Keuse van Primêre Verifikasie-sirkuit en Parametermeting vir UHV GIS-stroomtransformateurs

In UHV GIS, stroomtransformers is sleutel tot elektriese energie metering. Hul akkuraatheid bepaal kragverkoopafrekeninge, dus is 'n plaaslike foutverifikasie volgens JJG1021 - 2007 nodig. Plaaslik gebruik men strate, spanningsreguleerders en stroomversterkers. As gevolg van insluiting in GIS, bou toetskringe via blootgestelde grondknive, bushings en terugvoerleiers; regte krings vereenvoudig draadwerk en verhoog akkuraatheid.

Uitdagings soos groot toetsstrome, lank krings en hoë impedansie bestaan, maar reaktiewe kompensasie (wat gebruik maak van hoër induktiewe reaktans in GIS primêre krings) verminder uitrustingkapasiteitbehoeftes. Akkurate meting van primêre kringparameters is krities vir kompensasie. Bestaande metodes is nie geskik vir GIS primêre krings nie, dus hierdie artikel: sorteer UHV GIS stroomtransformer primêre kringstrukture/eienskappe om verifikasiekrings te kies; ontwikkel intelligente metodes om parametermetingintelligensie/automatisering te verbeter.

1 Primêre Kringkeuse vir UHV GIS Stroomtransformers
1.1 Struktuur & Kenmerke

GIS integreer substation primêre toerusting (behalwe transformators) in agt komponente (bv., CB, DS). Ingesluit in metaalbeskermings, bied GIS: miniaturisering (via SF₆), minder ruimte); hoë betroubaarheid (geëgseerde lewende dele weerstand teen omgewing/aardbewing); veiligheid (geen elektriese skok/brandrisiko's nie); uitmuntende prestasie (skild EM/statiese, geen interferensie); kort installasie (fabrieksamestelling verminder plaaslike tyd); maklike instandhouding & lang inspeksie (goede struktuur, gevorderde booguitdoening).

1.2 Kringkeuse

Kontakbrekers sit middestoks in GIS-pyplyne, met stroomtransformers aan albei kante. Skakelaars is buite, plus grondskakelaars vir beskerming. Pyplyne gebruik (SF₆), en transformators het epoxyhars semi-giet. As gevolg van insluiting, gebruik blootgestelde grondskakelaars/bushing + terugvoerleiders. Vier opsies bestaan: grondskakelaars by kontakbreker-einde, GIS-pyplyn beskermings, groot-stroomleiders, of aangrensende GIS busbars as terugvoer. Nadat reaktiewe kompensasie opgelos is, word aangrensende GIS busbars (veilig, eenvoudig, bedryfbaar) gekies vir plaaslike verifikasie.

2 Navorsing oor GIS Primêre Kring Intelligente Metingstelsels
2.1 Parametermetingmetode Analise

GIS primêre krings het ekwivalente weerstand R en induktiewe reaktans (Z_L). Konvensionele metodes (meet R, pas AC toe, bereken komplekse impedans Z dan (Z_L) benodig baie toerusting, komplekse operasies, en swaar berekeninge. Hierdie artikel ontwikkel intelligente stelsels. Kernaufdragte: stelselontwerp (komponentepassing, prosesbeplanning); bepaal seinversameling (punte, metodes, krings vir spanning/stroom); vind spanning-stroom faseverskilberekening; kies lynparametermetodes (van amplitude/faseverskil, kry ekwivalente weerstand/induktiewe reaktans); oorkom harmonieke/interferensie vir akkuraatheid.

2.2 Algehele Ontwerp van die Intelligente Metingstelsel

Die intelligente metingstelsel fokus op 'n mikrokontroleur-gebaseerde rekenaarsisteem, toegerus met knoppies, 'n vertoonvlak, 'n printer, en ander perifere. Die spanning en stroomseine word deur die seinversamelingsisteem vasgevang, dan deurgevoer deur 'n filter, multiplexer-skakelaar, outomatiese seinversterker, en analoog-na-digitale (A/D) omsetter voordat dit by die mikrokontroleur aankom vir seinverwerking. Die hardwares beginsel word in Figuur 1 geïllustreer.

Sistemeenhede

• Seinversamelingsisteem: Vasvang spanning en stroomseine van die kring.

• Filter: Verwyder interferensieseine.

• Multiplexer-skakelaar: Moenie spanning en stroomseine kan een A/D omsetter deel, verlaag hardwareroste.

• Outomatiese seinversterker: Pas versterking outomaties aan op basis van seinsterkte om stabiele uitset te verseker.

• A/D Omsetter: Transformeer analoogseine na digitale formaat vir mikrokontroleur-verwerking.

• Vertoonvlak: Gebruik 'n direk-leesbare digitale skerm vir maklike datavervatting.

• Knoppies: Vereenvoudig stelselbedryf met gebruiker-vriendelike beheer.

• Printer: Levere metingresultate op vraag.

Operasieproses

Die verkryde seine word verwerk en oorgedra aan die mikrokontroleur, wat vooraf-installeerde seinverwerkingsprogramme uitvoer. Die stelsel ontleed die data via spesifieke sagteware, bereken die resultate, en wys dit op die skerm.

2.3 Ontwerp van die Seinversamelingskring

Gegewe dat die meting van primêre kringparameters nie hoë strome benodig nie, gebruik die stelsel 'n geregelde straatoorgawe met 'n 200A-uitset. Na deur 'n stroomversterker gegaan te het, is die geïnduseerde stroom aan die lynkant aansienlik laer as die GIS-gerateerde stroom, wat die behoefte aan groot-kapasiteittoerusting minimeer. Hierdie opstelling hou die stroom binne die veilige bedryfsgebied van die GIS-insluiting en grondskakelaars.

Kringopsies

Die seinversamelingskring kan enige van die drie toetsskrings bespreek vroeër (ekskeptief die grondskakelaar gebaseerde kring, wat nie die hele GIS-lyn dek nie). Deur meerdere metodes gelyktydig te gebruik, kan metingakkuraatheid verhoog word. Tydens toetsing, word spanning- en stroomtransformers geïnstalleer om hoë primêre-kantwaardes in bestuurbaar sekondêre-kantseine te verander vir die versamelingsisteem.

Kringontwerp vir Aangrensende GIS Busbar Terugvoerleier

Wanneer 'n aangrensende GIS groot-stroom busbar as terugvoerleier gebruik word:

• Verbind 'n spanningtransformer parallel aan die stroomversterkerlynkant.

• Installeer 'n stroomtransformer in reeks tussen die stroomversterkerlynkant en 'n GIS-inlaatbushing.

• Voer die sekondêre-kant spanning- en stroomseine in die versamelingsisteem in.

Die ontwerpte seinversamelingskring word in Figuur 2 getoon. Die ingesamelde spanning- en stroomdata stem ooreen met die totale waardes van die kring.

2.4 Keuse van Berekeningmetode vir Spanning- en Stroom Faseverskil

Hierdie metingstelsel gebruik die nulpuntsoorskynfasehoekmetode om die faseverskil tussen spanning en stroom te meet. Die sogenoemde nulpuntsoorskynfasehoekmetode is om die fundamentele golfkomponente van die ingesamelde spanning- en stroomseine in vierkantsgolwe te vorm, hul onderskeie nulpuntimpuls te verkry deur 'n differensiaal-sirkel, die tydverskil tussen die twee impulse te meet, en dan die faseverskil tussen spanning en stroom te bereken.

Veronderstel dat die tyd van die stygende rand van die spanning vierkantsgolf τ₁ is en die tyd van die stygende rand van die stroom vierkantsgolf τ₂ is. Dan is die berekeningformule vir die faseverskil φ tussen die twee seïne as volg:

Daarvan:T is die periode van spanning en stroom. Aangesien die frekwensie van spanning en stroom 50 Hz is, is sy periode 0.02 s. Die berekeningformule vir die faseverskil van spanning en stroom kan vereenvoudig word as：

2.5 Berekeningmetode vir Lynparameters

Hierdie berekeningprosesse is geprogrammeer in die geheue van die mikrokontroleur. Spesialiserte seinverwerkingsagteware word gebruik om die data outomaties te hanteer, en die resultate word op die toestel se monitor vertoon. Vir die gemak van analise, word die spanning en stroom hieronder by verstek as omgekeer na die spanning en stroom van die primêre kant beskou.

Veronderstel dat die amplituud van die totale lynspanning deur die seinversamelingsisteem ingesamel is U, en die amplituud van die lynstroom is I. Dan kan die totale lynweerstand R₁ en induktansie L₁ van die volgende formules verkry word

As die weerstand van die verbindingsgelei tussen die busbars van die GIS-uitgaande bushing gemeet word as ρ, die effektiewe doorsnedearea is s, en die lengte van die geleider is gemeet as l, dan is die impedansieberekeningformule vir hierdie verbindingsgelei as volg

Negligeer ander verbindingsgeleiers, die ekwivalente weerstand R en ekwivalente induktansie L van die primêre kring van die GIS-pyplyn kan van die volgende formules verkry word.

Foutbeheer & Optimering

Elke metingmetode moet 3 keer herhaal word op verskillende tye om foute te verminder. Indien moontlik, gebruik al 3 metodes gelyktydig en vergelyk resultate:

• Eenvormige resultate: Gemiddelde die waardes.

• Een uitskieter: Kontroleer vir los verbindinge of draadwerk foute; verwerp die uitskieter as probleme voortduur.

• Onkonsekwente resultate: Herkontroleer vir interferensie. Pas die kring indien nodig aan; hersien teoretiese parameters as dissonansie bly bestaan.

Om interferensie en harmonieke te verminder:

• Installeer hardwares filters in die seinversamelingskring.

• Pas FFT sagteware toe om fundamentele golfkomponente te onttrek vir berekening.

3. Gevolgtrekking

UHV GIS integreer primêre toerusting in geslote metaaltanks, wat immuun is teen omgewingsfaktore, hoë betroubaarheid, en minimale voetafdruk bied. Vir stroomtransformerverifikasie, maak die gebruik van aangrensende GIS busbars as terugvoerleiers draadwerk eenvoudig en verseker veiligheid, wat dit ideaal maak vir primêre opsporingsskrings.

Hierdie studie introduceer 'n intelligente metingstelsel vir GIS primêre krings, wat presiese meting van ekwivalente weerstand en induktansie moontlik maak. Die stelsel se gebruiker-vriendelike grensflak, hoë akkuraatheid, en sterke anti-interferensievermoëne bevorder automatisering in GIS-verifikasie. Verdere veldtoetse word aanbeveel vir validasie en verfyn.