Testowanie optycznych transformatorów prądowych (OCT)

Z rozwojem nowoczesnej gospodarki i nauki oraz technologii, fotoelektryczne transformatory prądowe (PECT) przeszły w pełni z fazy próbnej do praktycznego zastosowania. Jako osoba pracująca na pierwszej linii testów, głęboko odczuwam ich znaczenie w systemie energetycznym w codziennym pracy. Uświadamiam sobie również konieczność prowadzenia szczegółowych badań nad ich systemami testowymi i metodami kalibracji. To nie tylko sprzyja inżynierskim zastosowaniom PECT, ale także umożliwia dokładne wykrywanie i rozwiązywanie problemów technicznych podczas rzeczywistej eksploatacji.

1. Struktura i zasada działania fotoelektrycznych transformatorów prądowych

Obecnie, badania PECT w branży są nadal niewystarczające, a nawet występują błędy pojmowania. Niektórzy uważają, że ich metody wyjściowe i zasady czujnikowe są całkowicie zgodne z elektromagnetycznymi transformatorami prądowymi (obie mają nominalne wyjście 5A/1A). Jednak w praktyce, PECT mają unikalne zalety - nie zależą od obwodów drugiego stopnia i mogą bezpośrednio generować sygnały cyfrowe. Strukturalnie dzielą się na dwa typy: aktywne i pasywne. Kluczowa różnica polega na tym, czy potrzebne jest zewnętrzne zasilanie po stronie wysokiego napięcia czujnika. Ze względu na różnice w zasadach projektowych, istnieją również znaczne różnice w ich strukturze i mechanizmach działania.

1.1 Pasywne fotoelektryczne transformatory prądowe

Jako osoba pracująca na pierwszej linii testów, często stykam się z takim sprzętem podczas testów. Jego kluczowa zasada opiera się na efekcie magneto-optycznym Faradaya: gdy materiały magneto-optyczne propagują się w środowisku pola magnetycznego, stan polaryzacji światła ulega odchyleniu wraz z intensywnością pola magnetycznego. Monitorując zmianę kąta polaryzacji, można ustalić korelację między stałą magneto-optyczną, kątem obrotu i intensywnością pola magnetycznego, co pozwala na realizację pomiaru bezkontaktowego sygnałów prądowych. Ten niezasilany projekt ma znaczące zalety w scenariuszach detekcji izolacji po stronie wysokiego napięcia.

i w końcu, realizuje pomiary bezkontaktowe sygnałów prądowych. Ten niezasilany projekt ma znaczące zalety w scenariuszach detekcji izolacji po stronie wysokiego napięcia.

1.2 Aktywne fotoelektryczne transformatory prądowe

W rzeczywistych testach, urządzenia aktywne opierają się na cewkach rdzeniowych lub precyzyjnych małych transformatorach elektromagnetycznych, aby osiągnąć warunkowanie sygnałów. Jego proces pracy można rozłożyć następująco: najpierw duży sygnał prądowy jest przekształcany w słaby sygnał napięciowy przez indukcję elektromagnetyczną (opierając się na małym transformatorze elektromagnetycznym), następnie modulowany na sygnał elektryczny cyfrowy, a na końcu przekształcony na sygnał optyczny poprzez konwersję elektro-optyczną, który jest przesyłany do strony niskiego napięcia do przetwarzania przez włókno optyczne. Takie urządzenia są szeroko stosowane w projektach cyfrowych stacji. Podczas debugowania, muszę skupić się na kompatybilności modułu demodulacyjnego po stronie niskiego napięcia.

2. System testowy fotoelektrycznych transformatorów prądowych
2.1 Struktura systemu testowego

Złożoność systemu testowego PECT wymaga, aby osoby pracujące na pierwszej linii miały zrozumienie na poziomie systemowym. Jego kluczowa logika polega na połączeniu głowic czujników testowanego transformatora i standardowego transformatora szeregowo, tak aby były w tym samym środowisku prądowym. Jako kluczowa część testu, wirtualny kalibrator musi realizować: pozyskiwanie sygnałów przez komputer, przetwarzanie algorytmów błędów i wielowymiarową prezentację danych. W rzeczywistej operacji, test wydajności w stanie ustalonym musi być dopasowany do precyzyjnego standardowego transformatora (np. urządzenia klasy 0,05), a czujnik prądowy Halla jest preferowany do testów przejściowych (szybka reakcja, odpowiedni dla scenariuszy impulsowych prądów).

2.2 Testowanie kluczowych wskaźników wydajnościowych

Podczas testowania PECT, muszę skupić się na następujących kluczowych wskaźnikach, aby zapewnić dokładne i wiarygodne dane:

2.2.1 Wskaźniki w stanie ustalonym

Test w stanie ustalonym koncentruje się na współczynniku proporcji nominalnej (ten parametr jest nominalny według producenta). W trakcie testu należy jednocześnie zbierać sekwencyjne dane z kanału transmisji cyfrowej i kanału wyjścia analogowego, a błąd proporcji jest obliczany poprzez porównanie ze standardowym sygnałem, aby zweryfikować liniowość urządzenia w warunkach częstotliwości sieciowej.

2.2.2 Błąd fazowy

Test błędu fazowego wymaga uchwycenia odchylenia fazy wektora prądu: używając cyfrowego algorytmu (np. szybkiej transformacji Fouriera) do analizy sygnału wyjściowego, porównujemy fazę referencyjną z rzeczywistą fazą wyjściową i kwantyfikujemy różnicę między nimi. Ten wskaźnik bezpośrednio wpływa na dokładność działania urządzeń ochrony relacyjnej i musi być surowo kontrolowany.

2.2.3 Charakterystyki temperaturowe

Wpływ temperatury na PECT musi być cyklicznie testowany zgodnie ze standardem IEC. W rzeczywistych testach, "stała czasowa termicznej stabilności" jest kluczowym parametrem (kalibrowanym przez producenta zgodnie z konstrukcją i objętością urządzenia). Symuluję gradient temperatury za pomocą kamery testowej środowiskowej, zapisuję dryf błędów w różnych warunkach pracy i weryfikuję adaptacyjność temperaturową urządzenia.

3. Wirtualny kalibrator dla fotoelektrycznych transformatorów prądowych

Wirtualny kalibrator to "nerwowo centrum" systemu testowego. Jego funkcje wyświetlania danych obejmują krzywe, wartości, wykresy itp., co ułatwia osobom pracującym na pierwszej linii szybkie lokalizowanie problemów. Na podstawie różnic w wydajności PECT, kalibrator może być podzielony na dwa typy: kalibrator wydajności w stanie ustalonym i kalibrator wydajności przejściowej, z jasnym podziałem obowiązków:

3.1 Kalibrator wydajności w stanie ustalonym

W codziennych testach często używam kalibratora wydajności w stanie ustalonym do wykonania trzech kluczowych zadań:

• Obliczanie błędu fazowego w czasie rzeczywistym podczas działania PECT w stanie ustalonym;

• Symulacja warunków zmiany temperatury i ocena dryfu wskaźników;

• Analiza składowych harmonicznych i weryfikacja wydajności urządzenia w warunkach nieliniowych obciążeń.
  W trakcie działania, parametry takie jak wybór kanału i częstotliwość próbkowania muszą być skonfigurowane z góry, a na końcu charakterystyka wydajności w stanie ustalonym jest intuicyjnie przedstawiana przez krzywe błędów.

3.2 Kalibrator wydajności przejściowej

Kalibrator wydajności przejściowej koncentruje się na procesie dynamicznym: może jednocześnie wyświetlać przejściowe formy falowe kanału do kalibracji i standardowego kanału, oraz dokładnie uchwycić błędy w scenariuszach takich jak prąd impulsowy i prąd przepustowy. Podczas analizy rejestracji uszkodzeń, używam jego funkcji obliczania błędów do zlokalizowania punktów zniekształcen w procesie przejściowym i dostarczenia danych do optymalizacji urządzenia.

Podsumowanie

Jako osoba pracująca na pierwszej linii testów, zawsze zaczynam od perspektywy praktycznej eksploatacji: najpierw dokładnie zrozumieć strukturę i zasadę działania PECT (różnice w projekcie typu aktywnego i pasywnego), następnie opanować logikę budowy systemu testowego (połączenie szeregowo głowic czujników, konfiguracja kalibratora), a na końcu, poprzez różnicę funkcji wirtualnego kalibratora (stan ustalony/przejściowy), osiągnąć dokładną ocenę wydajności urządzenia. Ta ścieżka techniczna nie tylko zapewnia niezawodne wprowadzenie do eksploatacji PECT, ale także dostarcza praktycznej podstawy do inteligentnej modernizacji systemu energetycznego - sprawiając, że dane testowe każdego urządzenia staną się "fundamentem" bezpieczeństwa sieci energetycznej.