Selecció del circuit primari de verificació i mesura de paràmetres per a transformadors de corrent UHV GIS
En GIS d'UHV, els transformadors de corrent són clau per a la mesura de l'energia elèctrica. La seva precisió determina les liquidacions dels intercanvis d'energia, per tant, cal una verificació d'errors in situ segons JJG1021 - 2007. In situ, s'utilitzen fonts d'alimentació, reguladors de tensió i amplificadors de corrent. Degut a l'encapsulament en GIS, es construeixen circuits de prova mitjançant punxes de terra exposades, candelers i conductors de retorn; els circuits correctes simplifiquen la cablejació i milloren la precisió.
Existeixen reptes com una gran corrent de prova, circuits llargs i alta impedància, però la compensació reactiva (aprovint-se de la reactància inductiva més elevada en els circuits primaris de GIS) reduïu la necessitat de capacitat de l'equipament. La mesura precisa dels paràmetres del circuit primari és clau per a la compensació. Els mètodes existents no són adequats per als circuits primaris de GIS, així que aquest article: classifica les estructures/característiques dels circuits primaris dels transformadors de corrent de GIS per seleccionar circuits de verificació; desenvolupa mètodes intel·ligents per augmentar la intel·ligència i automatització de la mesura de paràmetres.
1 Selecció del Circuit Primari per a Transformadors de Corrent de GIS d'UHV
1.1 Estructura i Característiques
El GIS integra l'equipament primari de la subestació (exclòs els transformadors) en vuit components (p. ex., CB, DS). Encapsulat en caixes metàl·liques, el GIS ofereix: miniaturització (gràcies a SF6), menys espai); alta fiabilitat (les parts activades estan sellades i resisten l'entorn/terremots); seguretat (no hi ha riscos d'electrocussió/incendi); rendiment superior (escuts EM/estàtics, sense interferències); instal·lació ràpida (la fabricació en fàbrica redueix el temps in situ); manteniment fàcil i inspeccions llargues (bona estructura, extinció d'arc avançada).
1.2 Selecció del Circuit
Els interruptors situats al mig dels conductes de GIS, amb transformadors de corrent a ambdós costats. Les disjunctors estan fora, més punxes de terra per a la protecció. Els conductes utilitzen (SF6), i els transformadors tenen resina epoxi semicasta. Degut a l'encapsulament, s'utilitzen punxes de terra exposades/candelers + conductors de retorn. Existeixen quatre opcions: punxes de terra als extrems dels interruptors, cares dels conductes de GIS, conductors de gran corrent o barras de GIS adjacents com a retorn. Després de resoldre la compensació reactiva, s'escullen les barras de GIS adjacents (segures, simples, operables) per a la verificació in situ.
2 Recerca en Sistemes Intel·ligents de Mesura de Circuits Primaris de GIS
2.1 Anàlisi del Mètode de Mesura de Paràmetres
Els circuits primaris de GIS tenen resistència equivalent R i reactància inductiva (ZL). Els mètodes convencionals (mesura de R, aplicació d'AC, càlcul de la impedància complexa Z després (ZL) necessiten molts dispositius, operacions complexes i càlculs pesants. Aquest article desenvolupa sistemes intel·ligents. Tasques clau: disseny del sistema (ajust de components, planificació del procés); determinació de la recol·lecció de senyals (punts, mètodes, circuits per a tensió/corrent); trobar el càlcul de la diferència de fase entre tensió i corrent; seleccionar mètodes de paràmetres de línia (des de l'amplitud/diferència de fase, obtenir la resistència equivalent/reactància inductiva); superar harmònics/interferències per a la precisió.
2.2 Disseny General del Sistema de Mesura Intel·ligent
El sistema de mesura intel·ligent gira entorn d'un sistema informàtic basat en microcontrolador, dotat de botons, un display, una impressora i altres perifèrics. Els senyals de tensió i corrent són capturats pel sistema d'adquisició de senyals, després processats a través d'un filtre, un commutador multiplexor, un amplificador automàtic de senyal i un convertidor analògic-digital (A/D) abans d'arribar al microcontrolador per al processament del senyal. El principi del maquinari es il·lustre en la Figura 1.
Components del Sistema
Procés Operatiu
Els senyals adquirits són processats i transmesos al microcontrolador, que executa programes de processament de senyals preinstal·lats. El sistema analitza les dades mitjançant programari dedicat, calcula els resultats i els mostra a la pantalla.
2.3 Disseny del Circuit d'Adquisició de Senyals
D'acord amb que la mesura dels paràmetres del circuit primari no requereix grans corrents, el sistema utilitza una font d'alimentació regulada amb una sortida de 200A. Després de passar per un amplificador de corrent, la corrent induïda al costat de la línia és significativament menor que la corrent nominal del GIS, minimitzant la necessitat d'equips de gran capacitat. Aquesta configuració manté la corrent dins el rang d'operació segur de l'encastre del GIS i les punxes de terra.
Opcions de Circuit
El circuit d'adquisició de senyals pot adoptar qualsevol dels tres circuits de prova discutits anteriorment (exclos el circuit basat en punxes de terra, que no cobreix tota la línia de GIS). L'ús simultani de diversos mètodes pot millorar la precisió de la mesura. Durant la prova, s'installen transformadors de tensió i corrent per convertir els valors elevats del costat primari en senyals gestionables del costat secundari per al sistema d'adquisició.
Disseny del Circuit per a Conductor de Retorn de Barra de GIS Adjacent
Quan s'utilitza una barra de GIS de gran corrent adjacente com a conductor de retorn:
El circuit d'adquisició de senyals dissenyat es mostra a la Figura 2. Les dades de tensió i corrent recollides corresponen als valors totals del circuit.
2.4 Selecció del Mètode de Càlcul de la Diferència de Fase entre Tensió i Corrent
Aquest sistema de mesura utilitza el mètode de l'angle de fase de creuament zero per mesurar la diferència de fase entre tensió i corrent. El dit mètode de l'angle de fase de creuament zero consisteix a formar ona quadrada les components fonamentals dels senyals de tensió i corrent recollits, obtenir els seus respectius impulsos de creuament zero a través d'un circuit diferencial, mesurar la diferència de temps entre els dos impulsos i, a continuació, calcular la diferència de fase entre tensió i corrent.
Suposem que el temps de l'aresta ascendent de l'ona quadrada de tensió és τ1 i el temps de l'aresta ascendent de l'ona quadrada de corrent és τ2. Aleshores, la fórmula de càlcul de la diferència de fase φ entre els dos senyals és la següent:
Entre ells: T és el període de tensió i corrent. Com que la freqüència de tensió i corrent és de 50 Hz, el seu període és de 0,02 s. La fórmula de càlcul de la diferència de fase de tensió i corrent es pot simplificar com:
2.5 Mètode de Càlcul de Paràmetres de Línia
Aquests processos de càlcul han estat programats a la memòria del microcontrolador. Es fa servir programari de processament de senyals especialitzat per tractar les dades automàticament, i els resultats es mostren en el monitor del dispositiu. Per a la comoditat de l'anàlisi, la tensió i el corrent mencionats a continuació són considerats per defecte convertits a la tensió i el corrent del costat primari.
Suposem que l'amplitud de la tensió total de línia recollida pel sistema d'adquisició de senyals és U, i l'amplitud de la corrent de línia és I. Aleshores, la resistència total de línia R1 i la inductància L1 es poden obtenir a partir de les següents fórmules:
Si la resistivitat del conductor de connexió entre les barras de GIS de la bossa de sortida es mesura com ρ, l'àrea efectiva de secció transversal és s, i la longitud del conductor es mesura com l, aleshores la fórmula de càlcul de la impedància d'aquest conductor de connexió és la següent:
Neglicant altres conductors de connexió, la resistència equivalent R i la inductància equivalent L del circuit primari de la tuberia de GIS es poden obtenir a partir de les següents fórmules:
Control i Optimització d'Errors
Cada mètode de mesura s'hauria de repetir 3 vegades a intervals diferents per reduir errors. Si és possible, utilitzeu tots 3 mètodes simultàniament i compareu els resultats:
Per mitigar la interferència i les harmoniques:
3. Conclusió
El GIS d'UHV integra l'equipament primari en tanques metàl·lics tancats, oferint immunitat a factors ambientals, alta fiabilitat i mínim impacte. Per a la verificació dels transformadors de corrent, l'ús de barras de GIS adjacents com a conductors de retorn simplifica la cablejació i assegura la seguretat, fent-lo ideal per als circuits de detecció primaris.
Aquest estudi introdueix un sistema de mesura intel·ligent per a circuits primaris de GIS, permetent la mesura precisa de la resistència i inductància equivalents. La interfície amigable, la alta precisió i les fortes capacitats anti-interferència del sistema avancen l'automatització en la verificació de GIS. Es recomana una prova addicional en el camp per a la validació i refinament.
