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AI絕緣預警系統(tǒng)

YTV電纜AI故障預警系統(tǒng)采用超低頻電壓注入方式，周期性在線測量系統(tǒng)內(nèi)各條電纜的絕緣等效阻抗，能夠有效繪制出各電纜絕緣變化曲線，結(jié)合高精度的傳感體系及智能化的算法，針對于電纜絕緣故障可以有效的進行預警，避免故障的發(fā)生。

關鍵詞：企業(yè)用電質(zhì)量 / 公共配電網(wǎng)

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AI絕緣預警系統(tǒng) 詳情介紹

　　一、產(chǎn)品簡介

　　YTV電纜AI故障預警系統(tǒng)采用超低頻電壓注入方式，周期性在線測量系統(tǒng)內(nèi)各條電纜的絕緣等效阻抗，能夠有效繪制出各電纜絕緣變化曲線，結(jié)合高精度的傳感體系及智能化的算法，針對于電纜絕緣故障可以有效的進行預警，避免故障的發(fā)生。

　　二、產(chǎn)品概述

　　(1)產(chǎn)品原理

　　電纜AI故障預警系統(tǒng)中的電纜絕緣阻抗在線監(jiān)測運用超低頻注入法，在運行電纜中施加不高于500V的超低頻(0.1Hz)電壓信號，采用絕緣阻抗采集終端測量屏蔽層的微安級泄漏電流，測算出電纜絕緣阻抗。

　　電纜絕緣監(jiān)測柜主控制器通過通訊網(wǎng)絡，在到達預定監(jiān)測時刻，由上位機發(fā)送工作指令，在滿足系統(tǒng)穩(wěn)定運行條件下，接觸器合閘，超低頻電壓信號經(jīng)超低頻耦合器耦合至系統(tǒng)母線，待注入電壓信號結(jié)束后，接觸器分閘，注入結(jié)束。布置于各線路電纜屏蔽層上的絕緣阻抗采集終端也同步接收到工作指令，將注入過程中微安級的超低頻泄漏電流采集入終端緩沖區(qū)。注入工作完成后，上位機將通過通訊網(wǎng)絡依次索取緩存在各采集終端的泄漏電流數(shù)據(jù)，對各線路進行系統(tǒng)性分析判讀。當控制器接收到注入指令后，母線零序電壓超標，系統(tǒng)不具備注入條件，注入取消。

　　采集終端內(nèi)的電纜絕緣阻抗在線監(jiān)測、電纜外絕緣層絕緣監(jiān)測、電纜護層環(huán)流監(jiān)測采用獨立采集模塊，共用處理平臺，在將數(shù)據(jù)處理后合并上傳至后臺數(shù)據(jù)分析中心。后臺數(shù)據(jù)中心對監(jiān)測數(shù)據(jù)進行AI模式識別判斷后提示各線路的電纜故障預警信息。

　　局放模塊由超聲波和暫態(tài)地電壓傳感器，信號采集終端組成。傳感器前端負責采集局放信號，轉(zhuǎn)換成測量電路的電信號發(fā)送給信號采集終端，信號采集終端通過濾波放大等一系列的處理，判斷信號是否為局放脈沖信號，判斷后進行智能化學習并把真實信號通過無線上傳給站端采集平臺，系統(tǒng)數(shù)據(jù)流如下圖所示：

　　超聲波和TEV兩種信號通過各前端電路模塊處理，由FPGA完成數(shù)字信號的抽取和計算，發(fā)送給嵌入式處理器。處理器負責處理這些數(shù)字信號，經(jīng)過頻譜分析，相位糾正，背景噪聲消去等算法，將柜內(nèi)的局放信號圖譜“投放”到檢測軟件上。

　　同步信號模塊，用于從開關柜運行的電信號中提取正確的工頻相位，使得所測得的局放信號能同步此相位，有助于局放圖譜分析和放電性質(zhì)判斷。

　　存儲系統(tǒng)使用內(nèi)置的存儲芯片，將一長段時間內(nèi)的局放值和圖譜存儲在系統(tǒng)中，用于歷史查閱和趨勢對比等。由于絕緣老化破壞所產(chǎn)生的局放信號強度一般都有漸進的過程，因此存儲的歷史數(shù)據(jù)將對于隱患的趨勢性判斷會有很大的幫助。

　　產(chǎn)品特點及核心元件

　　產(chǎn)品特點

　　該電纜AI故障預警系統(tǒng)是一種集合電纜絕緣阻抗在線監(jiān)測、電纜外絕緣層絕緣監(jiān)測、電纜屏蔽層環(huán)流監(jiān)測的電纜故障綜合預警系統(tǒng)，應用于12kV中性點不直接接地系統(tǒng)。

　　采集終端具有較高的采樣精度，以及超寬的電流檢測能力，采集終端由外置低壓電源集中供電，供電與通訊線采用屏蔽電纜，具有較高通訊的抗干擾能力，同時安裝便捷、結(jié)構(gòu)緊湊。

　　系統(tǒng)綜合電纜局放監(jiān)測數(shù)據(jù)(包括高頻脈沖電流傳感器、局放超聲波傳感器、地電波傳感器等邊緣計算數(shù)據(jù))、絕緣等效電阻監(jiān)測數(shù)據(jù)及保存在數(shù)據(jù)中心的歷史數(shù)據(jù)，采用AI算法(包括FUZZY矩陣算法等)，系統(tǒng)根據(jù)AI計算結(jié)果,對于異常情況(包括偶發(fā)數(shù)據(jù)異常，電纜絕緣出現(xiàn)劣化等)系統(tǒng)自動改變監(jiān)測策略(如加大監(jiān)測動作頻次等)，并形成電纜運行狀態(tài)的最終預警判斷結(jié)論。

　　核心元件

　　1、超低頻電源

　　絕緣注入超低頻電源，采用大功率變壓器升壓，再經(jīng)過斬波、整流、濾波，電壓電流反饋，由控制單元實現(xiàn)0.1Hz及以下的超低頻電源輸出，其最大輸出電壓可達700V，最大輸出電流20A。

　　2、超低頻電源保護裝置

　　超低頻電源保護裝置與單相高壓真空接觸器組，構(gòu)成超低頻電源的一次保護系統(tǒng)，可以在系統(tǒng)發(fā)生單相接地故障時，及時旁路超低頻電源所受的一次高壓沖擊，超低頻電源保護裝置可以承受尖峰電壓50KV，依據(jù)不同的系統(tǒng)規(guī)格，有效通過電流最高可達150A(100mS)。

　　3、電纜絕緣采集終端

　　電纜絕緣采集終端具備電纜絕緣超低頻泄露uA級電流、電纜外護層mA級泄流電流、102A量級的電纜屏蔽層接地環(huán)流同時檢測能力，最高采集精度達到1%。電纜絕緣超低頻泄露采用磁通門微磁檢測技術(shù)，對流經(jīng)電纜屏蔽層的泄露電流實現(xiàn)非侵入測量。

　　4、注入耦合器

　　注入耦合器是將低壓超低頻信號疊加到中壓母線上的關鍵部件，超低頻通流能力不小于30A，直流阻抗小于20歐姆，并滿足12kV電壓等級。

　　5、注入主控制器

　　采用32位高性能ARM處理器，并通過Ⅳ級電磁兼容型式試驗。注入主控制器是注入環(huán)節(jié)的控制系統(tǒng)，在接收到管理后臺注入指令后，通過控制高壓接觸器將超低頻電壓信號由注入耦合器疊加到中壓系統(tǒng);同時實時監(jiān)測系統(tǒng)運行情況，一旦出現(xiàn)供電系統(tǒng)故障，中止注入，并在40ms內(nèi)退出系統(tǒng)。

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