Pemilihan Sirkuit Verifikasi Utama dan Pengukuran Parameter untuk Trafo Arus GIS UHV
Dalam GIS UHV, trafo arus adalah kunci untuk pengukuran energi listrik. Akurasi mereka menentukan penyelesaian perdagangan daya, sehingga verifikasi kesalahan di tempat perlu dilakukan sesuai dengan JJG1021 - 2007. Di tempat, gunakan sumber daya, regulator tegangan, dan booster arus. Karena terenkapsulasi dalam GIS, bangun rangkaian uji melalui pisau grounding yang terpapar, bushing, dan konduktor pengembalian; rangkaian yang tepat mempermudah kabel dan meningkatkan akurasi.
Tantangan seperti arus uji besar, rangkaian panjang, dan impedansi tinggi ada, tetapi kompensasi reaktif (menggunakan reaktansi induktif yang lebih tinggi dalam rangkaian primer GIS) mengurangi kebutuhan kapasitas peralatan. Pengukuran parameter rangkaian primer yang akurat adalah kunci untuk kompensasi. Metode yang ada tidak cocok untuk rangkaian primer GIS, jadi makalah ini: mengurutkan struktur/fitur rangkaian primer trafo arus GIS untuk memilih rangkaian verifikasi; mengembangkan metode cerdas untuk meningkatkan kecerdasan/otomatisasi pengukuran parameter.
1 Pemilihan Rangkaian Primer untuk Trafo Arus GIS UHV
1.1 Struktur & Fitur
GIS mengintegrasikan peralatan primer stasiun (kecuali trafo) menjadi delapan komponen (mis., CB, DS). Tercakup dalam cangkang logam, GIS menawarkan: miniaturisasi (via SF6), ruang lebih sedikit); keandalan tinggi (bagian hidup tertutup tahan lingkungan/gempa); keamanan (tidak ada risiko syok listrik/kebakaran); kinerja superior (perisai EM/statik, tanpa gangguan); instalasi singkat (perakitan pabrik mengurangi waktu di tempat); pemeliharaan mudah & inspeksi lama (struktur baik, pemadam busur canggih).
1.2 Pemilihan Rangkaian
Pemutus sirkuit ditempatkan di tengah pipa GIS, dengan trafo arus di kedua sisinya. Pemutus disektor berada di luar, ditambah saklar grounding untuk perlindungan. Pipa menggunakan (SF6), dan trafo memiliki resin epoksi semi-penuh. Karena terenkapsulasi, gunakan saklar grounding yang terpapar/bushing + konduktor pengembalian. Empat opsi ada: saklar grounding di ujung pemutus, cangkang pipa GIS, konduktor arus besar, atau busbar GIS sebelah sebagai pengembalian. Setelah menyelesaikan kompensasi reaktif, busbar GIS sebelah (aman, sederhana, dapat dioperasikan) dipilih untuk verifikasi di tempat.
2 Penelitian tentang Sistem Pengukuran Cerdas Rangkaian Primer GIS
2.1 Analisis Metode Pengukuran Parameter
Rangkaian primer GIS memiliki resistansi setara R dan reaktansi induktif (ZL). Metode konvensional (ukur R, terapkan AC, hitung impedansi kompleks Z kemudian (ZL) memerlukan banyak perangkat, operasi kompleks, dan perhitungan berat. Makalah ini mengembangkan sistem cerdas. Tugas utama: desain sistem (penyesuaian komponen, perencanaan proses); tentukan pengumpulan sinyal (titik, metode, rangkaian untuk tegangan/arus); temukan perbedaan fase tegangan-arus; pilih metode parameter garis (dari amplitudo/perbedaan fase, dapatkan resistansi setara/reaktansi induktif); atasi harmonisa/gangguan untuk akurasi.
2.2 Desain Keseluruhan Sistem Pengukuran Cerdas
Sistem pengukuran cerdas berpusat pada sistem komputer berbasis mikrokontroler, dilengkapi dengan tombol, layar, printer, dan periferal lainnya. Sinyal tegangan dan arus ditangkap oleh sistem pengumpulan sinyal, kemudian diproses melalui filter, switch multiplexer, amplifier sinyal gain otomatis, dan konverter analog-digital (A/D) sebelum mencapai mikrokontroler untuk pemrosesan sinyal. Prinsip keras ditunjukkan dalam Gambar 1.
Komponen Sistem
Proses Operasional
Sinyal yang diperoleh diproses dan ditransmisikan ke mikrokontroler, yang menjalankan program pemrosesan sinyal yang telah diinstal. Sistem menganalisis data melalui perangkat lunak khusus, menghitung hasil, dan menampilkannya di layar.
2.3 Desain Rangkaian Pengumpulan Sinyal
Mengingat bahwa mengukur parameter rangkaian primer tidak memerlukan arus tinggi, sistem menggunakan sumber daya yang diatur dengan output 200A. Setelah melewati booster arus, arus yang diinduksi pada sisi jalur jauh lebih rendah daripada arus nominal GIS, meminimalkan kebutuhan untuk peralatan kapasitas besar. Pengaturan ini menjaga arus dalam rentang operasi aman GIS dan saklar grounding.
Opsi Rangkaian
Rangkaian pengumpulan sinyal dapat mengadopsi salah satu dari tiga rangkaian uji yang dibahas sebelumnya (kecuali rangkaian berbasis saklar grounding, yang tidak mencakup seluruh jalur GIS). Menggunakan beberapa metode secara bersamaan dapat meningkatkan akurasi pengukuran. Selama pengujian, trafo tegangan dan arus dipasang untuk mengonversi nilai sisi primer yang tinggi menjadi sinyal sisi sekunder yang dapat dikelola oleh sistem pengumpulan.
Desain Rangkaian untuk Konduktor Pengembalian Busbar GIS Sebelah
Ketika menggunakan busbar GIS arus besar sebelah sebagai konduktor pengembalian:
Rangkaian pengumpulan sinyal yang dirancang ditunjukkan dalam Gambar 2. Data tegangan dan arus yang dikumpulkan sesuai dengan total nilai rangkaian.
2.4 Pemilihan Metode Perhitungan Perbedaan Fase Tegangan dan Arus
Sistem pengukuran ini menggunakan metode sudut fase titik nol untuk mengukur perbedaan fase antara tegangan dan arus. Metode yang disebut sudut fase titik nol adalah membentuk komponen gelombang dasar sinyal tegangan dan arus yang dikumpulkan menjadi gelombang persegi, mendapatkan pulsa titik nol masing-masing melalui sirkuit diferensial, mengukur selisih waktu antara dua pulsa, dan kemudian menghitung perbedaan fase antara tegangan dan arus.
Anggaplah waktu tepi naik gelombang persegi tegangan adalah τ1 dan waktu tepi naik gelombang persegi arus adalah τ2. Maka, rumus perhitungan perbedaan fase φ antara kedua sinyal tersebut adalah sebagai berikut:
Di antaranya: T adalah periode tegangan dan arus. Karena frekuensi tegangan dan arus adalah 50 Hz, periodenya adalah 0,02 s. Rumus perhitungan perbedaan fase tegangan dan arus dapat disederhanakan menjadi:
2.5 Metode Perhitungan Parameter Garis
Proses perhitungan ini telah diprogram ke dalam memori mikrokontroler. Perangkat lunak pemrosesan sinyal khusus digunakan untuk menangani data secara otomatis, dan hasilnya ditampilkan di monitor perangkat. Untuk kemudahan analisis, tegangan dan arus yang disebutkan di bawah ini secara default dianggap telah dikonversi menjadi tegangan dan arus sisi primer.
Anggaplah amplitudo tegangan total jalur yang dikumpulkan oleh sistem pengumpulan sinyal adalah U, dan amplitudo arus jalur adalah I. Maka, resistansi total jalur R1 dan induktansi L1 dapat diperoleh dari rumus berikut
Jika resistivitas konduktor penghubung antara busbar bushing keluaran GIS diukur sebagai ρ, area penampang efektif adalah s, dan panjang konduktor diukur sebagai l, maka rumus perhitungan impedansi untuk konduktor penghubung ini adalah sebagai berikut
Mengabaikan konduktor penghubung lainnya, resistansi setara R dan induktansi setara L dari rangkaian primer pipa GIS dapat diperoleh dari rumus berikut.
Kontrol & Optimalisasi Kesalahan
Setiap metode pengukuran harus diulang 3 kali dengan interval yang berbeda untuk mengurangi kesalahan. Jika memungkinkan, gunakan semua 3 metode secara bersamaan dan bandingkan hasilnya:
Untuk mengurangi gangguan dan harmonisa:
3. Kesimpulan
GIS UHV mengintegrasikan peralatan primer dalam tangki logam tertutup, menawarkan kekebalan terhadap faktor lingkungan, keandalan tinggi, dan jejak minimal. Untuk verifikasi trafo arus, menggunakan busbar GIS sebelah sebagai konduktor pengembalian mempermudah kabel dan memastikan keamanan, menjadikannya ideal untuk rangkaian deteksi primer.
Penelitian ini memperkenalkan sistem pengukuran cerdas untuk rangkaian primer GIS, memungkinkan pengukuran presisi resistansi setara dan induktansi. Antarmuka pengguna yang ramah, akurasi tinggi, dan kemampuan anti-gangguan yang kuat dari sistem ini mendorong otomatisasi dalam verifikasi GIS. Uji lapangan lebih lanjut direkomendasikan untuk validasi dan penyempurnaan.
