Design and evaluation of a PID-based gas density monitoring and control system for SF6 in gas-insulated switchgear

Abstract

Kükürt hekzaflorid (SF6) gaz kaçağı, Gaz Yalıtımlı Anahtarlama Teçhizatı (GIS) bulunan yüksek voltajlı elektrik trafo merkezlerinde zorlu bir sorun olarak kabul edilmiştir. SF6 gazı GIS ekipmanı içinde yalıtım sağlamada, çalışma ömrünü ve güvenilirliğini artırmada ve bakım maliyetlerini düşürmede hayati bir rol oynar. Bu yazıda, GIS ekipmanında SF6'nın gaz yoğunluğunu izlemek ve kontrol etmek için bir Orantılı-İntegral-Türev (PID) sistemi öneriyoruz. Sistem, açık kaynaklı Arduino cihazını kullanan bir LabView ve Arduino simülasyonuna dayanmaktadır. LabView programını, endüstriyel uygulama ile kullanıcı arasında bir arayüz simülasyon programı olarak özellikle kullanıyoruz. Ek olarak, donanım sistemi simülasyonu, açık kaynaklı bir cihaz olarak bir Arduino kartı içerir. Daha sonra, her adım için çıkış yanıtını gözlemleyip kaydederek, simülasyon PID sistemini çalıştırmak için gerekli çalışma koşullarını ve adımları belirleriz. Ardından, çıktı sonuçlarını analiz ediyor ve sistem tasarımının verimliliğini endüstriyel uygulamaların izleme ve kontrol süreçleri açısından değerlendiriyoruz.

Sulfur hexafluoride (SF6) gas leakage has been considered a challenging problem in high-voltage electrical substations with Gas-Insulated Switchgear (GIS). SF6 gas plays a vital role in providing insulation inside GIS equipment, increasing its operation lifetime and dependability, and reducing maintenance costs. In this article, we propose a Proportional-Integral-Derivative (PID) system for monitoring and controlling the gas density of SF6 in GIS equipment. The system is based on a LabView and Arduino simulation, utilizing the open-source Arduino device. We specifically exploit the LabView program as an interface simulation program between the industrial application and the user. Additionally, the hardware system simulation incorporates an Arduino card as an open-source device. We then determine the operating conditions and steps required to run the simulation PID system, observing and recording the output response for each step. Subsequently, we analyze the output results and evaluate the system design's efficiency in terms of industrial applications' monitoring and control processes.