بخشی از مقاله
چکیده - پایش بهنگام تجهیزات سیستم قدرت به ویژه عایقی آنها، به منظور جلوگیری از خروجیهای ناگهانی اهمیت زیادی دارد چرا که عمده خرابیهای ایجاد شده در این تجهیزات به دلیل خراب شدن عایق آنها بروز کرده است. به منظور بررسی وضعیت عایقی این تجهیزات سیگنال-های تخلیه جزئی استفاده میشوند که با کاهش استقامت عایق، دامنه این سیگنالها بیشتر شده و میتوان با آشکارسازی آنها در هر لحظه از زمان وضعیت عایقی را پایش نمود.
در پایش بهنگام عایقی تجهیزات سیستم قدرت، نویزهای مختلف با سیگنالهای تخلیه جزئی تداخل نموده و آشکارسازی آنها را با مشکل مواجه میسازند و لذا جداسازی این نویزها اهمیت زیادی دارد. به همین دلیل در این مقاله یک روش جدید بر اساس فاصله باتاچاریا به منظور جداسازی نویز از سیگنال تخلیه جزئی پیشنهاد شده است. به منظور بررسی این روش، به سیگنالهای تخلیه جزئی ایجاد شده در کابلهای پلیاتیلن با پیوند عرضی XLPE - - ، نویزهای با دامنه زیاد اضافه شده است. سپس توسط این روش جداسازی نویز صورت گرفته و سیگنال تخلیه جزئی اولیه بازسازی میگردد. نتایج بدست آمده نشان میدهد این روش به طور موفقیت آمیزی نویزهای مختلف را از سیگنال تخلیه جزئی حذف و سیگنال اصلی تخلیه را بازسازی نموده است.
-1 مقدمه
روشهای مبتنی بر بازرسیهای دورهای و انجام فرایندهای تعمیرات و نگهداری نمیتواند مانع از بروز خرابیهای ناگهانی شوند. چرا که ممکن است این خرابیها در فاصله زمانی مابین بازرسیها اتفاق بیفتند. از طرف دیگر در سالهای اخیر برای مصرفکنندگان، مقوله کیفیت توان الکتریکی اهمیت زیادی پیدا کرده است و بروز قطعیهای مکرر و تداوم زمان قطعی برای آنها قابل قبول نمیباشد. به همین منظور شرکتهای برق و صاحبان صنایع به منظور آگاهی از وضعیت تجهیزات خود و جلوگیری از بروز خرابیهای ناگهانی به صورت بهنگام تجهیزات را پایش می-کنند.
در سیستم قدرت، تجهیزات فشار قوی شامل کابلها، ترانسفورماتورها، سوئیچگیرها و ماشینهای گردان از مهمترین و گران قیمتترین تجهیزاتی هستند که بایستی به طور پیوسته مورد اریابی قرار گیرند. تجربه نشان داده است که عمده خطاهایی که در تجهیزات فشار قوی ایجاد میشود به دلیل تخریب مواد عایقی آنها بوده است و لذا باید روشهایی به منظور آگاهی از وضعیت عایقی این تجهیزات استفاده شود. [1]
در یک عایق الکتریکی، قبل از بروز تخلیه کامل در ابتدا تخلیه-های جزئی روی میدهند. در صورتی که استقامت عایقی کاهش یابد، این تخلیهها گسترش یافته به شکست عایقی منجر می-شوند.[3-2] بنابراین به منظور جلوگیری از خرابی عایق بایستی تخلیه جزئی به صورت پیوسته در زمان پایش شده و در صورت افزایش آن از یک مقدار مشخص تمهیدات لازم انجام گیرد. مزیت پایش بهنگام تجهیزات این است که روند تغییر کمیتها در طول زمان تعیین شده و با آگاهی از سایر کمیتها نظیر ولتاژ، جریان، رطوبت، دما و غیره تشخیص نوع خطا آسانتر میگردد. اما مشکل پایش بهنگام تخلیه جزئی این است که به دلیل وجود نویزهای مختلف آشکارسازی سیگنال تخلیه جزئی مشکل است؛ چرا که این سیگنال در درون نویزها گم میشود.
به منظور حذف نویز از سیگنال تخلیه جزئی در تجهیزات قدرت، به ویژه کابلها، تاکنون تحقیقات زیادی انجام شده است. در مرجع [4] روشی با استفاده از سنسورهای جهتدار به منظور آشکارسازی سیگنال-های تخلیه جزئی در کابلهای فشارقوی معرفی شده است. این گونه روشها سختافزاری بوده و با استفاده از دو سنسور که یکی سیگنالهای تخلیه و دیگری سیگنالهای تخلیه به همراه نویزها را دریافت میکنند عمل آشکارسازی را انجام میدهد.
فبلتر بالا گذر و تبدیل موجک به منظور آشکارسازی سیگنالهای تخلیه جزئی در کابلهای فشارقوی و حذف نویز از آنها نیز در مراجع مختلف بسیار مورد استفاده قرار گرفته است.[7-5] تبدیل موجک به منظور حذف نویز به دلیل اینکه هر دو فاکتور زمان و فرکانس را تواما باهم دارد میتواند پس از آشکارسازی سیگنال-های تخلیه، در مکانیابی محل وقوع خطا نیز مورد استفاده قرار بگیرد.. در این مقاله برای اولین بار از روش مبتنی بر فاصله باتاچاریا به منظور حذف نویز از سیگنال تخلیه جزئی و تعیین مکان دقیق سیگنالهای تخلیه در محیط نویزی استفاده شده است.
سازماندهی این مقاله به این صورت است که در بخش دوم مدار آشکارساز سیگنال تخلیه جزئی در کابلهای فشار قوی معرفی شده است. در بخش سوم روش پیشنهادی حذف نویز تشریح شده و در بخش چهارم این روش به چند نمونه سیگنال تخلیه جزئی که در آزمایشگاه بصورت عملی ایجاد و با نویزهای مختلف ترکیب شدهاند اعمال شده است. نتیجهگیری مقاله نیز در بخش پنجم آورده شده است..
-2 تخلیه جزئی در کابلهای فشارقوی
زمانی که ولتاژ اعمالی به یک ماده عایقی از استقامت عایقی آن بیشتر باشد پدیده شکست عایقی اتفاق میافتد. به این معنا که ماده خاصیت عایقی خود را از دست داده و هادی جریان الکتریکی میگردد. زمانی که این پدیده در بخش کوچکی از یک عایق اتفاق بیفتد و جریان الکتریکی کل عایق را پل الکتریکی نزند تخلیه جزئی اتفاق افتاده است. در یک کابل XLPE تخلیه-های جزئی میتوانند به دلیل وجود حفرههای حاوی گاز، رطوبت و ناخالصیهای موجود، و سایر عوامل روی دهند. زمانی که تخلیه جزئی اتفاق میافتد به مانند این است که یک المان خازنی کوچک در داخل عایق اتصال کوتاه شود. بنابراین بروز تخلیه جزئی با ایجاد پالسهای جریان همراه بوده که توسط مدارهای آشکارساز بایستی این پالسها اندازهگیری شوند.
مدار مربوط به آشکارسازی سیگنالهای تخلیه جزئی در کابلهای فشار قوی در شکل 1 نشان داده شده است. همانطور که در شکل 1 مشاهده میشود توسط یک ترانسفورماتور جریان با فرکانس بالا - HFCT - که به دور سیمهای شیلد کابل انداخته شده است سیگنال تخلیه جزئی ایجاد شده در کابل آشکارسازی میشود. سیگنال تخلیه جزئی توسط سیم شیلد متصل به زمین به سمت زمین جاری شده و توسط این ترانسفورماتور جریان فرکانس بالا آشکارسازی میشود. از آنجا که این سیگنال به همراه نویزهای مختلف می-باشد به یک رایانه منتقل شده تا با حذف نویز، سیگنال تخلیه آشکارسازی گردد.
-3 روش فاصله باتاچاریا
در مراجع [8] و [9] از این روش به منظور تشخیص بیماری صرع و همچنین خوشهبندی سیگنالهای تلفن استفاده شده است. در این مقاله دیدگاه اصلی بدین صورت سازماندهی شده است که در ابتدا یک معیار جهت آشکارسازی سیگنال تخلیه جزئی با استفاده از فاصله باتاچاریا معرفی شده و سپس با استفاده از معیار آشکارسازی به منظور کاهش سطح نویز سیگنال مخلوط شده با نویز استفاده میشود.
