Pagpili ng Primary Verification Circuit at Pagsukat ng mga Parameter para sa UHV GIS Current Transformers

Sa UHV GIS, ang mga current transformer ay mahalaga sa pagsukat ng elektrikong enerhiya. Ang katumpakan nito ay nagpapasya sa pag-aayos ng pagbabayad para sa kapangyarihan, kaya ang on-site na pagsusuri ng error batay sa JJG1021 - 2007 ay kinakailangan. Sa site, gamitin ang mga pinagkukunan ng kapangyarihan, regulator ng voltaje, at mga current booster. Dahil sa pag-encapsulate sa GIS, itayo ang mga test circuit sa pamamagitan ng exposed grounding knives, bushings, at return conductors; ang tamang circuits ay simplifies ang wiring at lumalago ang katumpakan.

Ang mga hamon tulad ng malaking test current, mahabang circuits, at mataas na impedance ay umiiral, ngunit ang reactive compensation (paggamit ng mas mataas na inductive reactance sa primary circuits ng GIS) ay binabawasan ang pangangailangan sa kakayahan ng equipment. Ang tumpak na pagsukat ng parameter ng primary circuit ay mahalaga para sa compensation. Ang mga existing methods ay hindi sumasapat para sa primary circuits ng GIS, kaya ang papel na ito: isinasaayos ang mga structure/features ng primary circuit ng UHV GIS current transformer upang pumili ng verification circuits; bumuo ng intelligent methods upang mapataas ang intelligence/automation ng pagsukat ng parameter.

1 Pagpili ng Primary Circuit para sa UHV GIS Current Transformers
1.1 Structure & Features

Ang GIS ay nag-integrate ng primary equipment ng substation (maliban sa mga transformer) sa walong component (halimbawa, CB, DS). Na-encapsulate sa metal shells, ang GIS ay nagbibigay: miniaturization (sa pamamagitan ng SF₆), mas kaunti ang espasyo); mataas na reliabilidad (naka-seal ang mga live parts na resistante sa kapaligiran/lindol); seguridad (walang electric shock/fire risks); superior na performance (shields EM/static, walang interference); maikling installation (factory assembly bawas ang on-site time); madaling maintenance & mahaba ang inspeksyon (magandang structure, advanced arc extinction).

1.2 Pagpili ng Circuit

Ang mga circuit breaker ay nasa gitna ng mga pipeline ng GIS, may mga current transformer sa parehong gilid. Ang mga disconnector ay nasa labas, kasama ang mga grounding switch para sa proteksyon. Ang mga pipeline ay gumagamit ng (SF₆), at ang mga transformer ay may epoxy resin semi-casting. Dahil sa enclosure, gamitin ang exposed grounding switches/bushings + return conductors. May apat na opsyon: grounding switches sa dulo ng breaker, GIS pipeline shells, large-current conductors, o adjacent GIS busbars bilang return. Matapos i-solve ang reactive compensation, pinili ang adjacent GIS busbars (ligtas, simple, operable) para sa on-site verification.

2 Pagsasaliksik sa Intelligent Measurement Systems ng Primary Circuit ng GIS
2.1 Analisis ng Method ng Pagsukat ng Parameter

Ang primary circuits ng GIS ay may katumbas na resistance R at inductive reactance (Z_L). Ang conventional methods (measure R, apply AC, calculate complex impedance Z then (Z_L) ay nangangailangan ng maraming devices, complex ops, at heavy calculations. Ang papel na ito ay bumubuo ng intelligent systems. Key tasks: system design (component matching, process planning); determine signal collection (points, methods, circuits for voltage/current); find voltage-current phase difference calculation; select line parameter methods (from amplitude/phase difference, get equivalent resistance/inductive reactance); overcome harmonics/interference for accuracy.

2.2 Kabuuang disenyo ng Intelligent Measurement System

Ang intelligent measurement system ay nakasentro sa computer system na batay sa microcontroller, na may buttons, display, printer, at iba pang peripherals. Ang mga signal ng voltaje at current ay nakuhang signal acquisition system, pagkatapos na-process sa pamamagitan ng filter, multiplexer switch, automatic signal gain amplifier, at analog-to-digital (A/D) converter bago makarating sa microcontroller para sa signal processing. Ang hardware principle ay ipinapakita sa Figure 1.

Mga Component ng System

• Signal Acquisition System: Nakukuhang mga signal ng voltaje at current mula sa circuit.

• Filter: Nawawala ang mga signal ng interference.

• Multiplexer Switch: Nagbibigay-daan para sa mga signal ng voltaje at current na mag-share ng isang A/D converter, binabawasan ang hardware costs.

• Automatic Signal Gain Amplifier: Auto-adjusts ang amplification batay sa lakas ng signal upang tiyakin ang stable output.

• A/D Converter: I-transform ang analog signals sa digital format para sa microcontroller processing.

• Display: Gumagamit ng direct-read digital screen para sa madaling pagtingin sa data.

• Buttons: Simplifies ang operation ng system sa pamamagitan ng user-friendly controls.

• Printer: Outputs ang resulta ng pagsukat kung kinakailangan.

Operational Process

Ang nakuhang mga signal ay na-process at in-transmit sa microcontroller, na tumatakbo ng pre-installed na signal processing programs. Ang system ay analisa ang data sa pamamagitan ng dedicated software, komputa ang resulta, at ipinapakita ito sa screen.

2.3 Disenyo ng Signal Acquisition Circuit

Dahil ang pagsukat ng mga parameter ng primary circuit ay hindi nangangailangan ng mataas na current, ang system ay gumagamit ng regulated power supply na may 200A output. Pagkatapos dumurog sa pamamagitan ng current booster, ang induced current sa gilid ng line ay significantly mas mababa kaysa sa rated current ng GIS, minimizing ang pangangailangan para sa malaking capacity ng equipment. Ang setup na ito ay panatilihin ang current sa ligtas na operating range ng GIS enclosure at grounding switches.

Mga Opsyon ng Circuit

Ang signal acquisition circuit ay maaaring adoptin ang anumang tatlong test circuits na napagusapan na (maliban sa grounding-switch-based circuit, na hindi nakakalipas sa buong GIS line). Ang paggamit ng maramihang methods sa parehong oras ay maaaring mapataas ang katumpakan ng pagsukat. Sa panahon ng testing, ang mga voltage at current transformers ay in-install upang i-convert ang mataas na primary-side values sa manageable secondary-side signals para sa acquisition system.

Circuit Design para sa Adjacent GIS Busbar Return Conductor

Kapag ginamit ang adjacent GIS high-current busbar bilang return conductor:

• Connect a voltage transformer in parallel on the current-booster line side.

• Install a current transformer in series between the current-booster line side and a GIS inlet bushing.

• Feed the secondary-side voltage and current signals into the acquisition system.

Ang disenyo ng signal acquisition circuit ay ipinapakita sa Figure 2. Ang nakuha na voltage at current data ay tumutugon sa kabuuang halaga ng circuit.

2.4 Paggamit ng Calculation Method para sa Voltage at Current Phase Difference

Ang measurement system na ito ay gumagamit ng zero-crossing phase angle method upang sukatin ang phase difference sa pagitan ng voltage at current. Ang tinatawag na zero-crossing phase angle method ay shapein ang fundamental wave components ng nakuha na voltage at current signals sa square waves, kunin ang kanilang respective zero-crossing pulses sa pamamagitan ng differential circuit, sukatin ang time difference sa pagitan ng dalawang pulses, at pagkatapos ay kalkulahin ang phase difference sa pagitan ng voltage at current.

Assume na ang oras ng rising edge ng voltage square wave ay τ₁ at ang oras ng rising edge ng current square wave ay τ₂. Pagkatapos, ang formula para sa phase difference φ sa pagitan ng dalawang signals ay gaya ng sumusunod:

Sa kanila:T ay ang period ng voltage at current. Dahil ang frequency ng voltage at current ay 50 Hz, ang period nito ay 0.02 s. Ang formula para sa phase difference ng voltage at current ay maaaring simplipikahin bilang:

2.5 Calculation Method para sa Line Parameters

Ang mga proseso ng calculation na ito ay naka-program sa memory ng microcontroller. Ginagamit ang specialized signal-processing software upang automatically handlein ang data, at ipinapakita ang resulta sa monitor ng device. Para sa convenience ng analysis, ang voltage at current na binanggit sa ibaba ay default na in-convert na ang voltage at current ng primary side.

Assume na ang amplitude ng total line voltage na nakuha ng signal acquisition system ay U, at ang amplitude ng line current ay I. Pagkatapos, ang total line resistance R₁ at inductance L₁ ay maaaring makuhang mula sa mga sumusunod na formulas

Kung ang resistivity ng connecting conductor sa pagitan ng busbars ng GIS outgoing line bushing ay naisukat na ρ, ang effective cross-sectional area ay s, at ang haba ng conductor ay naisukat na l, pagkatapos, ang formula para sa impedance ng connecting conductor na ito ay gaya ng sumusunod

Neglecting other connecting conductors, the equivalent resistance R and equivalent inductance L of the primary circuit of the GIS pipeline can be obtained from the following formulas.

Error Control & Optimization

Each measurement method should be repeated 3 times at different intervals to reduce errors. If feasible, use all 3 methods simultaneously and compare results:

• Consistent results: Average the values.

• One outlier: Check for loose connections or wiring errors; discard the outlier if issues persist.

• Inconsistent results: Recheck for interference. Modify the circuit if necessary; revise theoretical parameters if discrepancies remain.

To mitigate interference and harmonics:

• Install hardware filters in the signal acquisition circuit.

• Apply FFT software to extract fundamental wave components for calculation.

3. Conclusion

Ang UHV GIS ay nag-integrate ng primary equipment sa sealed metal tanks, nagbibigay ng immunity sa environmental factors, mataas na reliability, at minimal footprint. Para sa verification ng current transformer, ang paggamit ng adjacent GIS busbars bilang return conductors ay simplifies ang wiring at ensures safety, making it ideal para sa primary detection circuits.

Ang pag-aaral na ito ay ipinasok ang intelligent measurement system para sa primary circuits ng GIS, na nagbibigay ng tumpak na pagsukat ng equivalent resistance at inductance. Ang user-friendly interface, mataas na katumpakan, at robust anti-interference capabilities ng system ay nagpapataas ng automation sa GIS verification. Inirerekumenda ang karagdagang field testing para sa validation at refinement.