آزمایش ترانسفورماتورهای جریان نوری (OCT)

با توجه به پیشرفت اقتصاد و علم و فناوری مدرن، دستگاه‌های جریان‌سنج نوری الکتریکی (PECTs) کاملاً از مرحله آزمایش عملیاتی به کاربرد عملی گذشته‌اند. به عنوان یک کارمند آزمون خط مقدم، در کار روزمره عمیقاً حس می‌کنم که این دستگاه‌ها در سیستم برق چقدر مهم هستند. همچنین متوجه لزوم انجام تحقیقات عمیق‌تر بر روی سیستم‌های آزمون و روش‌های کالیبراسیون آن‌ها شده‌ام. این نه تنها به کاربرد مهندسی PECTs کمک می‌کند بلکه به کشف دقیق و حل مشکلات فنی در عملکرد واقعی آن‌ها نیز کمک می‌کند.

۱. ساختار و اصول کار دستگاه‌های جریان‌سنج نوری الکتریکی

در حال حاضر، عمق تحقیقات صنعتی درباره PECTs هنوز کافی نیست و حتی اشتباهات شناختی وجود دارد. برخی معتقدند که روش‌های خروجی و اصول حسگری آن‌ها با جریان‌سنج‌های الکترومغناطیسی کاملاً یکسان است (هر دو دارای خروجی اسمی ۵A/۱A هستند). اما در کاربردهای عملی، PECTs مزایای منحصر به فردی دارند - آن‌ها به مدارهای ثانویه اسمی وابسته نیستند و می‌توانند به طور مستقیم سیگنال‌های دیجیتال خروجی دهند. از نظر ساختاری، آن‌ها به دو نوع تقسیم می‌شوند: فعال و غیرفعال. تفاوت اصلی در نیاز به تغذیه خارجی در سمت فشار بالا حسگر قرار دارد. به دلیل تفاوت‌های موجود در اصول طراحی، ساختار و مکانیسم‌های کاری آن‌ها نیز تفاوت‌های قابل توجهی دارند.

۱.۱ دستگاه‌های جریان‌سنج نوری الکتریکی غیرفعال

به عنوان یک کارمند آزمون خط مقدم، معمولاً با این تجهیزات در طول آزمون‌ها تماس دارم. اصل اساسی آن بر اساس اثر فارادی مغناطیس-نوری است: وقتی مواد مغناطیس-نوری در محیط میدان مغناطیسی منتشر می‌شوند، حالت قطبی نور با شدت میدان مغناطیسی تغییر می‌کند. با مراقبت از تغییر زاویه قطبی، می‌توان رابطه بین ثابت مغناطیس-نوری، زاویه چرخش و شدت میدان مغناطیسی را برقرار کرد

و در نهایت، اندازه‌گیری بدون تماس سیگنال‌های جریانی را محقق می‌کند. این طراحی بدون تغذیه در سناریوهای آزمون عایق‌بندی سمت فشار بالا مزایای قابل توجهی دارد.

۱.۲ دستگاه‌های جریان‌سنج نوری الکتریکی فعال

در آزمون‌های واقعی، دستگاه‌های فعال به سیم‌پیچ‌های هوا-هسته یا ترانسفورماتورهای الکترومغناطیسی با دقت بالا متکی هستند تا تنظیم سیگنال را انجام دهند. فرآیند کاری آن‌ها می‌تواند به شرح زیر تجزیه شود: ابتدا سیگنال جریان بزرگ به سیگنال ولتاژ ضعیف از طریق القاء الکترومغناطیسی (با استفاده از ترانسفورماتور الکترومغناطیسی کوچک) تبدیل می‌شود، سپس به سیگنال الکتریکی دیجیتال مدوله می‌شود و در نهایت از طریق تبدیل الکترو-نوری به سیگنال نوری تبدیل می‌شود که از طریق لیزر به سمت فشار پایین برای پردازش ارسال می‌شود. این دستگاه‌ها در پروژه‌های زیرстанیون دیجیتال به طور گسترده مورد استفاده قرار می‌گیرند. در حین رفع اشکال، باید بر سازگاری ماژول دمودولاسیون در سمت فشار پایین تمرکز کنم.

۲. سیستم آزمون دستگاه‌های جریان‌سنج نوری الکتریکی
۲.۱ ساختار سیستم آزمون

پیچیدگی سیستم آزمون PECT نیازمند درک سیستمی از جانب کارکنان خط مقدم است. منطق اصلی آن شامل اتصال سری حسگرهای دستگاه آزمون و ترانسفورماتور استاندارد است، به طوری که در یک محیط جریانی مشترک قرار می‌گیرند. به عنوان بخش کلیدی آزمون، کالیبراتور مجازی باید انجام دهد: جمع‌آوری سیگنال‌های کامپیوتری، پردازش الگوریتم خطای و نمایش داده‌های چندبعدی. در عمل، آزمون عملکرد حالت پایدار باید با ترانسفورماتور استاندارد با دقت بالا (مانند دستگاه کلاس ۰.۰۵) تطابق داشته باشد و سنسور جریان هال برای آزمون‌های گذرا (سرعت پاسخ سریع، مناسب برای سناریوهای جریان ضربه‌ای) ترجیح داده می‌شود.

۲.۲ آزمون شاخص‌های عملکرد کلیدی

در زمان آزمون PECTs، باید روی شاخص‌های کلیدی زیر تمرکز کنم تا داده‌های دقیق و قابل اعتمادی را تضمین کنم:

۲.۲.۱ شاخص‌های حالت پایدار

آزمون حالت پایدار روی ضریب نسبت اسمی (این پارامتر توسط سازنده نامگذاری می‌شود) متمرکز است. در طول آزمون، باید داده‌های توالی کانال انتقال دیجیتال و کانال خروجی آنالوگ به طور همزمان جمع‌آوری شوند و خطای نسبت با مقایسه با سیگنال استاندارد محاسبه شود تا خطی بودن دستگاه در شرایط فرکانس شبکه تأیید شود.

۲.۲.۲ خطای فاز

آزمون خطای فاز نیازمند شناسایی انحراف فاز بردار جریان است: با استفاده از الگوریتم دیجیتال (مانند تبدیل فوریه سریع) سیگنال خروجی تجزیه شده، فاز مرجع با فاز خروجی واقعی مقایسه شده و تفاوت بین آن‌ها کمیت می‌شود. این شاخص به طور مستقیم بر دقت عملکرد دستگاه حفاظتی تأثیر می‌گذارد و باید به طور دقیق کنترل شود.

۲.۲.۳ ویژگی‌های دمایی

تأثیر دما بر PECTs باید به طور متناوب بر اساس استاندارد IEC آزمون شود. در آزمون واقعی، "ثابت زمانی پایداری حرارتی" یک پارامتر کلیدی است (کالیبره شده توسط سازنده بر اساس ساختار و حجم دستگاه). من از طریق کابین تست محیطی گرادیان دما را شبیه‌سازی می‌کنم، خطای پرت در شرایط مختلف کاری را ثبت می‌کنم و انطباق دمایی دستگاه را تأیید می‌کنم.

۳. کالیبراتور مجازی برای دستگاه‌های جریان‌سنج نوری الکتریکی

کالیبراتور مجازی "مرکز عصبی" سیستم آزمون است. توابع نمایش داده‌های آن شامل منحنی‌ها، مقادیر و نمودارها می‌شود که به کارکنان خط مقدم کمک می‌کند تا به سرعت مشکلات را شناسایی کنند. بر اساس تفاوت‌های عملکردی PECTs، کالیبراتور می‌تواند به دو نوع تقسیم شود: کالیبراتور عملکرد حالت پایدار و کالیبراتور عملکرد گذرا، با تقسیم کاری واضح:

۳.۱ کالیبراتور عملکرد حالت پایدار

در آزمون‌های روزمره، معمولاً از کالیبراتور عملکرد حالت پایدار برای انجام سه وظیفه کلیدی استفاده می‌کنم:

• محاسبه خطای فاز به طور زنده در حالت پایدار PECT؛

• شبیه‌سازی شرایط تغییر دما و ارزیابی انحراف شاخص‌ها؛

• تجزیه مؤلفه‌های هارمونیک و تأیید عملکرد دستگاه در شرایط بارهای غیرخطی.
  در حین عملیات، پارامترهایی مانند انتخاب کانال و نرخ نمونه‌برداری باید پیش از آن تنظیم شوند و در نهایت ویژگی‌های حالت پایدار دستگاه از طریق منحنی‌های خطا به صورت بصری نمایش داده می‌شوند.

۳.۲ کالیبراتور عملکرد گذرا

کالیبراتور گذرا روی فرآیندهای دینامیکی تمرکز دارد: می‌تواند به طور همزمان موج‌های گذرا کانال مورد کالیبراسیون و کانال استاندارد را نمایش دهد و به طور دقیق خطاهای را در سناریوهایی مانند جریان تکانه‌ای و جریان کوتاه‌مداری شناسایی کند. در زمان تحلیل ضبط خطا، از تابع محاسبه خطا برای شناسایی نقاط تحریف در فرآیند گذرا استفاده می‌کنم و داده‌های پشتیبان برای بهینه‌سازی دستگاه ارائه می‌دهم.

نتیجه‌گیری

به عنوان یک کارمند آزمون خط مقدم، همیشه از دیدگاه عملیاتی عمل می‌کنم: ابتدا ساختار و اصول PECTs را به طور کامل درک می‌کنم (تفاوت‌های طراحی بین انواع فعال و غیرفعال)، سپس منطق ساخت سیستم آزمون را (اتصال سری حسگرهای و کالیبراسیون کالیبراتور) فهمیده و در نهایت از طریق تفکیک عملکرد کالیبراتور مجازی (حالت پایدار/گذرا) ارزیابی دقیق عملکرد دستگاه را محقق می‌کنم. این مسیر فنی نه تنها اطمینان از راه‌اندازی قابل اعتماد PECTs را فراهم می‌کند بلکه مبنای عملیاتی برای به‌روزرسانی هوشمند سیستم برق را ارائه می‌دهد - با تبدیل داده‌های آزمون هر دستگاه به "سنگ بنایی" برای ایمنی شبکه برق.