Testování optických proudových transformátorů (OCT)

S rozvojem moderní ekonomiky a vědy a techniky se fotoelektrické proudové transformátory (PECTs) plně přesunuly z fáze zkoušebního provozu do praktické aplikace. Jako pracovník na první linii jsem si hluboce vědom jejich významu v elektrizačním systému během každodenní práce. Rovněž si uvědomuji nutnost podrobného výzkumu jejich testovacích systémů a kalibračních metod. To nejen podporuje inženýrské použití PECTs, ale umožňuje také přesné zjištění a řešení technických problémů v reálném provozu.

1. Struktura a princip fungování fotoelektrických proudových transformátorů

V současné době je v průmyslu dosažená hloubka výzkumu PECTs stále nedostatečná a existují dokonce i nedorozumění. Někteří lidé věří, že jejich výstupní metody a senzorové principy jsou úplně shodné s elektromagnetickými proudovými transformátory (oba mají nominální výstup 5A/1A). V praxi však PECTs mají unikátní výhody - nezávisí na sekundárním okruhu a mohou přímo vystupovat digitální signály. Strukturně jsou rozděleny do dvou typů: aktivní a pasivní. Zásadní rozdíl spočívá v tom, zda je potřeba externí zdroj napájení na vysokonapěťové straně senzoru. Díky rozdílným návrhovým principům existují také významné rozdíly v jejich struktuře a mechanismu fungování.

1.1 Pasivní fotoelektrické proudové transformátory

Jako pracovník na první linii často kontaktuji s tímto vybavením během testování. Jeho základní princip je založen na Faradayově magnetooptickém efektu: když magneto-optické materiály šíří světlo v magnetickém poli, polarizovaný stav světla se odkloní podle intenzity magnetického pole. Sledováním změny úhlu polarizace lze zjistit vztah mezi magnetooptickou konstantou, úhlem rotace a intenzitou magnetického pole a nakonec realizovat bezkontaktní měření signálů proudu. Tento návrh bez napájení má významné výhody v scénáři detekce izolace na vysokonapěťové straně.

a nakonec realizovat bezkontaktní měření signálů proudu. Tento návrh bez napájení má významné výhody v scénáři detekce izolace na vysokonapěťové straně.

1.2 Aktivní fotoelektrické proudové transformátory

V reálném testování se aktivní zařízení spoléhají na dutinové cíve nebo vysokopřesné malé elektromagnetické transformátory pro dosažení podmínění signálu. Jejich pracovní proces lze rozdělit následovně: nejprve se velký signál proudu převede na slabý signál napětí prostřednictvím elektromagnetické indukce (spoléhající na malý elektromagnetický transformátor), pak se moduluje na digitální elektrický signál a nakonec se převede na optický signál prostřednictvím elektrooptické konverze, který se přenáší na nižké napětí k zpracování pomocí optického vlákna. Taková zařízení jsou široce používána v projektech digitálních elektráren. Během ladění se musím zaměřit na kompatibilitu demodulačního modulu na straně nižkého napětí.

2. Testovací systém fotoelektrických proudových transformátorů
2.1 Struktura testovacího systému

Složitost testovacího systému PECTs vyžaduje, aby pracovníci na první linii měli systémové pochopení. Jeho základní logika spočívá v sériovém zapojení snímacích hlav testovaného transformátoru a standardního transformátoru, aby byly ve stejném proudovém prostředí. Jako klíčová část testu musí virtuální kalibrátor realizovat: sběr signálů počítačem, zpracování algoritmu chyb a vícedimenzionální zobrazení dat. V praxi je třeba statický výkon testovat s vysokopřesným standardním transformátorem (např. 0,05-třída) a pro dynamické testy se dá upřednostnit Hallův senzor proudu (rychlá odezva, vhodný pro scénáře impulsního proudu).

2.2 Testování klíčových výkonnostních ukazatelů

Při testování PECTs se musím zaměřit na následující klíčové ukazatele, aby byla zajištěna přesná a spolehlivá data:

2.2.1 Statické ukazatele

Statický test se zaměřuje na koeficient nominálního poměru (tento parametr je určen výrobitelem). Během testu je třeba současně shromažďovat sekvencní data z digitálního přenosového kanálu a analogového výstupního kanálu a počítat relativní chybu porovnáním se standardním signálem, aby se ověřila lineárnost zařízení za podmínek síťové frekvence.

2.2.2 Fázová chyba

Test fázové chyby vyžaduje zachycení odchylky fázového vektoru proudu: použitím digitálního algoritmu (např. rychlá Fourierova transformace) se analyzuje výstupní signál, porovnává se referenční fáze s skutečnou výstupní fází a kvantifikuje se rozdíl mezi nimi. Tento ukazatel přímo ovlivňuje přesnost akce relé ochrany a musí být přísně kontrolován.

2.2.3 Teplotní charakteristiky

Vliv teploty na PECTs je třeba cyklicky testovat v souladu se standardem IEC. V praxi je "teplotní stabilizační časová konstanta" klíčovým parametrem (kalibrován výrobitelem podle konstrukce a objemu zařízení). Simuluji teplotní gradient prostřednictvím klimatické komory, zaznamenávám odchylku chyb v různých pracovních podmínkách a ověřuji teplotní adaptabilitu zařízení.

3. Virtuální kalibrátor fotoelektrických proudových transformátorů

Virtuální kalibrátor je "nercovým centrem" testovacího systému. Jeho funkce zobrazení dat pokrývají křivky, hodnoty, grafy atd., což usnadňuje pracovníkům na první linii rychlé identifikaci problémů. Na základě výkonnostních rozdílů PECTs lze kalibrátor odvodit do dvou typů: statický kalibrátor a dynamický kalibrátor, s jasným dělením práce:

3.1 Statický výkonnostní kalibrátor

Během běžného testování často používám statický kalibrátor k dokončení tří klíčových úkolů:

• V reálném čase počítá fázovou chybu během statického provozu PECT;

• Simuluje změnu teploty a hodnotí odchylku ukazatelů;

• Analyzuje harmonické složky a ověřuje výkon zařízení za podmínek nelineárních zatěžovacích situací.
  Během provozu je třeba předem nastavit parametry, jako je výběr kanálu a vzorkovací frekvence, a nakonec se statické vlastnosti zařízení intuitivně prezentují prostřednictvím křivek chyb.

3.2 Dynamický výkonnostní kalibrátor

Dynamický kalibrátor se zaměřuje na dynamický proces: může současně zobrazit dynamické vlnové formy kanálu k kalibraci a standardního kanálu a přesně zachytit chyby v scénářích, jako je vstřikovací proud a krátkozaměrný proud. Při analýze záznamu selhání použiji jeho funkci výpočtu chyb k identifikaci deformací v dynamickém procesu a poskytnutí datové podpory pro optimalizaci zařízení.

Závěr

Jako pracovník na první linii vždy začínám z pohledu praktického provozu: nejprve si důkladně osvojím strukturu a princip PECTs (návrhové rozdíly mezi aktivními a pasivními typy), pak ovládnu konstrukční logiku testovacího systému (sériové zapojení snímacích hlav, konfigurace kalibrátoru) a nakonec prostřednictvím funkční diferenciace virtuálního kalibrátoru (statický/dynamický) dosáhnu přesného hodnocení výkonnosti zařízení. Tato technická cesta nejen zajišťuje spolehlivé uvedení do provozu PECTs, ale také poskytuje praktickou měřicí základnu pro inteligentní upgrade elektrizačního systému - činí testovací data každého zařízení "kamenem základním" pro bezpečnost elektrizační sítě.