadian: GIS adalah padat, cekap, dan kini terdapat di mana-mana di pencawang, tetapi reka bentuk tertutup dan tertutup logamnya tidak menghilangkan EMI—ia membentuknya. Setiap kali pemutus beroperasi, penangkap lonjakan diaktifkan, atau arus kerosakan terputus, ia menghasilkan denyutan elektromagnet sementara (EMP) yang beralun melalui pencawang. Denyutan ini boleh bocor atau digabungkan ke dalam kabel, penderia dan peranti pemantauan bersebelahan yang membentuk pemantauan keadaan dalam talian GIS. Risikonya bukan hanya bunyi kecil; ia terlepas tanda-tanda awal kegagalan (seperti pelepasan separa) atau makluman palsu yang membazirkan sumber penyelenggaraan.

Sepanjang dekad yang lalu, kami telah bekerja dengan 20+ pelanggan utiliti di seluruh Amerika Utara dan Eropah, dan pasukan kami di tapak telah mendokumentasikan isu pemantauan berkaitan EMI secara langsung. Pemasangan awal sistem pemantauan asas (penderia di luar rak berwayar bersama kabel kuasa) kerap mempunyai 15–20% makluman pelepasan separa positif palsu dalam tiga tahun pertama kami dalam perniagaan. Seorang pelanggan Midwest melaporkan pemantauan kelembapan gas SF6 mereka meningkat sebanyak 30 ppm setiap kali pengubah berdekatan bertukar, memaksa pengendali untuk mengesahkan bacaan secara manual dan bukannya mempercayai data masa nyata. Ketika itulah kami belajar: EMI bukan masalah teori—ia adalah halangan operasi harian untuk pemantauan keadaan dalam talian GIS yang tidak dioptimumkan.

Mari kita dapatkan secara spesifik tentang cara EMI berinteraksi dengan parameter pemantauan GIS biasa. Pertama, pemantauan kualiti gas SF6: SF6 ialah teras penebat dan pelindapkejutan arka bagi GIS, jadi kebocoran, penguraian atau lembapan adalah isyarat kegagalan awal yang kritikal. Penderia SF6 generasi pertama kami menggunakan sambungan berwayar analog yang mengambil EMI mod biasa daripada bar bas pencawang. EMI akan memesongkan bacaan voltan, menjadikannya sukar untuk membezakan hasil sampingan penguraian SF6 sebenar (seperti SO2 atau H2S) daripada bunyi elektrik. Kami kemudiannya mereka bentuk semula penderia ini dengan pemprosesan isyarat pembezaan, kabel pasangan terpiuh terlindung (STP) dan penapis lebar jalur yang ditala untuk menghapuskan frekuensi sementara pencawang (1 kHz–1 MHz, sumber bunyi pensuisan GIS yang paling biasa). Hasilnya? Bacaan SF6 palsu menurun sebanyak 89% dalam ujian pelanggan. Jika anda sedang mencari sistem yang dibina khas yang menyepadukan pengurangan hingar ini, semak kamiSistem Pemantauan Gas Sf6direka secara eksklusif untuk persekitaran GIS.

Seterusnya, pemantauan nyahcas separa (PD)—di sinilah gangguan EMI paling teruk, kerana PD itu sendiri ialah isyarat elektrik kecil (nanoamps, picocoulombs) yang tersembunyi dalam hingar latar belakang voltan tinggi. Kami pernah menyokong pelanggan di Texas di mana sistem pemantauan PD bukan khusus mereka terlepas PD dalaman kritikal dalam ruang GIS 230 kV kerana penderia tidak mengambil kira transien arus kerosakan 50 kA pencawang. Kesalahan itu akhirnya menyebabkan gangguan selama 4 jam, menyebabkan utiliti kehilangan hasil sebanyak $2 juta. Pengalaman itu mendorong kami untuk membina kamiSistem Pemantauan Separa Caj Dalam Talian untuk Gisyang menggunakan dua lapisan penolakan EMI: pertama, transduser arus frekuensi tinggi (HFCT) dengan pelindung logam yang melekat terus pada kepungan dibumikan GIS untuk mengasingkan isyarat PD daripada bunyi luaran. Kedua, algoritma proprietari yang merujuk silang bacaan PD bercap masa dengan log peristiwa pencawang (operasi pemutus, pengaktifan penahan lonjakan) untuk menapis pancang EMI sementara. Dalam ujian susulan dengan pelanggan Texas itu, sistem mengesan PD dalaman 12 bulan sebelum sebarang tanda kegagalan lain, dengan sifar amaran palsu daripada peristiwa penukaran pencawang.

Penangkap lonjakan adalah satu lagi komponen GIS yang kritikal, dan pemantauannya (untuk arus sisa dan arus bocor) juga terdedah kepada EMI. Apabila kilat mengenai pencawang, penahan lonjakan mengalihkan arus, menghasilkan EMI besar yang boleh memesongkan bacaan arus bocor. Kami telah melihat pelanggan menggunakan penderia arus bocor generik yang akan membaca 5x nilai sebenar semasa ribut, yang membawa kepada penggantian penangkap lonjakan yang tidak perlu. kamiPemantauan Penangkap Lonjakansistem menggunakan gegelung Rogowski dengan perisai magnet untuk melemahkan EMI frekuensi kilat, dipasangkan dengan penutup tahan cuaca yang menghalang bunyi RF luaran. Seorang pelanggan di Florida melaporkan bahawa semasa ribut Kategori 2, sistem pemantauan penangkap lonjakan kami mengekalkan ketepatan data 98%, manakala sistem generik utiliti jiran mempunyai 70% kehilangan data. Itulah perbezaan antara reka bentuk tahan EMI dan pembetulan selepas fakta.

Sekarang, anda mungkin tertanya-tanya: adakah terdapat cara untuk menghapuskan kesan EMI sepenuhnya? Jawapan ringkasnya ialah tidak—pencawang akan sentiasa mempunyai bunyi elektrik, tetapi pemantauan keadaan dalam talian GIS moden boleh direka bentuk untuk mengurangkannya dengan berkesan. Kuncinya bukan sekadar membeli sebarang sistem pemantauan; ia memilih satu yang direkauntuk persekitaran GIS, tidak digunakan semula daripada tetapan industri atau voltan rendah.

Mari kita menangani mitos biasa yang kita dengar daripada pengurus aset yang ragu-ragu. Mitos 1: "Pengkabelan gentian optik menghilangkan EMI, jadi saya hanya perlu menjalankan gentian dan bukannya tembaga terlindung." Walaupun gentian kebal kepada EMI elektrik, ia masih boleh menangkap bunyi optik daripada cahaya ambien atau haba pencawang, dan ia lebih mahal untuk dipasang dalam GIS yang dipasang semula (di mana anda perlu menggerudi melalui kandang logam). Pelanggan kami yang mempunyai campuran tembaga terlindung untuk komunikasi sensor dan gentian untuk backhaul mendapat yang terbaik daripada kedua-dua dunia: kos rendah, penolakan hingar tinggi dan data jarak jauh yang boleh dipercayai. Mitos 2: "EMI hanya mempengaruhi sistem berwayar, jadi pemantauan tanpa wayar adalah lebih baik." Sistem wayarles (seperti LoRa atau Wi-Fi) terdedah kepada RF EMI daripada pemancar atau peralatan kawalan pencawang berdekatan, dan paket datanya boleh rosak semasa peristiwa sementara tinggi. Kami telah menguji kedua-dua pilihan wayarles dan berwayar dan mendapati bahawa sistem berwayar dan dikeraskan EMI mempunyai ketersediaan data 12% lebih tinggi dalam persekitaran pencawang, walaupun semasa operasi pensuisan puncak.

Sepanjang lima tahun yang lalu, pangkalan pelanggan kami telah berkembang 35%—kebanyakannya dari mulut ke mulut. Satu utiliti utama di Kanada beralih daripada tiga sistem pemantauan generik yang berbeza kepada suite pemantauan keadaan dalam talian GIS kami yang lengkap, dan melaporkan: "Sebelum ini, kami akan menghabiskan 10 jam seminggu untuk mengesahkan makluman palsu; kini kurang daripada 1 jam, dan kami mengalami kecacatan GIS yang akan menyebabkan gangguan pada musim bunga ini." Itulah hasil sebenar menangani EMI dalam pemantauan: anda mendapat data yang tepat dan boleh diambil tindakan yang membolehkan anda merancang penyelenggaraan, bukan bertindak balas terhadap kegagalan.

Jika anda sedang mengalami isu berkaitan EMI dengan pemantauan keadaan dalam talian GIS anda, atau anda ingin menaik taraf kepada sistem yang dibina untuk persekitaran pencawang hingar tinggi, kami berbesar hati untuk meneliti penyelesaian kami. Pasukan kejuruteraan kami mempunyai pengalaman di tapak dengan pemasangan GIS 110 kV hingga 500 kV, dan kami boleh menyediakan pelan pengurangan hingar tersuai yang disesuaikan dengan susun atur pencawang anda. Sama ada anda memerlukan pemantauan SF6 yang disasarkan, pengesanan PD komprehensif atau penjejakan penahan lonjakan, penyelesaian kami direka bentuk untuk berprestasi walaupun dalam persekitaran yang paling berat EMI. Untuk mengetahui lebih lanjut tentang sistem kami yang dibina khusus, termasuk alat pemantauan gas SF6 dan pelepasan separa kami, semak imbas sumber dalam talian kami atau hubungi pasukan jualan kami untuk membincangkan keperluan khusus anda. Kami di sini untuk membantu anda menukar data pemantauan yang boleh dipercayai kepada peningkatan prestasi grid yang ketara.

Rujukan

1. IEEE Std C37.122.1-2018, "Panduan IEEE untuk Pencawang Bertebat Gas (GIS) untuk Sistem Kuasa Voltan Tinggi"
2. Wang, Y., et al. (2021). "Mitigasi Gangguan Elektromagnet untuk Pemantauan Nyahcas Separa dalam Pencawang GIS." Transaksi IEEE mengenai Penghantaran Kuasa, jld. 36, tidak. 4, hlm. 1897-1905.
3. Kumpulan Kerja Majlis Antarabangsa mengenai Sistem Elektrik Besar (CIGRE) A3.26. (2019). "Pemantauan Keadaan Suis Bertebat Gas: Amalan Terbaik untuk Ketahanan EMI." Brosur CIGRE 762.
4. Biro Piawaian Amerika (ABS). (2022). "Garis Panduan untuk Pemantauan Keadaan Dalam Talian di Pencawang Voltan Tinggi."