Ultra-haita GIS-sähkövirtamuuntajien ensisijaisen varmistuspiirin valinta ja parametrimittausten suorittaminen
UHV GIS:ssä virtasensorit ovat keskeisiä sähköenergian mittauksessa. Niiden tarkkuus määrittää energiakaupan laskutuksen, joten paikan päällä tarvitaan virheen vahvistusta perustuen JJG1021-2007 -standardiin. Paikan päällä käytetään voimalähteitä, jännitevalvoimia ja virtaannostureita. GIS:n suljetun rakenteen vuoksi testisilmukat rakennetaan uloskäyvien maavirtapiikojen, nippujen ja palautusjohtojen kautta; oikeat silmukat yksinkertaistavat johtojen asentamisen ja parantavat tarkkuutta.
Haasteina on suuri testivirta, pitkät silmukat ja korkea impedanssi, mutta reaktiivinen kompensointi (hyödyntäen GIS:n pääsilmukoissa olevaa suurempaa induktiivista reaktanssia) vähentää laitteiston kapasiteettitarvetta. Tarkka mittaus pääsilmukoiden parametreista on avain kompensointiin. Olemassa olevat menetelmät eivät sovi GIS:n pääsilmukoihin, joten tässä artikkelissa luokitellaan UHV GIS:n virtasensorien pääsilmukoiden rakenne/ominaisuudet valittaaksemme sopivat vahvistussilmukat; kehitetään älykkäitä menetelmiä parantamaan parametrimittauksen älykkyyttä ja automatisointia.
1 UHV GIS:n Virtasensorien Pääsilmukoiden Valinta
1.1 Rakenne & Ominaisuudet
GIS integroi alustoaseman päälaitteet (lukuun ottamatta muuntimia) kahdeksaan komponenttiin (esimerkiksi katkaisijat, erottimet). Metalliputken sisällä GIS tarjoaa: miniaturisoitumista (SF6:n avulla), pienemmän tilan; korkeaa luotettavuutta (suljetut live-osat vastustavat ympäristön ja maanjäristysten vaikutuksia); turvallisuutta (ei sähköisku- tai paloriskejä); erinomaista suorituskykyä (suojaa sähkömagneettiselta ja staattiselta häiriöltä, ei häiriötä); lyhyt asennusaika (tehdasvalmistus vähentää paikan päällä kuluvaa aikaa); helpohkoa huoltoa ja pitkiä tarkastusvälejä (hyvä rakenne, edistynyt kaasunpoisto).
1.2 Silmukoiden Valinta
Katkaisijat sijaitsevat GIS-putkien keskellä, ja niiden molemmissa puolissa on virtasensorit. Erottimet sijaitsevat ulkopuolella, lisäksi on suojamaavirtapiikit. Putket käyttävät SF6:ta, ja muuntimet on tehty epoksiharsilla semi-maalauksella. Sulkemisen vuoksi käytetään uloskäyviä maavirtapiikkejä, nippuja ja palautusjohtoja. On neljä vaihtoehtoa: maavirtapiikit katkaisijan päissä, GIS-putken kuoressa, suurvirtajohtoissa tai viereisissä GIS-bussareissa palautuksena. Reaktiivisen kompensoinnin ratkaisemisen jälkeen valitaan viereiset GIS-bussarit (turvalliset, yksinkertaiset, toimivat) paikan päällä vahvistukseen.
2 Tutkimus GIS:n Pääsilmukoiden Älykkäistä Mittausjärjestelmistä
2.1 Parametrimittausmenetelmien Analyysi
GIS:n pääsilmukilla on vastus R ja induktiivinen reaktanssi ZL. Perinteiset menetelmät (mittaa R, soveltaa vaihtovirtaa, laskee kompleksisen impedanssin Z ja sitten ZL) vaativat monia laitteita, monimutkaisia operaatioita ja painavia laskutoimituksia. Tässä artikkelissa kehitetään älykkäitä järjestelmiä. Avaintehtävät: järjestelmän suunnittelu (komponenttien yhteensopivuus, prosessisuunnittelu); määritä signaalin keruu (pisteet, menetelmät, silmukat jännite/virta); löydä jännite-virta-fasaeran laskenta; valitse linjan parametrien menetelmät (amplitudista/fasaerasta, saadaan vastus/induktioreaktanssi); ylitä harmoniset häiriöt/tarkkuuden kannalta.
2.2 Älykkään Mittausjärjestelmän Yleissuunnittelu
Älykkästä mittausjärjestelmää ohjaa mikrokontrolleripohjainen tietokone, joka on varustettu painikkeilla, näytöllä, tulostimella ja muilla laitteilla. Jännite- ja virtasignaalit kerätään signaalikeruujärjestelmällä, ja ne käsitellään suodattimen, monivalintakytkimen, automaattisen signaalin vahvistimen ja analogi-digitaalisen (A/D) muuntimen kautta ennen kuin ne pääsevät mikrokontrollerille signaalikäsittelyä varten. Laitteen toimintaperiaate on kuvattu kuvassa 1.
Järjestelmän Komponentit
Toimintaprosessi
Kerätyt signaalit käsitellään ja välitetään mikrokontrollerille, joka suorittaa ennakkoon asennetut signaalikäsittelyohjelmat. Järjestelmä analysoi dataa erityisillä ohjelmilla, laskee tulokset ja näyttää ne näytöllä.
2.3 Signaalikeruusilmukan Suunnittelu
Koska pääsilmukoiden parametrimittauksessa ei tarvita suuria virtauksia, järjestelmä käyttää säädettävää voimalähdettä, jolla on 200A-tuloste. Virtaannostimen kautta kulkeva johtosivun aiheuttama virta on huomattavasti pienempi kuin GIS:n nimellivirta, mikä vähentää suuren kapasiteetin laitteiston tarvetta. Tämä asetus pitää virtan GIS-kotelun ja maavirtapiikin turvallisessa toiminta-alueessa.
Silmukkojen Vaihtoehdot
Signaalikeruusilmukka voi käyttää kolmesta aiemmin mainitusta testisilmukasta (maavirtapiikkipohjaisen poissulkien, koska se ei kattanut koko GIS-johtoa). Monien menetelmien yhtäaikainen käyttö voi parantaa mittaus tarkkuutta. Testauksen aikana asennetaan jännite- ja virtamuuntimet muuntaakseen korkeat ensimmäisen sivun arvot hallitukseen toisen sivun signaaleiksi keruujärjestelmälle.
Viereisen GIS-bussarin Palautusjohtoja Käyttävän Silmukan Suunnittelu
Kun käytetään viereistä GIS-suurvirtsabussaria palautusjohtona:
Suunniteltu signaalikeruusilmukka on kuvattu kuvassa 2. Kerätyt jännite- ja virtadata vastaavat silmukan kokonaisarvoja.
2.4 Jännite- ja Virtafasaeron Laskennan Menetelmän Valinta
Tämä mittausjärjestelmä käyttää nollakulman fasaermenetelmää mittamaan jännite- ja virtasignaalien fasaeroa. Nollakulman fasaermenetelmässä kerätyt jännite- ja virtasignaalit muotoillaan neliömuodossa, saadaan niiden nollakulmapulsit differentiaalikierrossa, mitataan kahden pulsin aikaväli, ja lasketaan jännite- ja virtasignaalien fasaero.
Oletetaan, että jänniteneliön nousukeula-aika on τ1 ja virtaneliön nousukeula-aika on τ2. Tällöin kahden signaalin fasaeron φ laskentakaava on seuraava:
Joissa T on jännite- ja virtaajan aikajakso. Koska jännite- ja virtaajan taajuus on 50 Hz, sen jakso on 0.02 s. Jännite- ja virtaajan fasaeron laskentakaavan voidaan yksinkertaistaa seuraavasti:
2.5 Linjan Parametrien Laskennan Menetelmä
Nämä laskennalliset prosessit on ohjelmoitu mikrokontrollerin muistiin. Erityinen signaalikäsittelyohjelmisto käsittelee automaattisesti dataa, ja tulokset näytetään laitteen näytöllä. Analysin helpottamiseksi alla mainitut jännite ja virta oletetaan olevan muunnettu ensimmäisen sivun jännitteeksi ja virtaksi.
Oletetaan, että signaalikeruujärjestelmän keräämän kokonaislinjan jännitteen amplitudi on U, ja linjavirta on I. Tällöin kokonaislinjan vastus R1 ja induktanssi L1 voidaan saada seuraavista kaavoista:
Jos mitataan GIS-lähtöpinin bussarien välisten yhdistävien johtojen resistiviteetti ρ, tehokas poikkileikka-ala s, ja johtoja mitataan pituudeksi l, tällöin tämän yhdistävän johtojen impedanssilaskennan kaava on seuraava:
Muista yhdistävistä johtoista sivuuttaen, GIS-putken pääsilmukan vastine R ja induktanssi L voidaan saada seuraavista kaavoista:
Virheen Kontrollointi & Optimointi
Jokainen mittausmenetelmä tulisi toistaa 3 kertaa eri aikoina vähentääkseen virheitä. Jos mahdollista, käytä kaikkia 3 menetelmää samanaikaisesti ja vertaa tuloksia:
Häiriöiden ja harmonisten vasteiden lievittämiseksi:
3. Johtopäätös
UHV GIS integroi päälaitteet tiiviisti metalliputkeihin, tarjoten immuunisuutta ympäristötekijöille, korkeaa luotettavuutta ja pieniä tilavaatimuksia. Virtasensorien vahvistukseen viereisten GIS-bussarien käyttö palautusjohtoina yksinkertaistaa johtojen asentamista ja takaa turvallisuuden, mikä tekee siitä ideaalisen päämittaussilmuksille.
Tämä tutkimus esittelee älykkään mittausjärjestelmän GIS:n pääsilmukoille, mahdollistaen vastuksen ja induktanssin tarkan mittauksen. Järjestelmän käyttäjäystävällinen käyttöliittymä, korkea tarkkuus ja robusti häirintävastus edistävät automatisointia GIS-vahvistuksessa. Lisätään kenttätestausta vahvistaaksemme ja tarkistamaan.
