Pagpili ng Pangunahing Sirkwitong Pagsusuri at Pagsukat ng mga Parameter para sa UHV GIS Current Transformers

Sa UHV GIS, ang mga current transformers ay mahalagang bahagi ng electric energy metering. Ang kanilang katumpakan ay nagpapasya sa power trade settlements, kaya kailangan ang on-site error verification batay sa JJG1021 - 2007. Sa site, gamitin ang mga power supplies, voltage regulators, at current boosters. Dahil sa encapsulation sa GIS, gawin ang test circuits sa pamamagitan ng exposed grounding knives, bushings, at return conductors; ang tamang circuits ay simplifies ang wiring at itataas 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 kapasidad ng equipment. Mahalaga ang accurate na pagsukat ng primary circuit parameters para sa compensation. Ang mga existing methods ay hindi naaabot ang primary circuits ng GIS, kaya ang papel na ito: isinaayos ang mga UHV GIS current transformer primary circuit structures/features upang pumili ng verification circuits; inuunlad ang intelligent methods upang mapataas ang parameter measurement intelligence/automation.

1 Paggamit ng Primary Circuit para sa UHV GIS Current Transformers
1.1 Struktura & Katangian

Ang GIS ay nag-integrate ng substation primary equipment (maliban sa mga transformers) sa walong components (halimbawa, CB, DS). Encapsulated sa metal shells, ang GIS ay nagbibigay ng: miniaturization (sa pamamagitan ng SF₆), mas kaunti ang space); mataas na reliabilidad (sealed live parts resist environment/earthquakes); seguridad (walang electric shock/fire risks); superior na performance (shields EM/static, walang interference); maikling installation (factory assembly cuts on - site time); madaling maintenance & mahaba ang inspection (magandang structure, advanced arc extinction).

1.2 Paggamit ng Circuit

Ang mga circuit breakers ay nakaupo sa gitna ng mga GIS pipelines, may mga current transformers sa parehong panig. Ang mga disconnectors ay nasa labas, plus ang mga grounding switches para sa proteksyon. Ang mga pipelines ay gumagamit ng (SF₆), at ang mga transformers ay may epoxy resin semi - casting. Dahil sa enclosure, gamitin ang exposed grounding switches/bushings + return conductors. May apat na opsyon: grounding switches sa breaker ends, GIS pipeline shells, large - current conductors, o adjacent GIS busbars bilang return. Pagkatapos na solusyunan ang reactive compensation, pinili ang adjacent GIS busbars (ligtas, simple, operable) para sa on - site verification.

2 Paghuhubog ng GIS Primary Circuit Intelligent Measurement Systems
2.1 Analisis ng Paraan ng Pagsukat ng Parameter

Ang mga GIS primary circuits ay may equivalent resistance R at inductive reactance (Z_L). Ang mga 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 inuunlad 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 nakakentro sa microcontroller-based computer system, equipped with buttons, a display, a printer, at iba pang peripherals. Ang mga voltage at current signals ay nahahanguin ng signal acquisition system, pagkatapos ay ipinroseso sa pamamagitan ng filter, multiplexer switch, automatic signal gain amplifier, at analog-to-digital (A/D) converter bago marating ang microcontroller para sa signal processing. Ang hardware principle ay ipinapakita sa Figure 1.

Mga Component ng System

• Signal Acquisition System: Nahahanguin ang voltage at current signals mula sa circuit.

• Filter: Tinatanggal ang interference signals.

• Multiplexer Switch: Nagbibigay-daan sa voltage at current signals na magbahagi ng iisang 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: Nagsasalin ng analog signals sa digital format para sa microcontroller processing.

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

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

• Printer: Nag-output ng resulta ng pagsukat sa demand.

Operational Process

Ang mga nahanguin na signals ay ipinroseso at ipinadala sa microcontroller, na tumatakbo ng pre-installed signal processing programs. Ang system ay analisa ang data sa pamamagitan ng dedicated software, kompyuta ang resulta, at ipinapakita ito sa screen.

2.3 Disenyo ng Signal Acquisition Circuit

Dahil ang pagsukat ng primary circuit parameters ay hindi nangangailangan ng mataas na current, ang system ay gumagamit ng regulated power supply na may 200A output. Pagkatapos lumipas sa current booster, ang induced current sa line side ay malaki na mas mababa kaysa sa rated current ng GIS, binabawasan ang pangangailangan sa large-capacity equipment. Ang setup na ito ay naikeep ang current sa ligtas na operating range ng GIS enclosure at grounding switches.

Mga Opsyon ng Circuit

Ang signal acquisition circuit ay maaaring gumamit ng anumang sa tatlong test circuits na napagusapan (maliban sa grounding-switch-based circuit, na hindi nakakakita ng buong GIS line). Ang paggamit ng multiple methods simultaneously ay maaaring mapataas ang katumpakan ng pagsukat. Sa testing, inilalagay ang voltage at current transformers 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 gumagamit ng adjacent GIS high-current busbar bilang return conductor:

• I-connect ang voltage transformer sa parallel sa current-booster line side.

• I-install ang current transformer sa series sa pagitan ng current-booster line side at GIS inlet bushing.

• I-feed ang secondary-side voltage at current signals sa acquisition system.

Ang disenyo ng signal acquisition circuit ay ipinapakita sa Figure 2. Ang nahanguin na voltage at current data ay tumutugon sa total values 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 ito ay hugisin ang fundamental wave components ng nahanguin 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. Kaya, ang formula para sa phase difference φ sa pagitan ng dalawang signals ay 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 masimplify 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 auto-handle ang data, at ang resulta ay ipinapakita sa monitor ng device. Para sa convenience ng analysis, ang voltage at current na nabanggit sa ibaba ay default na in-convert sa voltage at current ng primary side.

Assume na ang amplitude ng total line voltage na nahanguin ng signal acquisition system ay U, at ang amplitude ng line current ay I. Kaya, 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 sukatin bilang ρ, ang effective cross-sectional area ay s, at ang haba ng conductor ay sukatin bilang l, kaya ang formula para sa impedance ng connecting conductor na ito ay 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 reliabilidad, at minimal footprint. Para sa current transformer verification, ang paggamit ng adjacent GIS busbars bilang return conductors ay simplifies ang wiring at nagbibigay ng seguridad, ginagawang ito ideal para sa primary detection circuits.

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