Tidsreverseringsmetoder kan gøre strømtransformatorer mere pålidelige

Ingeniører ved EPFL's Electromagnetic Compatibility Laboratory har udviklet en revolutionerende metode til at detektere og lokalisere delvise udladninger, som forstyrrer funktionen af ​​strømtransformatorer.

Transformatorer spiller en central rolle i strømdistributionssystemer, hvilket gør det muligt at transportere elektrisk strøm over lange afstande med minimal risiko og tab. De er afgørende for at sikre stabiliteten og pålideligheden af ​​elnettene. Når der opstår problemer i transformere, skal netoperatørerne være i stand til at opdage dem hurtigt og bestemme præcis, hvor de er placeret. "Nogle gange forekommer forstyrrelser kendt som delvise udladninger inde i en transformer," siger Farhad Rachidi, adjungeret professor ved EPFL og leder af Electromagnetic Compatibility (EMC) Laboratory. "Hvis operatørerne ikke gør noget for at reparere dem, kan udledningerne resultere i alvorlige skader over tid og endda få transformeren til at eksplodere."

Tids-omvendte ligninger

Der er en række systemer, der kan detektere delvise udledninger, men de er ikke særlig effektive til at lokalisere, hvor de stammer fra. "Med vores metode kan ingeniører lokalisere kilden til en delvis udledning og handle hurtigt for at løse problemet," siger Hamid Reza Karami, videnskabsmand ved EPFL EMC Lab.

"Den er baseret på en ret ny teknik kaldet tidsvending, som udspringer af 'reversibiliteten' af fysikligninger. Næsten alle fysikligninger har en tidsvariabel og betragter den som en værdi fremadrettet. Men de fleste ligninger fungerer også med dens negative. Så vores teknik indebærer at erstatte t-variablen i fysikligninger, som repræsenterer tid, med dens negative:–t. Teoretisk set giver det os mulighed for at gå tilbage i tiden."

Rekonstruerer bølger i den modsatte retning

Delvis udladning inde i en transformer genererer to slags bølger:akustiske og elektromagnetiske. I EPFL-systemet fanges bølgerne af en sensor og konverteres til digitalt format. En algoritme analyserer derefter bølgerne og fører dem ind i en computermodel af en transformer. Modellen rekonstruerer bølgerne ved at arbejde baglæns, i den modsatte bevægelsesretning, indtil den når udledningskilden. Det giver ingeniører præcise oplysninger om, hvor udledningen kommer fra.

Rachidis team udvikler deres teknologi sammen med Sparks Instruments, en Fribourg-baseret virksomhed, der leverer systemer til detektering af delvise udledninger, og med HEIG-VD. "EPFLs teknologioverførselskontor satte os i kontakt med folkene hos Sparks," siger Rachidi. "Vi modtog også støtte fra enable, et EPFL-program til at opmuntre til forskning og udvikling, som gjorde det muligt for os at teste og validere vores system. Vores teknologi er nu patenteret, og vi arbejder sammen med Sparks for at finde den bedste måde at bringe det på markedet."

Enormt potentiale

Tidsreverseringsbaserede metoder har et betydeligt potentiale i et væld af applikationer - og dette er ikke det første gennembrud af Rachidi og ingeniørerne i hans laboratorium. I 2018 patenterede de en applikation, der på rekordtid kan lokalisere kortslutninger i elnet. "Vi var de første, der brugte tidsvending til denne form for applikationer," siger han.

Og de anvender også deres viden på andre områder:"Vi har indgivet en patentansøgning for et system, der kan identificere oprindelsen af ​​hjertearytmi, og vi arbejder sammen med prof. Marcos Rubinstein og hans gruppe på HEIG-VD for at udvikle en enhed, der kan lokalisere lyn." + Udforsk yderligere

Registrering af kortslutninger ved at gå tilbage i tiden