اختبار محولات التيار الضوئية (OCT)

مع تطور الاقتصاد الحديث والتكنولوجيا، انتقلت المحولات الضوئية الكهربائية (PECTs) بشكل كامل من مرحلة التشغيل التجريبي إلى التطبيق العملي. كأحد الأفراد العاملين في الخطوط الأمامية للاختبارات، أشعر بعمق بأهميتها في نظام الطاقة خلال العمل اليومي. كما أدرك أيضًا أهمية إجراء دراسة عميقة لأنظمتها واختباراتها ومعاييرها. وهذا لا يساعد فقط على تعزيز التطبيق الهندسي لـ PECTs ولكنه يمكّن أيضًا من اكتشاف وحل المشكلات التقنية بدقة أثناء التشغيل الفعلي.

1. البنية ومبدأ عمل المحولات الضوئية الكهربائية

حالياً، لا تزال عمق البحوث حول PECTs في الصناعة غير كافية، وحتى هناك سوء فهم معرفي. يعتقد البعض أن طرق الإخراج ومبادئ الاستشعار لديهم متطابقة تمامًا مع تلك الموجودة في المحولات الكهربائية المغناطيسية (حيث يكون الإخراج المحدد 5A/1A). ومع ذلك، في التطبيقات العملية، تتمتع PECTs بمزايا فريدة - فهي لا تعتمد على الدارات الثانوية ذات التحديد وأنها يمكنها إخراج الإشارات الرقمية مباشرة. من الناحية الهيكلية، يتم تقسيمها إلى نوعين: نشطة وسلبية. الفرق الرئيسي يكمن في الحاجة إلى مصدر طاقة خارجي على الجانب العالي الجهد للمستشعر. بسبب الاختلافات في مبادئ التصميم، هناك اختلافات كبيرة أيضًا في بنائها وكيفية عملها.

1.1 المحولات الضوئية الكهربائية السلبية

بصفتي أحد الأفراد العاملين في الخطوط الأمامية للاختبارات، أتعامل كثيرًا مع هذا النوع من المعدات أثناء الاختبارات. يعتمد مبدأها الأساسي على تأثير فارادي المغناطيسي الضوئي: عندما تنتشر المواد المغناطيسية الضوئية في بيئة المجال المغناطيسي، فإن حالة القطبية للضوء ستتجه حسب شدة المجال المغناطيسي. عن طريق رصد تغير زاوية القطبية، يمكن إنشاء العلاقة بين الثابت المغناطيسي الضوئي وزاوية الدوران وشدة المجال المغناطيسي

وبذلك يتم تحقيق قياس الإشارات الكهربائية بدون تلامس. هذا التصميم الذي لا يحتاج إلى طاقة له مزايا كبيرة في سيناريوهات الفحص العازلة للجانب العالي الجهد.

1.2 المحولات الضوئية الكهربائية النشطة

في الاختبارات الفعلية، تعتمد الأجهزة النشطة على ملفات بلا مركز أو محولات كهرومغناطيسية صغيرة عالية الدقة لتحقيق التعديل الإشارات. يمكن تفكيك عملية عملها على النحو التالي: أولاً، يتم تحويل إشارة التيار الكهربائي الكبيرة إلى إشارة جهد ضعيفة عبر الحث الكهرومغناطيسي (اعتمادًا على محول كهرومغناطيسي صغير)، ثم يتم ترميزها إلى إشارة كهربائية رقمية، وأخيراً يتم تحويلها إلى إشارة ضوئية عبر التحويل الكهروضوئي، والتي يتم نقلها إلى الجانب المنخفض الجهد للمعالجة عبر الألياف البصرية. تستخدم هذه الأجهزة على نطاق واسع في مشاريع المحطات الكهربائية الرقمية. أثناء التصحيح، يجب علي التركيز على توافق الوحدة المفككة على الجانب المنخفض الجهد.

2. نظام الاختبار للمحولات الضوئية الكهربائية
2.1 بنية نظام الاختبار

تعقيد نظام الاختبار الخاص بـ PECTs يتطلب من الأفراد العاملين في الخطوط الأمامية فهمًا على مستوى النظام. يعتمد منطقه الأساسي على ربط رؤوس الاستشعار للمحول المراد اختباره والمحول القياسي بالتوالي بحيث يكونوا في نفس البيئة الحالية. كجزء أساسي من الاختبار، يحتاج المعاير الافتراضي إلى تحقيق: استحواذ الإشارات بواسطة الكمبيوتر، ومعالجة خوارزميات الخطأ، وعرض البيانات متعددة الأبعاد. في التطبيق الفعلي، يجب أن يتم تناسب اختبار الأداء المستقر مع محول قياسي عالي الدقة (مثل جهاز من فئة 0.05)، ويُفضل استخدام مستشعر التيار هول للاختبار العابر (سرعة استجابة سريعة، مناسبة لسيناريوهات التيار النبضي).

2.2 اختبار المؤشرات الرئيسية للأداء

عند اختبار PECTs، يجب أن أركز على المؤشرات الأساسية التالية لضمان بيانات دقيقة وموثوقة:

2.2.1 المؤشرات المستقرة

يركز الاختبار المستقر على معامل النسبة المحدد (هذا المعلمة محددة من قبل الشركة المصنعة). أثناء الاختبار، يجب جمع بيانات المتتابعة لكل من قناة الإرسال الرقمية وقناة الإخراج التناظرية في الوقت نفسه، ويتم حساب خطأ النسبة بالمقارنة مع الإشارة القياسية للتحقق من الخطية للجهاز تحت ظروف التردد الكهربائي.

2.2.2 خطأ الطور

يحتاج اختبار خطأ الطور إلى التقاط انحراف طور التيار: باستخدام خوارزمية رقمية (مثل تحويل فورييه السريع) لتحليل الإشارة الخارجة، مقارنة الطور المرجعي بالطور الخارجي الفعلي، وتقدير الفرق بينهما. هذا المؤشر يؤثر بشكل مباشر على دقة تشغيل جهاز حماية التتابع ويجب التحكم فيه بدقة.

2.2.3 الخصائص الحرارية

يجب اختبار تأثير الحرارة على PECTs بشكل دوري وفقًا للمعايير IEC. في الاختبار الفعلي، يعتبر "ثابت الاستقرار الحراري" معلمة رئيسية (معيارها من قبل الشركة المصنعة وفقًا لبناء الجهاز وحجمه). سأقوم بتقليد التدرج الحراري عبر غرفة الاختبار البيئي، تسجيل الانحرافات الخطأ تحت ظروف العمل المختلفة، والتحقق من قابلية الجهاز للتكيف مع الحرارة.

3. المعاير الافتراضي للمحولات الضوئية الكهربائية

يعتبر المعاير الافتراضي "المركز العصبي" لنظام الاختبار. تغطي وظائف عرض البيانات المنحنيات والأرقام والرسوم البيانية وغيرها، مما يسهل على الأفراد العاملين في الخطوط الأمامية تحديد المشاكل بسرعة. بناءً على اختلافات أداء PECTs، يمكن تقسيم المعاير إلى نوعين: المعاير المستقر والمعاير العابر، مع تقسيم واضح للوظائف:

3.1 المعاير للأداء المستقر

في الاختبارات اليومية، غالبًا ما أستخدم المعاير المستقر لإكمال ثلاث مهام أساسية:

• حساب خطأ الطور في الوقت الحقيقي أثناء التشغيل المستقر لـ PECT;

• محاكاة ظروف تغير الحرارة وتقييم الانحراف في المؤشرات;

• تحليل المكونات التوافقية والتحقق من أداء الجهاز تحت الأحمال اللاخطية.
  خلال التشغيل، يجب تكوين معلمات مثل اختيار القناة ومعدل الأخذ بالأعين مسبقًا، وفي النهاية يتم تقديم الخصائص المستقرة للجهاز بشكل بديهي عبر منحنيات الخطأ.

3.2 المعاير للأداء العابر

يركز المعاير العابر على العملية الديناميكية: يمكنه عرض الموجات العابرة للقناة المراد معايرتها والقناة القياسية في الوقت نفسه، والتقاط الأخطاء بدقة في سيناريوهات مثل تيار الشحن الأولي وتيار دائرة قصيرة. عند التعامل مع تحليل تسجيل الأعطال، سأستخدم وظيفة حساب الخطأ الخاصة به لتحديد نقاط التشوه في العملية العابرة وتوفير دعم البيانات لأجل تحسين الجهاز.

الخاتمة

بصفتي أحد الأفراد العاملين في الخطوط الأمامية للاختبارات، دائمًا أبدأ من منظور التشغيل العملي: أولاً، فهم عميق للبنية ومبدأ عمل PECTs (الاختلافات في التصميم بين الأنواع النشطة والسلبية)، ثم إتقان منطق بناء نظام الاختبار (الربط المتسلسل لرؤوس الاستشعار، تكوين المعاير)، وأخيراً، من خلال التفريق الوظيفي للمعاير الافتراضي (مستقر/عابر)، تحقيق تقييم دقيق لأداء الجهاز. هذا المسار التقني ليس فقط يضمن التشغيل الموثوق لـ PECTs ولكنه يقدم أيضًا أساس قياس عملي لترقية النظام الكهربائي الذكي - مما يجعل بيانات الاختبار لكل جهاز "حجر الزاوية" لسلامة شبكة الكهرباء.