एंबेडेड ऑप्टिकल सेंसर का उपयोग करके ओवरहेड ट्रांसमिशन सिस्टम की निगरानी

महत्वपूर्ण घटकों की संभावित विपत्तिपूर्ण विफलताओं की पहचान करने और उन्हें कम करने के लिए mechanical and environmental loading के लिए ग्रिड की निगरानी करने की क्षमता होना महत्वपूर्ण है।

ट्रांसमिशन सिस्टम की गंभीर यांत्रिक विफलताएं विभिन्न चरम स्थितियों के कारण इन-सर्विस में हो सकती हैं। इसलिए, महत्वपूर्ण घटकों की संभावित विपत्तिपूर्ण विफलताओं की पहचान करने और उन्हें कम करने के लिए अत्यधिक यांत्रिक और पर्यावरणीय भार के लिए ग्रिड की निगरानी करने की क्षमता होना महत्वपूर्ण है। इस काम में हम दिखाते हैं कि यह कैसे पूरा किया जा सकता है, उदाहरण के लिए, वर्तमान और अगली पीढ़ी के कंडक्टरों के लिए।

दुनिया की बिजली की बढ़ती खपत के जवाब में कम्पोज़िट आधारित हाई-टेम्परेचर लो-सैग (HTLS) ओवरहेड ट्रांसमिशन लाइनें (चित्र 2) विकसित की गईं। सीमित शिथिलता के साथ कठोर और अत्यधिक गतिशील वातावरण में काम करने के लिए डिज़ाइन किया गया, इन कंडक्टरों को कई दशकों तक चलने की उम्मीद है। यांत्रिक और पर्यावरणीय लोडिंग स्थितियों की एक भीड़ सेवा में या स्थापना के दौरान हो सकती है, और इसमें अत्यधिक झुकना, एओलियन कंपन, सरपट दौड़ना, बर्फ लोडिंग और शेडिंग, गिरने वाली वस्तुओं से प्रभाव, गर्म स्थान, उम्र बढ़ने, गैल्वेनिक जंग, और अन्य शामिल हैं – 2- 6]। इन घटनाओं से कंडक्टरों की संरचनात्मक अखंडता में गंभीर रूप से समझौता हो सकता है, जिससे उनकी सेवा में विफलता और बिजली वितरण में गंभीर व्यवधान उत्पन्न हो सकते हैं।

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sources tndworld.com

अत्यधिक स्थापना या सेवा भार के कारण होने वाली यांत्रिक समस्याओं के लिए संचरण लाइनों की निगरानी करना बहुत मुश्किल या असंभव है। एचटीएलएस कंडक्टरों की संरचनात्मक प्रतिक्रिया की निगरानी करने की एक नई क्षमता रखरखाव और निरीक्षण से जुड़ी लागतों को कम करने के लिए विशेष रूप से फायदेमंद होगी, साथ ही साथ आधुनिक ट्रांसमिशन सिस्टम के जीवन की भविष्यवाणियां करने की क्षमता में सुधार करेगी। डेनवर विश्वविद्यालय में राष्ट्रीय विज्ञान फाउंडेशन उद्योग / विश्वविद्यालय सहकारी अनुसंधान केंद्र के लिए उपन्यास उच्च वोल्टेज / तापमान सामग्री और संरचनाएं (एचवीटी केंद्र) एचटीआई कंडक्टरों की समग्र संरचना में एम्बेडेड ऑप्टिकल सेंसर का उपयोग करके वास्तविक समय में ओवरहेड लाइनों की निगरानी के लिए तकनीक विकसित कर रहा है। ।
उच्च वोल्टेज वातावरण में ऑप्टिकल सेंसिंग तकनीक से विद्युत चुम्बकीय हस्तक्षेप के लिए प्रतिरक्षा होने का फायदा होता है और यह सिग्नल के कम क्षीणन को प्रदर्शित करता है, जिससे यह बिजली पारेषण संरचनाओं में अनुप्रयोगों के अनुकूल होता है। 250 माइक्रोन या उससे कम के कुल व्यास के साथ मानक एकल मोड ऑप्टिकल फाइबर के लिए फाइबर ब्रैग ग्रेट्स (एफबीजी) के अतिरिक्त तापमान और सेवा में जीना लाइनों के तनाव को मापने की क्षमता बनाता है [5]। संवेदक का उपयोग करके एक सक्रिय लाइन की निगरानी करना मील से दूर प्रवाहकीय सामग्री को छूने के बिना किया जा सकता है।

स्थिर और गतिशील भार से उपभेदों के सिग्नल प्रसंस्करण का उपयोग उन परिस्थितियों की पहचान करने के लिए किया जा सकता है जो कंडक्टरों के लिए हानिकारक हो सकते हैं। उदाहरण के लिए, [2,5] में, ACCC कम्पोजिट कोर को चित्रा 3 में पेंडुलम तंत्र का उपयोग करके कम-वेग प्रभाव को उजागर करने के लिए उजागर किया गया था। यह पाया गया कि ACCC हाइब्रिड समग्र कोर के लिए कम वेग अनुप्रस्थ प्रभाव चित्रा 4 में पहचान तनाव प्रतिक्रियाओं का उत्पादन किया। और क्रमशः 0.01J और 33.1 J की बहुत कम और उच्च प्रभाव ऊर्जा के लिए चित्रा 5। किंवदंती एक एकल ऑप्टिकल फाइबर के साथ प्रत्येक सेंसर के लिए रॉड के केंद्र से अक्षीय दूरी को इंगित करता है।

 

आंकड़े 4 और 5 में डेटा का विश्लेषण क्षणिक और स्थिर-राज्य आवृत्तियों को अलग कर सकता है। गतिशील तनाव प्रतिक्रिया की मूलभूत आवृत्तियों का उपयोग सिस्टम के संरचनात्मक स्वास्थ्य का आकलन करने के लिए किया जा सकता है [5]। इसके अतिरिक्त, संवाहक [5] के साथ FBG सेंसर के स्थान के सापेक्ष प्रभाव की स्थिति निर्धारित करने के लिए तनाव प्रतिक्रियाओं की सटीक रीडिंग का उपयोग किया जा सकता है। गतिशील घटनाओं के सटीक स्थानों की पहचान करने की क्षमता एसीसीसी और अन्य कंडक्टरों के लिए बेहतर निरीक्षण और रखरखाव प्रक्रियाओं की अनुमति देती है।

एफबीजी सेंसर का उपयोग करके ट्रांसमिशन कंडक्टर और अन्य ग्रिड घटकों की निगरानी को तीन आयामी आकार संवेदन [6] करने के लिए हाल ही में एचवीटी केंद्र में विकसित एक उपन्यास एल्गोरिथ्म के समावेश द्वारा काफी बढ़ाया जा सकता है। एल्गोरिथ्म के अनुप्रयोग का एक उदाहरण 4-बिंदु झुकने के अधीन ACCC रॉड के लिए चित्र 6 में दिखाया गया है। दो पालन किए गए FBG सेंसर द्वारा निर्मित तनाव माप ने रॉड की मोड़ त्रिज्या को बहुत सटीक रूप से निर्धारित किया। ठोस घटता लागू भार और ACCC रॉड [6] के भौतिक गुणों का उपयोग करके विश्लेषणात्मक और संख्यात्मक रूप से निर्धारित मोड़ त्रिज्या हैं। यह अद्वितीय दृष्टिकोण दो निश्चित सेंसर के साथ काम करता है, जो बेलेंस्ड स्ट्रक्चर्स पर सही ढंग से लागू होते हैं, चाहे बिना किसी मोड़ दिशा के। किसी भी दिशा में तात्कालिक मोड़ त्रिज्या जानने से अत्यधिक झुकने वाली स्थितियों की पहचान हो सकती है जो स्थापना और सेवा के दौरान एसीसीसी छड़ के स्थायी नुकसान का कारण बन सकती है।
चित्रा 6. रॉड की सतह पर दो सेंसर के मापा उपभेदों द्वारा निर्धारित बेंड त्रिज्या।

चित्रा 7 बेलनाकार संरचनाओं के तीन आयामी आकार संवेदन के लिए एल्गोरिथ्म का एक अधिक सामान्य अनुप्रयोग दर्शाता है जो मनमाने ढंग से लोड होने की स्थिति के अधीन है। एचवीटी केंद्र में विकसित ये और अन्य निगरानी तकनीक मानक एसीएसआर और अन्य प्रकार के ओवरहेड कंडक्टर पर काम करने के लिए अनुकूलित हो सकती हैं। एफबीजी सेंसर का उपयोग टावरों, इन्सुलेटरों और अन्य प्रकार की एचवी संरचनाओं पर भी किया जा सकता है, जहां मजबूत विद्युत क्षेत्रों की उपस्थिति मानक तनाव गेज के उपयोग को रोकती है।
चित्रा 7. तीन आयामी आकार संवेदन; FBG सेंसर (बाएं) के दो सरणियों और सेंसर रीडिंग (दाएं) के आधार पर इसके डिजिटल प्रतिनिधित्व के साथ बेंट पॉली कार्बोनेट रॉड।

नेशनल साइंस फाउंडेशन इंडस्ट्री / यूनिवर्सिटी कोऑपरेटिव रिसर्च सेंटर फॉर नॉवेल हाई वोल्टेज मटीरियल्स एंड स्ट्रक्चर्स अपने संचालन के पांचवें वर्ष को पूरा कर रहा है। पाँच वर्षों में इसने चार बड़े अमेरिकी विश्वविद्यालयों से 18 पीएचडी और 14 परास्नातक छात्रों को स्नातक किया है और कई प्रमुख ट्रांसमिशन कंपनियों और निर्माताओं सहित 19 सदस्य कंपनियों को सदस्य निर्देशित शोध प्रदान किया है। परियोजनाओं का सदस्य अनुमोदन सुनिश्चित करता है कि अनुसंधान कड़ाई से औद्योगिक रूप से प्रासंगिक है

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