AI絕緣預警系統
關鍵詞：企業用電質量 / 公共配電網
AI絕緣預警系統 詳情介紹
一、產品簡介
YTV電纜AI故障預警系統采用超低頻電壓注入方式，周期性在線測量系統內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，避免故障的發生。
二、產品概述
(1)產品原理
電纜AI故障預警系統中的電纜絕緣阻抗在線監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。
電纜絕緣監測柜主控制器通過通訊網絡，在到達預定監測時刻，由上位機發送工作指令，在滿足系統穩定運行條件下，接觸器合閘，超低頻電壓信號經超低頻耦合器耦合至系統母線，待注入電壓信號結束后，接觸器分閘，注入結束。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。注入工作完成后，上位機將通過通訊網絡依次索取緩存在各采集終端的泄漏電流數據，對各線路進行系統性分析判讀。當控制器接收到注入指令后，母線零序電壓超標，系統不具備注入條件，注入取消。
采集終端內的電纜絕緣阻抗在線監測、電纜外絕緣層絕緣監測、電纜護層環流監測采用獨立采集模塊，共用處理平臺，在將數據處理后合并上傳至后臺數據分析中心。后臺數據中心對監測數據進行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，轉換成測量電路的電信號發送給信號采集終端，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，系統數據流如下圖所示：
超聲波和TEV兩種信號通過各前端電路模塊處理，由FPGA完成數字信號的抽取和計算，發送給嵌入式處理器。處理器負責處理這些數字信號，經過頻譜分析，相位糾正，背景噪聲消去等算法，將柜內的局放信號圖譜“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判斷。
存儲系統使用內置的存儲芯片，將一長段時間內的局放值和圖譜存儲在系統中，用于歷史查閱和趨勢對比等。由于絕緣老化破壞所產生的局放信號強度一般都有漸進的過程，因此存儲的歷史數據將對于隱患的趨勢性判斷會有很大的幫助。
產品特點及核心元件
產品特點
該電纜AI故障預警系統是一種集合電纜絕緣阻抗在線監測、電纜外絕緣層絕緣監測、電纜屏蔽層環流監測的電纜故障綜合預警系統，應用于12kV中性點不直接接地系統。
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、結構緊湊。
系統綜合電纜局放監測數據(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據)、絕緣等效電阻監測數據及保存在數據中心的歷史數據，采用AI算法(包括FUZZY矩陣算法等)，系統根據AI計算結果,對于異常情況(包括偶發數據異常，電纜絕緣出現劣化等)系統自動改變監測策略(如加大監測動作頻次等)，并形成電纜運行狀態的最終預警判斷結論。
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，再經過斬波、整流、濾波，電壓電流反饋，由控制單元實現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，構成超低頻電源的一次保護系統，可以在系統發生單相接地故障時，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，依據不同的系統規格，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，對流經電纜屏蔽層的泄露電流實現非侵入測量。
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節的控制系統，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;同時實時監測系統運行情況，一旦出現供電系統故障，中止注入，并在40ms內退出系統。
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