Επιλογή Κυρίως Πειραματικού Κύκλου και Μέτρηση Παραμέτρων για Μετατροπείς Ρεύματος GIS UHV

Στο UHV GIS, οι μετατροπείς ρεύματος είναι κλειδί για τη μέτρηση της ηλεκτρικής ενέργειας. Η ακρίβειά τους καθορίζει τις διευθετήσεις συναλλαγών ενέργειας, οπότε απαιτείται επιβεβαίωση των λαθών επιτόπου σύμφωνα με το JJG1021 - 2007. Επιτόπου, χρησιμοποιούνται πηγές ενέργειας, ρυθμιστές τάσης και ενισχυτές ρεύματος. Λόγω της καψυλώσεις στο GIS, φτιάχνονται δοκιμαστικά κύκλωμα μέσω εκτεθειμένων συνεισφορών εδαφικής σύνδεσης, εισαγωγών και επιστροφικών συνδέσεων. Τα σωστά κύκλωμα απλοποιούν την σύνδεση και αυξάνουν την ακρίβεια.

Υπάρχουν προκλήσεις όπως μεγάλο δοκιμαστικό ρεύμα, μεγάλα κύκλωμα και υψηλή αντίσταση, αλλά η ενεργή αντιστάθμιση (εκμετάλλευση υψηλότερης αντίστασης εμπεδού στα πρωτεύοντα κύκλωμα του GIS) μειώνει τις απαιτήσεις δυναμικότητας εξοπλισμού. Η ακριβής μέτρηση παραμέτρων πρωτεύοντος κύκλωμα είναι κλειδί για την αντιστάθμιση. Οι υπάρχουσες μεθόδοι δεν είναι κατάλληλες για τα πρωτεύοντα κύκλωμα του GIS, οπότε αυτό το έγγραφο: ταξινομεί τις δομές/χαρακτηριστικά των πρωτεύοντων κύκλωμα των μετατροπέων ρεύματος UHV GIS για να επιλέξει κύκλωμα επιβεβαίωσης. Αναπτύσσει νοηματικές μεθόδους για να βελτιώσει την νοηματική/αυτοματοποιημένη μέτρηση παραμέτρων.

1 Επιλογή Πρωτεύοντος Κύκλωμα για τους Μετατροπείς Ρεύματος UHV GIS
1.1 Δομή & Χαρακτηριστικά

Το GIS ενοποιεί τον πρωτεύοντα εξοπλισμό σταθμού (εκτός από τους μετατροπείς) σε οκτώ συστατικά (π.χ., CB, DS). Καψυλωμένο σε μεταλλικές κάψυλες, το GIS προσφέρει: μικροποίηση (μέσω SF₆), λιγότερο χώρο); υψηλή αξιοπιστία (σφραγισμένα ζωντανά μέρη αντέχουν στο περιβάλλον/σεισμούς); ασφάλεια (κανένας κίνδυνος ηλεκτροσόκ/πυρκαγιάς); υψηλή απόδοση (αποκλειστική EM/στατική, καμία διατάραξη); μικρή εγκατάσταση (εργοστασιακή συναρμολόγηση μειώνει τον χρόνο επιτόπου); εύκολη συντήρηση & μεγάλη επιθεώρηση (καλή δομή, προηγμένη εξάλειψη τόξου).

1.2 Επιλογή Κύκλωμα

Οι διακόπτες βρίσκονται στο μέσο των αγωγών GIS, με μετατροπείς ρεύματος σε και στα δύο πλευρά. Οι αποσυνδέσεις είναι εκτός, με ενεργείς στροφίδες για προστασία. Οι αγωγοί χρησιμοποιούν (SF₆), και οι μετατροπείς έχουν εποξυδικό συμπληρωματικό καστί. Λόγω της καψυλώσεις, χρησιμοποιούνται εκτεθειμένες στροφίδες εδαφικής σύνδεσης/εισαγωγές + επιστροφικές συνδέσεις. Υπάρχουν τέσσερις επιλογές: στροφίδες εδαφικής σύνδεσης στα άκρα των διακόπτων, κάψυλες αγωγών GIS, μεγάλες συνδέσεις ρεύματος, ή γειτονικές GIS busbars ως επιστροφή. Μετά την επίλυση της ενεργής αντιστάθμισης, επιλέγονται οι γειτονικές GIS busbars (ασφαλή, απλά, λειτουργικά) για επιβεβαίωση επιτόπου.

2 Έρευνα σε Νοηματικά Συστήματα Μέτρησης Πρωτεύοντος Κύκλωμα GIS
2.1 Ανάλυση Μεθόδου Μέτρησης Παραμέτρων

Τα πρωτεύοντα κύκλωμα GIS έχουν ισοδύναμη αντίσταση R και αντίσταση εμπεδού (Z_L). Συνήθεις μεθόδοι (μέτρηση R, εφαρμογή AC, υπολογισμός πολύπλοκης αντίστασης Z και (Z_L) χρειάζονται πολλά συστήματα, πολύπλοκες λειτουργίες και βαρείς υπολογισμούς. Αυτό το έγγραφο αναπτύσσει νοηματικά συστήματα. Κύριες εργασίες: σχεδιασμός συστήματος (συμφωνία συστατικών, προγραμματισμός διαδικασιών); καθορισμός συλλογής σήματος (σημεία, μεθόδοι, κύκλωμα για τάση/ρεύμα); εύρεση υπολογισμού διαφοράς φάσης τάση-ρεύμα; επιλογή μεθόδων γραμμικών παραμέτρων (από την τιμή/διαφορά φάσης, εύρεση ισοδύναμης αντίστασης/αντίστασης εμπεδού); καταπολέμηση αρμονικών/διαταράξεων για ακρίβεια.

2.2 Συνολικός Σχεδιασμός του Νοηματικού Συστήματος Μέτρησης

Το νοηματικό σύστημα μέτρησης βασίζεται σε υπολογιστικό σύστημα με μικροελεγκτή, εξοπλισμένο με κουμπιά, οθόνη, εκτυπωτή και άλλα προσθέτα. Τα σήματα τάσης και ρεύματος συλλέγονται από το σύστημα συλλογής σημάτων, επεξεργάζονται μέσω φίλτρου, πολυπλέξης, αυτόματου ενισχυτή σήματος και αναλογικού-ψηφιακού (A/D) μετατροπέα πριν φτάσουν στον μικροελεγκτή για επεξεργασία σήματος. Το πρίντσιπ του υποδομής είναι εικονικό στην Εικόνα 1.

Συστατικά Συστήματος

• Σύστημα Συλλογής Σημάτων: Συλλέγει τα σήματα τάσης και ρεύματος από το κύκλωμα.

• Φίλτρο: Εξαλείφει τα σήματα διαταράξεων.

• Πολυπλέξη: Επιτρέπει στα σήματα τάσης και ρεύματος να μοιράζονται ένα A/D μετατροπέα, μειώνοντας το κόστος υποδομής.

• Αυτόματος Ενισχυτής Σήματος: Προσαρμόζει την ενίσχυση αυτόματα με βάση την ισχύ του σήματος για να εξασφαλίσει σταθερή έξοδο.

• A/D Μετατροπέας: Μετατρέπει τα αναλογικά σήματα σε ψηφιακή μορφή για επεξεργασία από τον μικροελεγκτή.

• Οθόνη: Χρησιμοποιεί οθόνη ανάγνωσης ψηφιακών δεδομένων για εύκολη προβολή δεδομένων.

• Κουμπιά: Απλοποιεί τη λειτουργία του συστήματος με φιλικά ελέγχους.

• Εκτυπωτής: Εκτυπώνει τα αποτελέσματα μέτρησης όταν απαιτείται.

Διαδικασία Λειτουργίας

Τα συλλεγμένα σήματα επεξεργάζονται και μεταφέρονται στον μικροελεγκτή, ο οποίος εκτελεί προεγκατεστημένα προγράμματα επεξεργασίας σημάτων. Το σύστημα αναλύει τα δεδομένα μέσω ειδικού λογισμικού, υπολογίζει τα αποτελέσματα και τα εμφανίζει στην οθόνη.

2.3 Σχεδιασμός του Κυκλώματος Συλλογής Σημάτων

Δεδομένου ότι η μέτρηση παραμέτρων πρωτεύοντος κύκλωμα δεν απαιτεί υψηλά ρεύματα, το σύστημα χρησιμοποιεί ρυθμιζόμενη πηγή ενέργειας με εξόδο 200A. Μετά την διέλευση από ενισχυτή ρεύματος, το επεισόδιο ρεύματος στην πλευρά της γραμμής είναι σημαντικά μικρότερο από το ρεύμα ρυθμισμένο του GIS, μειώνοντας την ανάγκη για μεγάλη δυναμικότητα εξοπλισμού. Αυτή η διάταξη κρατά το ρεύμα εντός του ασφαλούς εύρους λειτουργίας της καψυλώσεις GIS και των στροφιδών εδαφικής σύνδεσης.

Επιλογές Κυκλώματος

Το κύκλωμα συλλογής σημάτων μπορεί να χρησιμοποιήσει οποιοδήποτε από τα τρία δοκιμαστικά κύκλωμα που αναφέρθηκαν προηγουμένως (εκτός από το κύκλωμα με βάση την στροφίδα εδαφικής σύνδεσης, το οποίο δεν καλύπτει ολόκληρη την γραμμή GIS). Η χρήση πολλαπλών μεθόδων ταυτόχρονα μπορεί να ενισχύσει την ακρίβεια της μέτρησης. Κατά τη διάρκεια της δοκιμής, εγκαταστάνται μετατροπείς τάσης και ρεύματος για να μετατρέψουν τις υψηλές τιμές της πρωτεύουσας πλευράς σε διαχειρίσιμα σήματα στην δευτερεύουσα πλευρά για το σύστημα συλλογής.

Σχεδιασμός Κυκλώματος για Επιστροφική Σύνδεση Γειτονικής GIS Busbar

Όταν χρησιμοποιείται μια γειτονική GIS high-current busbar ως επιστροφική σύνδεση:

• Συνδέστε έναν μετατροπέα τάσης παράλληλα στην πλευρά της γραμμής του ενισχυτή ρεύματος.

• Εγκαταστήστε έναν μετατροπέα ρεύματος σε σειρά μεταξύ της πλευράς της γραμμής του ενισχυτή ρεύματος και μιας GIS inlet bushing.

• Μεταφέρετε τα σήματα τάσης και ρεύματος της δευτερεύουσας πλευράς στο σύστημα συλλογής.

Το σχεδιασμένο κύκλωμα συλλογής σημάτων είναι εικονικό στην Εικόνα 2. Τα συλλεγμένα δεδομένα τάσης και ρεύματος αντιστοιχούν στις συνολικές τιμές του κυκλώματος.

2.4 Επιλογή Μεθόδου Υπολογισμού Διαφοράς Φάσης Τάσης και Ρεύματος

Αυτό το σύστημα μέτρησης χρησιμοποιεί τη μέθοδο γωνίας διασταύρωσης μηδενικής για τη μέτρηση της διαφοράς φάσης μεταξύ τάσης και ρεύματος. Η ονομαζόμενη μέθοδος γωνίας διασταύρωσης μηδενικής είναι να διαμορφώσει τα βασικά συναρτησιακά συστατικά των συλλεγμένων σημάτων τάσης και ρεύματος σε τετράγωνα σημάτα, να αποκτήσει τις αντίστοιχες παλμούς διασταύρωσης μηδενικής μέσω ενός διαφορικού κυκλώματος, να μετρήσει τη διαφορά χρόνου μεταξύ των δύο παλμών και να υπολογίσει τη διαφορά φάσης μεταξύ τάσης και ρεύματος.

Υποθέτουμε ότι ο χρόνος της ανεβοκατάβασης του τετράγωνου σήματος τάσης είναι τ₁ και ο χρόνος της ανεβοκατάβασης του τετράγωνου σήματος ρεύματος είναι τ₂. Στη συνέχεια, η τύπος υπολογισμού της διαφοράς φάσης φ μεταξύ των δύο σημάτων είναι ως εξής:

Σε αυτό: T είναι η περίοδος τάσης και ρεύματος. Επειδή η συχνότητα τάσης και ρεύματος είναι 50 Hz, η περίοδός της είναι 0.02 s. Ο τύπος υπολογισμού της δια