אתגרים ניתוחיים ב מערכות מהירות רכבת מהירות

מערכות אלקטרוניקה במהירות גבוהה של רכבות לייצר עמוד השדרה של נסיעות בין-עיריות מודרניות, המאפשרות רכבות לפעול במהירויות של מעל 250 ק"מ / שעה תוך שמירה על רמות גבוהות של בטיחות וטיהור טיהור. המערכות הללו מהוות קווים קטנריים מעל פני השטח, תת-התתתות, מערכות תחזוקה חיוניות להפעלה של אתגרים, ואלקטרוניקה בקרה מתוחכמת, אשר יחד לספק כוח מתמשך לקטרים תפעוליים, כל בעיה בתוך רשת זו עלולה להוביל במהירות גבוהה של מחלות אבטחה, או להפרעות מהירות, או לפתרונות יעילים, או לחיזוי, הן להפרעות מהירות, הן לשיטות אבטחה, הן קריטיות, הן קריטיות, הן קריטיות, הן לפתרונות יעילים, והן להפרעות יעילות, והן לפתרונות יעילים, והן ל-ידי אבטחה, הן מבטיחות, והן ל-לטרה-לטרה-ידי אבטחה, והן ל-ידי מערכות אבטחה, והן ל-ידי מערכות אבטחה, אשר יחד, אשר יחד, אשר יחד, אשר יחד, אשר יחד, אשר יחד, אשר מספקים כוח מתמשך של אבטחה גבוהות יותר, אשר יחד, הן יכולות להוביל לשיטות אבטחה יעילות, אשר יחד, הן לספק כוח מתמשך של אבטחה גבוהות יותר, הן לספק כוח חשמליות, הן לספק כוח מתמשך של אבטחה גבוהות יותר, אשר יחד, אשר

מערכות אלקטרוניקה של High-Speed Railway

רכבת מהירה גבוהה (HSR) חשמלטורציה בדרך כלל משתמשת 25 קווי קצה AC AC ב 50 או 60 הרץ, אם כי כמה מערכות משתמשות זרם ישיר במתחים נמוכים יותר.הכוח נמשך מהרשת הלאומית, ירד ומוכר אם יש צורך, ומופץ באמצעות משככי תת-קרקעיים לחוט הקרדינרים האזוריים, אך יש צורך במהירויות גבוהות של צינורות חשמליים, אך ורק לאחר ניתוח קיסרי של צינורות חשמליים יציבים, כמו גם על גג הרכבת.

סוגי Fault ב-Electrification Systems

תקלות בחשמלת רכבת ניתן לסווג באופן רחב למקורות חשמליים ומכניים.כל סוג מציג קשיים ייחודיים בזיהוי וניתוח.

מעגלים קצרים

מעגלים קצרים מתרחשים כאשר בידוד נכשל, יצירת נתיב מוליכים בלתי מאויש בין שלבים או בין שלב לבין קרקע. במערכות מהירות גבוהה, אלה יכולים לגרום מבזקים על insulators מזוהמים, מנצחים שבורים להכות את הקרקע, או אפקט pantograph. â € ¢ â ¢ ¢ ¢ ¢ â ¢ ¢ ¢ ¢ ¢ ¢ â ¢ ¢ ¢ ¢ ¢ ¢ ¢ â ¢ ¢ ¢ ¢ ¢ ¢ ¢ ¢ ¢ ¢ ¢ ¢ ¢ ¢ ¢ ¢ ¢ ¢ ¢ ¢ ¢ ⁇ ⁇ ¢ ¢ ⁇ ¢ ¢ ¢ ¢ ¢ ¢ ¢ ¢ ¢ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ¢ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇

מעגלים פתוחים

מעגל פתוח שובר את הנתיב הנוכחי, לעתים קרובות בשל חוט קטיפה שבור, מחבר רופף או פגום רצועת פחמן פנטוגרף. בעוד אין זרמים גדולים הנוכחי, אובדן פתאומי של כוח יכול להשאיר רכבת תקועה מנהרה או על דרך duct. Locating את נקודת ההפסקה המדויקת לאורך מאות קילומטרים של מסלול הוא זמןconsuming.

Over Current and Overload Faults

תקלות חוזרות ונשנות מתעוררות מעומסים מעל יכולת העיצוב, כגון רכבות מרובות שואבות כוח גבוה בו זמנית, או מכישלון בציוד כמו גשר מרתיע כושל.פגמים אלה עשויים להתפתח בהדרגה ולא מיידית, מה שהופך אותם קשה יותר לזהות על ידי ממסרי סף פשוטים.הגנה על פני השעה חייבת לתאם עם מכשירים אחרים כדי להימנע מנסיעות בזמן צפי הרגעה.

« « « « אזהרות ו- Partial Discharge

בידוד מפלסמים לאורך זמן בשל ההזדקנות התרמית, לחות באגרסיביות, זיהום, מתח מתח מתח מתח מתח.חלקי (PD) הם מבשר לכישלון בידוד ויכול להיות מזוהה באמצעות חיישנים מיוחדים.עם זאת, הסביבה החשמלית של רכבת מהירה גבוהה היא רועשת מבחינה חשמלית, עם הרמוניות חזקות ממגירים סטריונים.

אתגרים ב Fault Detection and Diagnosis

כמה מאפיינים פנימיים של מערכות ה-HSR אלקטרוניקה הופכים ניתוח תקלות בזמן אמת במיוחד תובעני.

High-Speed Dynamics ו- Pantograph-Catenary Interaction

במהירויות מעל 250 ק"מ /h, הפנוגרף חייב לשמור על קשר רציף עם חוט הקטנרי למרות הרטטים ונקודות מאוחר יותר.מגע זה אינו מושלם; הפסדים רגעיים של יצירת קשתות (מכשפים פנטוגרף) כי הסרת תופעות גבוהות של רעש קידוד לתוך מערכת הכוח.

רשת מורכבת Topology

קווי HSR מודרניים אינם ניזונים קלים; הם כוללים תת-תתאימות מרובים, תחנות אוטומטיות, עמדות סעיף, ואספקה במקביל לעזר.ההההתראות ממסר משתנה בהתאם לעומס הרכבת ולמצב המתגים.זה הופך את המרחק להגנה פחות אמינה, כמו הדחף הממדד למיקום נתון עם מערכת.

« « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « «

תקלות רבות במסעות מהירות גבוהות הן חולפות, נמשכות רק כמה אלפיות שניות.דוגמאות כוללות שביתות ברק, הבזקים במהלך גשם כבד, או בעיות מגע מכניות זמניות.פגמים אלה עשויים לנקות את עצמם, אבל הם יכולים להסלים אם לא לעקוב אחר מערכות בקרה פיקוחיות ורכישת נתונים (SCADA) עם שיעורי סקר של שניות מפספסים את רוב התאונות המהירות הם תיעוד הכרחי של מאות פסגות, אבל מקבצי עיבוד נתונים גדולים.

השוואת הסביבה

תנאי מזג אוויר משפיעים מאוד על חתימות.גשם, ערפל, ונפילת שלג להפחית את כוח בידוד ולהגדיל זרמי דליפת קרח על חוטים קטנריים שינויים מתח מכני ויכולים לגרום לקשת. מלח ריסוס וזיהום תעשייתי להאיץ את ההידרדרות insulator, המוביל להתפרצויות תכופות של גלימות סביבתיות (למשל, רטטים המושרה רוח) יכול גם לגרום לזעזועים כוזבים במערכות ניטור מבוססות-אווירה.

טכניקות מתקדמות לניתוח Fault Analysis

כדי להתגבר על האתגרים האלה, מהנדסים מעסיקים מגוון של טכניקות אנליטיות מתקדמות חישוביות.

מעקב בזמן אמת ורשתות חיישנים

חיישנים מפולגת לאורך המסלול - כגון הנוכחי והמתח, Rogowski coils, חיישני טמפרטורה אופטית סיבים וגלאי פליטה אקוסטיים - נתונים הזרם ליחידות עיבוד מרכזי. מערכות רכישה במהירות גבוהה עם שיעורי מדגם של 10 kgowski או יותר יכול ללכוד את תצורת הגלים טרנסנדנטית (PMUs) מותקנות ב- Substations לספק synized ו-Switchs הנוכחי, דרישות ניטור של נתונים כגון דחיסות מערכת הפעלה יעילה יותר.

עיבוד אותות ל- Fault Detection

שיטות מסורתיות הופכות לעבוד היטב עבור אותות מצב יציב, אבל המאבק עם transientation קצר. Wavelet הופך, קצר-זמן Fourier משתנה, ואת הילברט-הואנג הופך מתאים יותר לניתוח אותות לא-stationary Identity. שיטות אלה יכול לחלץ תכונות כגון זמן של הגעה, תוכן תדירות ואנרגיה של אירועים טרנספורמטיביים.

למידת מכונה ואינטליגנציה מלאכותית

מודלים למידת מכונות, במיוחד מכונות וקטור, יערות אקראיים ורשתות עצביות עמוקות, כבר בשימוש על סיווג לקוי ומיקום estimation. נתוני הדרכה מגיע מרשומות היסטוריות ותרחישים מדומים.רשת עצבית מהפכתית (CNN) יכול ללמוד לזהות תקלות ישירות מהנתונים גלפורמציה גולמי, על ידי עקיפה של תכונות ידניות של מחקר (RNs) וזיכרון לטווח קצר (LS) לטווח ארוך של טכנולוגיות מהירות, אשר הראו כי הוא גבוה של 95%, החל מדגמיכים של נתונים מדויקים, אשר השיגו תכונות ידניות של נתונים של נתונים של נתונים מדויקים של 2.

סימבול ומודלים כלים

אלקטרומגנטי transient (EMT) סימולציות באמצעות כלים כגון PSCAD / EMTDC, EMTP-RV, או MATLAB /Simulink מאפשרות למהנדסים לשחזר תרחישים פגומים בסביבה וירטואלית.מודלים אלה משלבים מאפיינים מפורטים של הקטנרים, ההופכים, הממירים, ועומסי רכבת.על ידי הפעלת אלפי סימולציות, מהנדסי הגנה יכולים להגדיר פרמטרים מדויקים ולוודא תיאום מאפשר גם את האינטראקציות מורכבות כגון מוטציות כגון מוטציות קודמות של גורמות להפרעות (H) כגון מוטציות קודמות של קו הגנה (H).

סימול ומיקום Algorithms

סיווג אשמה (סוג ושלב מעורב) ומיקום הם קריטיים עבור שיקום מהיר. שיטות מבוסס גלי להשתמש הפרש הזמן בין הגעתם של טראנסים המושרה על ידי אשמה בשני הקצוות של קו לחשב מרחק.טכניקה זו פועלת היטב עבור קווי שידור אבל דורש שיעורי דגימה גבוהה (MHz) וסינון זמן מדויק באמצעות GPS.

אתגרים מעשיים ברשתות הרכבת המהירות ברחבי העולם

מערכות HSR שונות מציגות אתגרים ניתוח תקלות ספציפיים מושרשים בעיצוב שלהם ותנאי תפעול.

רשת הרכבות המהירה של סין

סין מפעילה את רשת HSR הגדולה בעולם, מעל 40,000 ק"מ.המערכת משתמשת 25 kV AC עם האכלה אוטומטית טרנספורפורפורפורמנדר. בשל ההיקף העצום והמגוון הגיאוגרפי, תקלות נפוצות ממזג אוויר חמור, כולל סופות קרח וברק. ניתוח Fault חייב לטפל בנתונים מאלפי קילומטרים של קו.

שינקנסן ביפן

שינקנסן ביפן משתמש במערכת של 25 kV AC (60 הרץ) עם פערים חלקים. צפיפות האוכלוסייה גבוהה ופעילות סיסמית לכפות דרישות אמינות ייחודיות. ניתוח Fault חייב לקחת בחשבון עבור מקטעי מתח הנגרמים על ידי ריצוף סיסמי של פורצי מעגל.הגישה היפנית מדגישה עיצוב סובלני ותכניות הגנה אדומות.

TGV בצרפת

TGV של צרפת פועל במהירויות עד 320 ק"מ /h על 25 kV AC.המערכת משתמשת עיצוב ייחודי "מבודד" קטנרי לספק כוח מגע קבוע.אתגרי ניתוח Fault כוללים אפליה בין קשתות הנגרמות על ידי הפרדה פנוטוגרף במהלך אזורי מעבר קו אחוריים ופגמים בפועל.חברת הרכבות הלאומית הצרפתית SF מעסיקה תחזוקה מבוססת-מבוססהנתמכת על ידי ניטור ובדיקה מהירה של דלקת מפרקים (S) באמצעות ניתוח תנועה מרחוק (מערכת הפעלה מרחוק) מאפשר אבחון).

כיוונים עתידיים בניתוח Fault Analysis

כמו שרכבת מהירה ממשיכה להתפתח, כך גם הכלים והשיטות לניתוח תקלות.

תאומים דיגיטליים ותחזוקה חיזוי

תאום דיגיטלי של מערכת ההנעה - העתק וירטואלי בזמן אמת המזין על ידי נתוני חיישן - יכול לדמות תנאים רגילים ומוטעים.על ידי הפעלת אלגוריתמים חיזוי, התאום יכול לחזות לפתח תקלות לפני שהם גורמים הפרעות שירות. פריקה חלקית בשלב מוקדם, למשל, ניתן לזהות שבועות מראש. תאומים דיגיטליים גם לאפשר בדיקות וירטואליות של הגדרות הגנה ללא השפעה על פעולות חיים.

שילוב עם אנרגיה חכמה וחדשנית

רשתות HSR עתידיות עשויות לממשק יותר הדוק עם מקורות אנרגיה מתחדשים ואבטחת סוללות.ניתוח Fault חייב לשקול זרמי כוח דו-כיוניים והתנהגות ממשקים אלקטרוניים כוח.מושגים רשת חכמה כגון הגנה הסתגלות ורשתות של דבקות עצמית מותאמים ליישומים של רכבת.הפיתוח של משתנים-מדינתיים מוצקים לכוח מערכתי יציגו תקלות חדשות הדורשות זיהוי חדשני.

תקנים ושיתוף נתונים

כיום, טכניקות ניתוח תקלות משתנות באופן נרחב בקרב מפעילי, מעכבות למידה בין-תעשייתית.תקנים בינלאומיים כגון סדרת IEC 61850 עבור אוטומציה תת-התת מאומצים בהדרגה באפליקציות של מערכות נתונים ופרוטוקולים סטנדרטיים של נתונים ותקשורת יאפשרו ציון קל יותר של אלגוריתמים וטיפוח מחקר שיתופי. Open-sourcess, כגון אלה של IEEE, יכול להאיץ את הפיתוח של מודלים ממוחשבים.

מסקנה

ניתוח Fault במערכות זיהוי רכבות מהירות גבוהה נשאר שדה מאתגר בשל שילוב של מתחים חשמליים גבוהים, אינטראקציות מכניות דינמיות, ואת הצורך בזיהוי מהיר ואמינה מאוד.מושגים הגנה מסורתיים חייב להיות מוגדל עם רגישה מתקדמת, עיבוד אותות, ואינטליגנציה מלאכותית כדי להתמודד עם המורכבות של רשתות HSR מודרניות. בעוד התקדמות משמעותית נעשתה - מותקפת על ידי שיעורי השירות הנמוך המובילים במערכות - מתמשך, בדיקות תחזוקה דיגיטלית, ומאובטחות יותר, אשר דורשות מתקדמות יותר, אינטגרציה, וטכניקות תחזוקה חכמות, אשר יחייבות, אשר יחייבות יותר, אשר יחייבו שיפורים מתקדמים יותר, ומאובטחות, וטכניקות תחזוקה מתקדמות יותר, אשר דורשות, ומאובטחות, תוך כדי שיפורים יותר, החידושים מתקדמים יותר, תוך כדי שיפורים, ומאובטחות יותר, תוך שיפורים, תוך שיפוריחותמותק, תוך שיפורים, תוך החידושים מתקדמים יותר, תוך שיפור יעיל יותר, תוך כדי שיפור יעיל יותר, תוך החידושים מתקדמים יותר, תוך אינטגרציה ציבורית.