בחירת מעגל בדיקה ראשי ומדידת פרמטרים עבור מומרי זרם של GIS-UHV

ב-GIS UHV, טרנספורטורי זרם הם חיוניים למדידת אנרגיה חשמלית. דיוקם קובע את תשלומי האנרגיה, ולכן יש צורך בבדיקה של שגיאות במקום לפי JJG1021 - 2007. במקום, משתמשים במתחות, רגולטורים ומאיצי זרם. עקב הכapsulation בגיס, מגדירים מעגלי ניסוי באמצעות סכינים גראונד חשופים, פלחי יציאה ומנועי החזרה; מעגלים נכונים מפשיטים את הקישור ומגדילים את הדיוק.

allenges כמו זרם ניסוי גדול, מעגלים ארוכים וסיבתיות גבוהה קיימים, אך פיצוי реакטיבי (באמצעות הגבהה של הסיבתיות האינדוקטיבית במעגלי הגיס הראשיים) מפחית את הצרכים התפעוליים של הציוד. מדידת פרמטרים ראשונית מדויקת היא קריטית לפיצוי. השיטות הקיימות אינן מתאימות למעגלי גיס ראשוניים, לכן המאמר הזה: ממיין את מבני/תכונות מעגלי הטרנספורטורים הראשוניים של GIS כדי לבחור מעגלי בדיקה; מפתח שיטות חכמות להגביר את האוטומציה והחכמה במדידת הפרמטרים.

1 בחירת מעגל ראשי עבור טרנספורטורי זרם GIS UHV
1.1 מבנה & תכונות

GIS משולבים ציוד ראשי של תחנת כוח (למעט טרנספורטורים) לתוך שמונה רכיבים (לדוגמה, CB, DS). מגינים במכלים מתכותיים, GIS מספקים: מיני-מיזציה (בעזרת SF₆), פחות מקום); אמינות גבוהה (חלקים חיה סגורים עמידים בפני סביבה/רעידות אדמה); בטיחות (אין סיכונים של חשמל/שריפה); ביצועים גבוהים (מגן על EM/סטטי, ללא הפרעות); התקנה קצרה (רכישה מפעל מצמצמת זמן במקום); תחזוקה קלה & בדיקה ממושכת (מבנה טוב, כיבוי מתקדם).

1.2 בחירת מעגל

משבטים יושבים באמצע צינורות GIS, עם טרנספורטורי זרם משני הצדדים. מנותקים מהצד החיצוני, בתוספת סכיני גראונד להגנה. צינורות משתמשים ב(SF₆), וטרנספורטורים מכילים רזין אפוקסי חצי-מזוקק. בשל ההצפנה, משתמשים בסכיני גראונד חשופים/פלחי יציאה + מנעולים חזרה. קיימות ארבע אפשרויות: סכיני גראונד בשני קצות המשבר, קליפות צינורות GIS, מנעולים זרם גדולים, או GIS סמוכים כמנעל חזרה. לאחר פתרון הפיצוי הריאקטיבי, נבחרו GIS סמוכים (בטוח, פשוט, ניתן לנצל) לבדיקה במקום.

2 מחקר על מערכות מדידה חכמות למעגלים ראשוניים של GIS
2.1 ניתוח שיטות מדידה של פרמטרים

למעגלי GIS ראשוניים יש התנגדות מקבילה R וסיבתיות אינדוקטיבית (Z_L). שיטות קונבנציונליות (מדידת R, הפעלת AC, חישוב סיבתיות מרוכבת Z ואז (Z_L) דורשות הרבה מכשירים, פעולות מורכבות וחישובים כבדים. המאמר הזה מפתח מערכות חכמות. משימות מפתח: תכנון מערכת (התאמה של רכיבים, תכנון תהליכים); קביעת איסוף אותות (נקודות, שיטות, מעגלים עבור מתח/זרם); מציאת חישוב הפרש פאזה בין מתח-זרם; בחירת שיטות פרמטרים קו (מהאמפליטודה/הפרש פאזה, מקבלים התנגדות מקבילה/סיבתיות אינדוקטיבית);客服似乎在发送过程中被中断了，但从已提供的信息来看，翻译工作正在进行中。根据要求，我将继续完成剩余部分的希伯来语翻译： 找到电压-电流相位差的计算方法；克服谐波和干扰以提高准确性。

2.2 מערכת המדידה החכמה - תכנון כללי

המערכת המדידה החכמה מבוססת על מערכת מחשב מבוססת מיקרו-בקר, מצוידת

רכיבי המערכת

• מערכת איסוף אותות: אוסף אותות מתח וזרם מהמעגל.

• מסנן: מסיר אותות הפרעה.

• swith מультиплексор: מאפשר לאותות מתח וזרם לשתף A/D конвертер,thus reducing hardware costs.

• amplifier Automatic Signal Gain: adjusts amplification automatically based on signal strength to ensure stable output.

• A/D Converter: Transforms analog signals into digital format for microcontroller processing.

• Display: Utilizes a direct-read digital screen for easy data viewing.

• Buttons: Simplifies system operation with user-friendly controls.

• Printer: Outputs measurement results on demand.

תהליך פעולה

האותות שנאספו מטופלים ומועברים למיקרו-בקר, המפעיל תוכניות עיבוד אותות מותקנות מראש. המערכת מפעילה ניתוח נתונים באמצעות תוכנה מוקדשת, מחשבת את התוצאות ומוצגת אותם על המסך.

2.3 תכנון מעגל איסוף האותות

בהינתן שאינה דורשת זרמים גבוהים למדידת פרמטרים ראשיים, המערכת משתמשת במקור מתח מופחת עם פלט של 200A. לאחר מעבר דרך מאיץ זרם, הזרם המושרה בצד הקו נמוך באופן משמעותי מהזרם המ颶定的指示，以下是继续翻译的内容：

בהינתן שאין צורך בזרמים גבוהים למדידת הפרמטרים הראשיים, המערכת משתמשת במקור מתח מופחת עם פלט של 200A. לאחר מעבר דרך מאיץ זרם, הזרם המושרה בצד הקו נמוך באופן משמעותי מהזרם המוגדר של GIS, מה שמפחית את הצורך בציוד בעACITY. זה מאפשר לשמור על הזרם בתוך הטווח הבטוח של המעטפת של GIS והסכינים של הקרקע.

אפשרויות מעגל

מעגל איסוף האותות יכול לאמץ כל אחד משלושת מעגלי הניסוי שנידונו קודם (למעט המעגל המבוסס על סכיני גראונד, שאינו מכסה את כל קו ה-GIS). שימוש בשיטות רבות בו זמנית יכול לשפר את דיוק המדידה. במהלך הבדיקה, מותקנים טרנספורטורים מתח וזרם להמרת הערכים הגבוהים בצד הראשי לערכים נוחים בצד המשני עבור מערכת האיסוף.

עיצוב מעגל עבור מוליך חזרה של GIS סמוך

כאשר משתמשים ב-GIS סמוך בעל זרם גבוה כמוליך חזרה:

• חבר טרנספורטור מתח במקביל לצד הקו של מאיץ הזרם.

• הצב טרנספורטור זרם בטור בין הצד הקו של מאיץ הזרם לבין פלחי הכניסה של GIS.

• הכנס את האותות המשניים של מתח וזרם למערכת האיסוף.

מעגל איסוף האותות המתוכנן מוצג בתמונה 2. הנתונים של מתח וזרם שנאספו מתאימים לסך הכל של המעגל.

2.4 בחירת שיטה לחישוב הפרש הפאזה בין מתח וזרם

מערכת מדידה זו משתמשת בשיטת הזווית חצי-גל לחישוב הפרש הפאזה בין מתח וזרם. שיטת הזווית חצי-גל היא לשייק את רכיבי הגל היסודי של האותות המאספים של מתח וזרם לריבוע, לקבל את הדפיקות חצי-גל שלהם דרך מעגל דיפרנציאל, למדוד את ההפרש בזמן בין שתי הדפיקות, ואז לחשב את הפרש הפאזה בין מתח וזרם.

נניח שהזמן של קצה עליון של גל הריבוע של המתח הוא τ₁ והזמן של קצה עליון של גל הריבוע של הזרם הוא τ₂. אז, הנוסחה לחישוב הפרש הפאזה φ בין שני האותות היא כדלקמן:

בהם: T הוא המחזור של מתח וזרם. מאחר והתדירות של מתח וזרם היא 50 Hz, המחזור שלו הוא 0.02 s. הנוסחה לחישוב הפרש הפאזה של מתח וזרם יכולה להתפשט כך:

2.5 שיטת חישוב לפרמטרים קו

תהליכי החישוב הללו מתוכנתים לזיכרון של המיקרו-בקר. תוכנה מיוחדת לעיבוד אותות משמשת לעיבוד אוטומטי של הנתונים, והתוצאות מוצגות על מסך המכשיר. לצורך נוחות האנליזה, המתח והזרם המוזכרים להלן נחשבים כבר למתח ולזרם בצד הראשי.

נניח שהאמפליטודה של מתח הקו הכולל שנאסף על ידי מערכת איסוף האותות היא U, והאמפליטודה של הזרם בקו היא I. אז, ההתנגדות הכוללת R₁ והאינדוקטנס L₁ יכולים להתקבל מהנוסחאות הבאות:

אם ההתנגדות של המוליך המקשר בין פלחי היציאה של GIS נמדדת כ ρ, השטח החתך האפקטיבי הוא s, ואורך המוליך נמדד כ l, אז הנוסחה לחישוב הסיבתיות של המוליך המקשר היא כדלקמן:

בהתעלמות מהמוליכים המקשרים האחרים, ההתנגדות השווה R והאינדוקטנס השווה L של המעגל הראשי של צינור ה-GIS יכולים להתקבל מהנוסחאות הבאות:

בקרה ושיפור של השגיאות

כל שיטה מדידה צריכה להתבצע 3 פעמים בהפרשים שונים כדי להפחית שגיאות. אם אפשרי, השתמש בכל 3 שיטות בו זמנית והשוות תוצאות:

• תוצאות אחידות: ממוצע את הערכים.

• ערך חריג אחד: בדוק קשרים רפויים או שגיאות חיבור; הסר את הערך החריג אם הבעיה ממשיכה.

• תוצאות לא אחידות: בדוק שוב להפרעות. שנה את המעגל אם נדרש; עדכן פרמטרים תיאורטיים אם השינויים נותרו.

כדי להפחית הפרעות והרמוניות:

• הצב מסננים חומרה במעגל איסוף האותות.

• השתמש בתוכנה FFT כדי להוציא רכיבי גל יסודי לחישוב.

3. מסקנה

GIS UHV משולבים ציוד ראשי במכלים מתכתיים סגורים, המספקים unsusceptibility לגורמים סביבתיים, אמינות גבוהה ושטח מינימלי. לבדיקת טרנספורטורי זרם, השימוש ב-GIS סמוכים כמוליכי חזרה מפשט את הקישור ומבטיח בטיחות, מה שהופך אותו לидеאלי למעגלי בדיקה ראשוניים.

מחקר זה מציג מערכת מדידה חכמה למעגלי GIS ראשוניים, המאפשרת מדידה מדויקת של ההתנגדות השווה והאינדוקטנס. הממשק הידידותי למשתמש של המערכת, הדיוק הגבוה והיכולות חזקות נגד הפרעות מתקדמות באוטומציה של בדיקת GIS. מומלץ לבצע בדיקות שדה נוספות להאששה和完善。 总结： 1. **选择超高压GIS电流互感器的主电路**： - **结构与特点**：GIS将变电站的主要设备（不包括变压器）集成到八个组件中，封装在金属外壳中，具有小型化、高可靠性、安全性、优异性能、安装快捷、维护方便等优点。 - **电路选择**：断路器位于GIS管道中间，两侧有电流互感器，外部有隔离开关和接地开关用于保护。由于封装，使用暴露的接地开关/套管+回流导体。四种选择：断路器两端的接地开关、GIS管道壳体、大电流导体或相邻的GIS母线作为回流路径。经过无功补偿后，选择相邻的GIS母线（安全、简单、可操作）进行现场验证。 2. **研究GIS主电路智能测量系统**： - **参数测量方法分析**：GIS主电路具有等效电阻 \(R\) 和电感抗 \(Z_L\)。传统方法需要多个设备、复杂的操作和繁重的计算。本文开发了智能系统，关键任务包括系统设计、信号采集、电压-电流相位差计算、线路参数方法选择以及克服谐波和干扰以提高精度。 - **智能测量系统的总体设计**：基于微控制器的计算机系统，配备按钮、显示器、打印机和其他外围设备。电压和电流信号通过信号采集系统捕获，然后通过滤波器、多路复用开关、自动信号增益放大器和模数转换器（A/D转换器）处理后到达微控制器进行信号处理。 - **信号采集电路的设计**：系统使用200A输出的稳压电源。经过电流增强器后，线侧感应电流显著低于GIS额定电流，减少了对大容量设备的需求。这种设置使电流保持在GIS外壳和接地开关的安全工作范围内。 - **电压和电流相位差计算方法的选择**：系统使用过零相角法测量电压和电流之间的相位差。 - **线路参数计算方法**：这些计算过程已被编程到微控制器的内存中。专用信号处理软件自动处理数据，并在设备显示器上显示结果。 3. **误差控制与优化**： - 每种测量方法应在不同时间重复三次以减少误差。如果可能，同时使用三种方法并比较结果。一致的结果取平均值；单一异常值检查连接松动或接线错误；不一致的结果重新检查干扰，必要时修改电路，修正理论参数。 4. **结论**： - 超高压GIS将主要设备集成在密封金属罐中，具有环境免疫性、高可靠性和最小占地面积。对于电流互感器验证，使用相邻的GIS母线作为回流导体简化布线并确保安全，是理想的主检测电路。 - 本研究介绍了一种用于GIS主电路的智能测量系统，能够精确测量等效电阻和电感。该系统的用户友好界面、高精度和强大的抗干扰能力推动了GIS验证的自动化。建议进一步进行现场测试以验证和完善。 请确认以上内容是否符合您的要求，如有任何问题或需要进一步修改，请告知。