Auswahl des Primärprüfschaltkreises und Messung der Parameter für UHV-GIS-Stromwandler
In UHV GIS, Stromtransformator sind entscheidend für die elektrische Energiemessung. Ihre Genauigkeit bestimmt die Abrechnung von Energiegeschäften, daher ist eine vor Ort durchgeführte Fehlerprüfung gemäß JJG1021 - 2007 erforderlich. Vor Ort werden Netzgeräte, Spannungsregler und Stromverstärker verwendet. Aufgrund der Versiegelung in GIS werden Prüfschaltungen über freiliegende Erdmesser, Isolierstutzen und Rückleiter gebaut; die richtigen Schaltungen vereinfachen die Verkabelung und erhöhen die Genauigkeit.
Herausforderungen wie hoher Prüfstrom, lange Schaltungen und hoher Widerstand bestehen, aber reaktive Kompensation (mit höherer induktiver Blindwirkung in den primären Schaltkreisen von GIS) reduziert die Anforderungen an die Gerätekapazität. Die genaue Messung der Parameter des primären Schaltkreises ist entscheidend für die Kompensation. Bestehende Methoden eignen sich nicht für die primären Schaltkreise von GIS, daher ordnet dieser Artikel die Strukturen und Merkmale der primären Schaltkreise von UHV GIS Stromtransformator an, um Prüfschaltungen auszuwählen; entwickelt intelligente Methoden zur Verbesserung der Parametrierungsmessung hinsichtlich Intelligenz und Automatisierung.
1 Auswahl des Primärkreises für UHV GIS Stromtransformator
1.1 Struktur & Merkmale
GIS integriert das primäre Ausrüstung der Umspannanlage (mit Ausnahme von Transformator) in acht Komponenten (z.B., CB, DS). In Metallgehäuse versiegelt bietet GIS: Miniaturisierung (durch SF6), weniger Platzbedarf); hohe Zuverlässigkeit (abgedeckte lebende Teile widerstehen Umwelt und Erdbeben); Sicherheit (keine Risiken von elektrischem Schock oder Feuer); überlegene Leistung (Schutz vor EM/Statik, keine Störungen); kurze Installation (Fertigmontage verkürzt die Zeit vor Ort); einfache Wartung und lange Inspektion (gute Struktur, fortschrittliche Bogenlöschung).
1.2 Kreisauswahl
Schaltwerke befinden sich in der Mitte der GIS-Pipelines, mit Stromtransformator auf beiden Seiten. Trennschalter sind außen, plus Erdmesser zum Schutz. Pipelines verwenden (SF6), und Transformator haben Halbgegossenharz. Aufgrund der Verschließung werden freiliegende Erdmesser/Isolierstutzen + Rückleiter verwendet. Es gibt vier Optionen: Erdmesser an den Enden der Schaltwerke, GIS-Pipelinegehäuse, Großstromleiter oder benachbarte GIS-Busleiter als Rückleitung. Nach der Lösung der reaktiven Kompensation werden benachbarte GIS-Busleiter (sicher, einfach, handhabbar) für die vor Ort durchgeführte Prüfung gewählt.
2 Forschung zu intelligenten Messsystemen für primäre GIS-Schaltkreise
2.1 Analyse der Parametermessmethoden
Primäre GIS-Schaltkreise haben äquivalenten Widerstand R und induktive Blindwirkung (ZL). Konventionelle Methoden (Messung von R, Anwendung von Wechselstrom, Berechnung des komplexen Impedanzes Z dann (ZL) benötigen viele Geräte, komplexe Operationen und schwere Berechnungen. Dieser Artikel entwickelt intelligente Systeme. Hauptaufgaben: Systemdesign (Komponentenpassung, Prozessplanung); Festlegung der Signalermittlung (Punkte, Methoden, Schaltkreise für Spannung/Strom); Finden der Berechnung des Phasenunterschieds zwischen Spannung und Strom; Auswahl der Leitungsparametermethoden (aus Amplitude/Phasenunterschied, äquivalenter Widerstand/induktive Blindwirkung ermitteln); Überwinden von Harmonischen und Störungen für Genauigkeit.
2.2 Gesamtdesign des intelligenten Messsystems
Das intelligente Messsystem basiert auf einem Mikrocontroller-basierten Computersystem, ausgestattet mit Tasten, einem Display, einem Drucker und anderen Peripheriegeräten. Die Spannungs- und Stromsignale werden vom Signalakquisitionsystem erfasst, dann über einen Filter, einen Multiplexer-Schalter, einen automatischen Signalamplifikator und einen Analog-Digital-Wandler (A/D-Wandler) verarbeitet, bevor sie den Mikrocontroller für die Signalverarbeitung erreichen. Das Hardwareprinzip ist in Abbildung 1 dargestellt.
Systemkomponenten
Betriebsprozess
Die erfassten Signale werden verarbeitet und an den Mikrocontroller übertragen, der vorinstallierte Signalverarbeitungsprogramme ausführt. Das System analysiert die Daten über spezielle Software, berechnet die Ergebnisse und zeigt sie auf dem Bildschirm an.
2.3 Design des Signalakquisitionsschaltkreises
Da die Messung der Parameter des primären Schaltkreises keine hohen Ströme erfordert, verwendet das System eine geregelte Stromversorgung mit einer Ausgabe von 200A. Nach dem Durchlaufen eines Stromverstärkers ist der induzierte Strom auf der Leitungseite erheblich geringer als der Nennstrom von GIS, was die Notwendigkeit großer Kapazitätsgeräte verringert. Diese Einrichtung hält den Strom innerhalb des sicheren Betriebsbereichs des GIS-Gehäuses und der Erdmesser.
Schaltungsoptionen
Der Signalakquisitionsschaltkreis kann jede der drei zuvor diskutierten Prüfschaltkreise annehmen (mit Ausnahme des Erdmesser-basierten Schaltkreises, der nicht den gesamten GIS-Leitung abdeckt). Die gleichzeitige Verwendung mehrerer Methoden kann die Messgenauigkeit verbessern. Während der Prüfung werden Spannungs- und Stromtransformator installiert, um hohe primäre Werte in handhabbare sekundäre Signale für das Akquisitionsystem zu konvertieren.
Schaltkreisdesign für Rückleiter aus benachbarten GIS-Busleitern
Wenn ein benachbarter GIS-Hochstrombusleiter als Rückleiter verwendet wird:
Der entworfene Signalakquisitionsschaltkreis ist in Abbildung 2 dargestellt. Die erfassten Spannungs- und Stromdaten entsprechen den Gesamtwerten des Schaltkreises.
2.4 Auswahl der Berechnungsmethode für den Phasenunterschied zwischen Spannung und Strom
Dieses Messsystem verwendet die Nullübertrittsphasenmethode zur Messung des Phasenunterschieds zwischen Spannung und Strom. Die sogenannte Nullübertrittsphasenmethode formt die Grundwellenkomponenten der erfassten Spannungs- und Stromsignale in Rechtecksignale um, erhält ihre jeweiligen Nullübertrittsimpulse durch einen Differenzkreis, misst die Zeitdifferenz zwischen den beiden Impulsen und berechnet dann den Phasenunterschied zwischen Spannung und Strom.
Angenommen, die Zeit des steigenden Flanksens des Spannungsrechtecksignals ist τ1 und die Zeit des steigenden Flankens des Stromrechtecksignals ist τ2. Dann lautet die Berechnungsformel für den Phasenunterschied φ zwischen den beiden Signalen wie folgt:
Dabei ist T die Periode von Spannung und Strom. Da die Frequenz von Spannung und Strom 50 Hz beträgt, beträgt seine Periode 0,02 s. Die Berechnungsformel für den Phasenunterschied von Spannung und Strom kann wie folgt vereinfacht werden:
2.5 Berechnungsmethode für Leitungsparameter
Diese Berechnungsprozesse wurden in das Speicher des Mikrocontrollers programmiert. Spezialisierte Signalverarbeitungssoftware wird verwendet, um die Daten automatisch zu bearbeiten, und die Ergebnisse werden auf dem Monitor des Geräts angezeigt. Für die Bequemlichkeit der Analyse werden die unten erwähnten Spannung und Strom standardmäßig als in die Spannung und den Strom der primären Seite konvertiert betrachtet.
Angenommen, die Amplitude der gesammelten Leitungsspannung durch das Signalakquisitionsystem ist U, und die Amplitude des Leitungstroms ist I. Dann können die Gesamtlinienwiderstand R1 und Induktivität L1 aus den folgenden Formeln erhalten werden:
Wenn die spezifische Widerstandszahl des Verbindungsführers zwischen den Busleitern des GIS-Ausgangsisolierstutzens gemessen wird als ρ, die effektive Querschnittsfläche ist s, und die Länge des Führers wird gemessen als l, dann lautet die Berechnungsformel für den Impedanzwert dieses Verbindungsführers wie folgt:
Indem andere Verbindungsführer vernachlässigt werden, können die äquivalente Widerstand R und die äquivalente Induktivität L des primären Schaltkreises der GIS-Pipeline aus den folgenden Formeln erhalten werden.
Fehlerkontrolle & Optimierung
Jede Messmethode sollte dreimal in verschiedenen Intervallen wiederholt werden, um Fehler zu reduzieren. Falls möglich, alle drei Methoden gleichzeitig anwenden und die Ergebnisse vergleichen:
Um Störungen und Oberschwingungen zu mindern:
3. Schlussfolgerung
UHV GIS integriert primäre Ausrüstung in versiegelten Metallbehältern, bietet Immunität gegen Umwelteinflüsse, hohe Zuverlässigkeit und minimalen Platzbedarf. Für die Prüfung von Stromtransformator bietet die Verwendung benachbarter GIS-Busleiter als Rückleiter eine einfache Verkabelung und Sicherheit, was es ideal für primäre Prüfschaltkreise macht.
Diese Studie führt ein intelligentes Messsystem für primäre GIS-Schaltkreise ein, das eine präzise Messung des äquivalenten Widerstands und der Induktivität ermöglicht. Die benutzerfreundliche Oberfläche, die hohe Genauigkeit und die robusten Störunterdrückungsfähigkeiten des Systems fördern die Automatisierung in der GIS-Prüfung. Weitere Feldtests zur Validierung und Verfeinerung werden empfohlen.
