초고압 GIS 전류변환기의 주요 검증 회로 선택 및 매개변수 측정
초고압 GIS에서 전류 변환기는 전기 에너지 측정의 핵심입니다. 그 정확성은 전력 거래 결제를 결정하므로 JJG1021-2007에 따른 현장 오차 검증이 필요합니다. 현장에서는 전원 공급 장치, 전압 조정기 및 전류 부스터를 사용합니다. GIS의 포장으로 인해 노출된 접지 칼, 부싱 및 반환 도체를 통해 테스트 회로를 구축해야 합니다. 올바른 회로는 배선을 단순화하고 정확성을 높입니다.
대규모 테스트 전류, 긴 회로 및 높은 임피던스와 같은 문제들이 있지만, 반응 보상(주 회로에서 더 높은 유도 반응을 활용)은 장비 용량 요구 사항을 줄입니다. 정확한 주 회로 매개변수 측정이 보상의 핵심입니다. 기존 방법들은 GIS 주 회로에 적합하지 않으므로, 이 논문은 UHV GIS 전류 변환기 주 회로 구조/특징을 분류하여 검증 회로를 선택하고, 매개변수 측정의 지능화/자동화를 강화하는 지능형 방법을 개발합니다.
1 UHV GIS 전류 변환기 주 회로 선택
1.1 구조 및 특징
GIS는 변압기를 제외한 변전소의 주요 장비를 8개 구성 요소(CB, DS 등)로 통합합니다. 금속 케이스에 포장되어 있는 GIS는 SF6)를 통해 소형화(공간 절약), 높은 신뢰성(밀봉된 활동 부분은 환경/지진에 저항), 안전성(전기 충격/화재 위험 없음), 우수한 성능(EM/정전기 차단, 간섭 없음), 짧은 설치 시간(공장 조립으로 현장 작업 시간 단축), 유지보수 용이 및 장기간 점검(좋은 구조, 고급 아크 소멸)을 제공합니다.
1.2 회로 선택
회로 차단기는 GIS 파이프라인 중앙에 위치하며, 양쪽에 전류 변환기가 있습니다. 외부에는 분리기가 있으며, 보호용 접지 스위치가 있습니다. 파이프라인은 (SF6)를 사용하고, 변환기는 에폭시 수지 반 캐스팅을 사용합니다. 포장으로 인해 노출된 접지 스위치/부싱 + 반환 도체를 사용합니다. 네 가지 옵션이 있습니다: 차단기 끝의 접지 스위치, GIS 파이프라인 셸, 대전류 도체 또는 인접한 GIS 버스바를 반환으로 사용. 반응 보상을 해결한 후, 인접한 GIS 버스바(안전, 간단, 운용 가능)가 현장 검증을 위해 선택됩니다.
2 GIS 주 회로 지능형 측정 시스템 연구
2.1 매개변수 측정 방법 분석
GIS 주 회로는 동등한 저항 R과 유도 반응(ZL)을 가지고 있습니다. 기존 방법(저항 R 측정, 교류 적용, 복잡한 임피던스 Z 계산 후 (ZL))은 많은 장비, 복잡한 작업 및 무거운 계산이 필요합니다. 이 논문은 지능형 시스템을 개발합니다. 주요 작업: 시스템 설계(구성 요소 일치, 프로세스 계획); 신호 수집(전압/전류의 점, 방법, 회로) 결정; 전압-전류 위상 차이 계산; 선 매개변수 방법 선택(진폭/위상 차이에서 동등한 저항/유도 반응 얻기); 정확성을 위해 하모닉/간섭 극복.
2.2 지능형 측정 시스템의 전체 설계
지능형 측정 시스템은 마이크로컨트롤러 기반 컴퓨터 시스템을 중심으로, 버튼, 디스플레이, 프린터 및 기타 주변 장치를 갖추고 있습니다. 전압 및 전류 신호는 신호 수집 시스템에 의해 캡처되며, 필터, 멀티플렉서 스위치, 자동 신호 증폭기, 아날로그-디지털(A/D) 변환기를 거쳐 마이크로컨트롤러로 신호 처리를 위해 전송됩니다. 하드웨어 원리는 그림 1에 설명되어 있습니다.
시스템 구성 요소
작동 과정
수집된 신호는 처리되어 마이크로컨트롤러로 전송되며, 이는 미리 설치된 신호 처리 프로그램을 실행합니다. 시스템은 전용 소프트웨어를 통해 데이터를 분석하고 결과를 계산하여 화면에 표시합니다.
2.3 신호 수집 회로 설계
주 회로 매개변수 측정은 고전류가 필요하지 않으므로, 시스템은 200A 출력의 규제 전원 공급 장치를 사용합니다. 전류 부스터를 통과한 후, 선측의 유도 전류는 GIS 정격 전류보다 크게 낮아져 대용량 장비의 필요성을 줄입니다. 이러한 설정은 GIS 케이스 및 접지 스위치의 안전 운용 범위 내에서 전류를 유지합니다.
회로 옵션
신호 수집 회로는 앞서 언급된 세 가지 테스트 회로 중 하나를 채택할 수 있습니다(전체 GIS 라인을 포함하지 않는 접지 스위치 기반 회로 제외). 여러 방법을 동시에 사용하면 측정 정확성을 높일 수 있습니다. 테스트 중에는 전압 및 전류 변환기를 설치하여 높은 주측 값을 관리 가능한 부측 신호로 변환하여 수집 시스템에 입력합니다.
인접한 GIS 버스바 반환 도체 회로 설계
인접한 GIS 대전류 버스바를 반환 도체로 사용할 때:
설계된 신호 수집 회로는 그림 2에 표시되어 있습니다. 수집된 전압 및 전류 데이터는 회로의 총 값에 해당합니다.
2.4 전압 및 전류 위상 차이 계산 방법 선택
이 측정 시스템은 영점 교차 위상 각도 방법을 사용하여 전압과 전류의 위상 차이를 측정합니다. 영점 교차 위상 각도 방법은 수집된 전압 및 전류 신호의 기본파 성분을 사각파로 형성하고, 차동 회로를 통해 각각의 영점 교차 펄스를 얻어 두 펄스 사이의 시간 차이를 측정한 다음, 전압과 전류의 위상 차이를 계산합니다.
전압 사각파의 상승 엣지 시간이 τ1이고, 전류 사각파의 상승 엣지 시간이 τ2라고 가정합니다. 그러면 두 신호의 위상 차이 φ의 계산 공식은 다음과 같습니다:
여기서: T는 전압 및 전류의 주기입니다. 전압 및 전류의 주파수가 50 Hz이므로, 주기는 0.02 s입니다. 전압 및 전류의 위상 차이 계산 공식은 다음과 같이 단순화할 수 있습니다:
2.5 선 매개변수 계산 방법
이러한 계산 과정은 마이크로컨트롤러의 메모리에 프로그래밍되어 있습니다. 전문 신호 처리 소프트웨어를 사용하여 데이터를 자동으로 처리하고, 결과는 장치 모니터에 표시됩니다. 분석의 편의를 위해 아래에서 언급되는 전압 및 전류는 기본적으로 주측 전압 및 전류로 변환된 것으로 간주됩니다.
신호 수집 시스템이 수집한 총 선 전압의 진폭이 U이고, 선 전류의 진폭이 I라고 가정하면, 다음 공식을 통해 총 선 저항 R1 및 인덕턴스 L1를 얻을 수 있습니다:
GIS 출구 부싱의 버스바 간 연결 도체의 저항률이 ρ로 측정되고, 효과적인 단면적이 s이며, 도체의 길이가 l로 측정되면, 이 연결 도체의 임피던스 계산 공식은 다음과 같습니다:
다른 연결 도체를 무시하면, GIS 파이프라인의 주 회로의 동등한 저항 R 및 동등한 인덕턴스 L는 다음 공식으로 얻을 수 있습니다:
오차 제어 및 최적화
각 측정 방법은 다른 시간 간격으로 3번 반복되어야 하며, 이를 통해 오차를 줄입니다. 가능하다면 모든 3가지 방법을 동시에 사용하고 결과를 비교합니다:
간섭 및 하모닉을 줄이기 위해:
3. 결론
초고압 GIS는 밀폐된 금속 탱크에 주 장비를 통합하여 환경적 요인에 대한 면역, 높은 신뢰성, 최소 공간을 제공합니다. 전류 변환기 검증을 위해 인접한 GIS 버스바를 반환 도체로 사용하면 배선을 단순화하고 안전성을 확보하여 주 검출 회로에 이상적입니다.
이 연구는 GIS 주 회로를 위한 지능형 측정 시스템을 소개합니다. 이 시스템은 동등한 저항 및 인덕턴스를 정확하게 측정할 수 있으며, 사용자 친화적인 인터페이스, 높은 정확성, 강력한 간섭 저항 능력을 통해 GIS 검증의 자동화를 발전시킵니다. 추가적인 현장 테스트를 권장하여 검증 및 개선이 필요합니다.
