Стартовая >> Статьи >> Компьютерная визуализация электромагнитного поля при диагностировании

Компьютерная визуализация электромагнитного поля при диагностировании

Платонов В.В., Быкадоров В.Ф., Климентьев А.М., Иванков Н.С. (Южно-

Российский Государственный Технический Университет, Новочеркасск).
Одним из направлений повышения надежности работы распределительных электрических сетей 6 - 35 кВ является совершенствование методов и технических средств диагностирования повреждений силовых кабельных линий высокого напряжения. Совершенствование методов диагностирования может быть достигнуто за счет увеличения объема получаемой информации при диагностике технических систем. В настоящее время широкое распространение получили методы визуализации диагностических параметров. Визуализация диагностической информации осуществляется с помощью тепловизоров, ЭВМ, специальной фотосъемки, получение изображения „отклика” на поверхности материала на определенное воздействие. Для визуализации магнитного поля (МП) кабельной линии в наибольшей степени удовлетворяет метод визуализации на мониторе мини-ЭВМ. Подобная методика, в частности, может использоваться для отображения на мониторе ЭВМ структуры магнитного поля диагностируемой кабельной линии, что позволяет более детально исследовать линию и более точно указать место повреждения на трассе.
Структура напряженности магнитного поля над трассой кабельной линии в значительной мере уже изучена и ее можно описать следующими формулами /1/:

Где : х, у, z - координаты точки, I - величина тока в кабеле, а - расстояние между жилами, Я - величина шага скрутки, w - коэффициент зависящий от частоты. Следует отметить, что данные формулы справедливы только при рассмотрении МП от синусоидального тока. Математическая

Для получения наиболее полной диагностической информации желательно иметь сведения о пространственной структуре напряженности магнитного поля в аппаратурной реализации. Получение подобной структуры возможно с помощью методики, когда собранная информация от датчиков преобразуется и выводится в виде изображения структуры напряженности магнитного поля на экране дисплея переносной мини-ЭВМ. Для реализации указанной методики, применительно к кабельным линиям, необходимо выполнение определенных условий:

Рис. 1 Рельеф напряженности Ну МП рассчитанного над трассой кабельной линии марки АВВГ - 0.4kB-(3x35-1x16)mm2 при I = 0.5 А, f= 10 кГц, у= 200 мм
модель соответствует условию, когда ось кабеля совпадает с осью z. Структура магнитного поля, полученная при расчете по данным формулам, представлена на рис 1.
построение структуры напряженности магнитного поля ведется для какой-то определенной составляющей напряженности;
правильный выбор параметров датчиков зависит от расчетных условий диагностирования;
устройство сбора и обработки информации должно обеспечивать быстродействие, достаточное для получения необходимой информации о процессе происходящем в кабеле, иметь необходимое количество каналов, соответствовать требованиям по надежности работы;
форма вывода на экран должна обеспечивать возможность получения полного представление о структуре исследуемого магнитного поля.
В предлагаемой диагностической аппаратуре используется визуализация структуры МП, которое формируется над трассой при индукционном методе. В кабельную линию подается зондирующий ток повышенной частоты, который протекая по цепи “жила-жила” или “жила- оболочка” создает МП. Система датчиков фиксирует уровни напряженности составляющих Нх, Ну, Н2 данного поля над трассой кабельной линии. Полученные сигналы из аналоговой формы преобразуются в цифровую и поступают в переносную мини-ЭВМ, где обрабатываются программой визуализации . В результате на экране отображается структура МП кабельной линии, позволяющая определять место повреждения с достаточной точностью, независимо от характера повреждения. Основные элементы, подобной аппаратуры, приведены на рис.2 .
Где: 1-кабельная линия ;

рис 2

  1. матрица          датчиков;
  2. переносная              мини-ЭВМ.

С использованием предложенной методики были получены изображения структур напряженности магнитного поля над трассой и над местом повреждения силовой кабельной линии (рис 3,4).
Как показал анализ полученных результатов, применении данной методики структура МП над трассой кабеля в целом соответствует расчетной. Особое внимание было уделено структуре МП над местом повреждения. При междуфазном замыкании характер изменения магнитного поля над местом повреждении носит резко неоднородный характер и позволяет четко фиксировать место повреждения. При однофазных замыканиях уровень неоднородности МП над местом замыкания незначителен и определение места повреждения существующей аппаратурой становится практически невозможным. Использование устройств визуализации, настроенных на составляющую Н2 напряженности МП, позволяет определять место повреждения и в этом случае. В челом, использование при диагностировании кабельных линий, аппаратуры работающей на основе методики визуализации позволяет: получить более детальную информацию об объекте диагностирования и повысить эффективность индукционного метода поиска места повреждения.

Рис 3 Рельеф напряженности Ну МП рассчитанного над трассой кабельной линии марки АВВГ - при I = 0.5 А, f= 10 кГц,
200 мм
Рис. 4. Линии уровня напряженности магнитного пола над местом повреждения: а) междуфазное повреждение составляющая Ну; б) замыкание на оболочку составляющая Ну; в) замыкание на оболочку составляющая Н2.

Литература:

  1. Быкадоров В.Ф. Платонов В.В. Определение мест повреждений на трассе кабельной линии. М.:Энергоатомиздат 1993г.
 
« Композитные изоляторы для высоковольтных выключателей АББ   Конденсаторные установки для промышленных предприятий »
электрические сети