UHV GIS Akım Traforları için Birincil Doğrulama Devresi Seçimi ve Parametre Ölçümü
UHV GIS'te, akım transformatörleri elektrik enerjisi ölçümünün anahtarıdır. Doğrulukları, güç ticaret hesaplamalarını belirler, bu nedenle onların hata doğrulaması JJG1021 - 2007 standartlarına göre saha koşullarında yapılması gerekir. Saha koşullarında, güç kaynakları, gerilim düzenleyicileri ve akım artırmacılar kullanılır. GIS içindeki kapsüllemeden dolayı, test devreleri açığa çıkarılmış toprak bıçakları, döşemeler ve dönüşiletkenler aracılığıyla oluşturulur; doğru devreler, kablajı basitleştirir ve doğruluğu artırır.
Büyük test akımı, uzun devreler ve yüksek empedans gibi zorluklar var olsa da, reaktif kompensasyon (GIS birincil devrelerinde daha yüksek endüktif reaktansın kullanılması) ekipman kapasitesi gereksinimlerini azaltır. Kompansasyon için doğru birincil devre parametre ölçümü önemlidir. Mevcut yöntemler GIS birincil devrelerine uygunsuz olduğundan, bu makale: UHV GIS akım transformatörü birincil devre yapılarını/özelliklerini sıralayarak doğrulama devrelerini seçer; parametre ölçümünde akıl yürütme/otomasyonu artırmak için zeki yöntemler geliştirir.
1 UHV GIS Akım Transformatörleri için Birincil Devre Seçimi
1.1 Yapı & Özellikler
GIS, altta yatan donanım (dönüşüm kutuları hariç) CB, DS gibi sekiz bileşene entegre edilmiştir. Metal kabullerin içinde kapsüllenmiş olan GIS, miniyatürleşmeyi (SF6 ile), daha az alana ihtiyaç duymayı, yüksek güvenilirliği (kapalı canlı parçalar çevreye/depremlere dayanır), güvenliği (elektrik şoku/ateş riski yok), üstün performansı (EM/statik koruması, interferans yok), kısa kurulum süresini (fabrika montajı saha zamanını azaltır), kolay bakım ve uzun muayene süresini (iyi yapı, ileri çökme sonlandırma) sağlar.
1.2 Devre Seçimi
Devre kesiciler, GIS boru hattının ortasına yerleştirilir, her iki tarafında da akım transformatörleri bulunur. Kesici anahtarlardan dışarıda, koruma için toprak anahtarları bulunmaktadır. Boru hatları SF6 kullanır ve transformatörler epoksi rezin yarı döküm yapısıdadır. Kapsüllemeden dolayı, açığa çıkarılmış toprak anahtarlara/döşemelere + dönüşiletkenler kullanılır. Dört seçenek vardır: devre kesicinin uçlarındaki toprak anahtarlarda, GIS boru hattı kabullerinde, büyük akım iletkenlerinde veya yan yana bulunan GIS ana hatlarında dönüş. Reaktif kompansasyon çözüldükten sonra, yan yana bulunan GIS ana hatları (güvenli, basit, işlevsel) saha doğrulaması için seçilir.
2 GIS Birincil Devre Zeki Ölçüm Sistemleri Üzerine Araştırma
2.1 Parametre Ölçüm Yöntemi Analizi
GIS birincil devrelerde eşdeğer direnç R ve indüktif reaktans (ZL) bulunur. Geleneksel yöntemler (R'yi ölç, AC uygula, karmaşık empedans Z'yi hesapla, ardından ZL'yi bul) birçok cihaza, karmaşık işlemlere ve ağır hesaplara ihtiyaç duyar. Bu makale, zeki sistemler geliştirir. Ana görevler: sistem tasarımı (bileşen eşleştirmesi, süreç planlaması); sinyal toplama belirleme (gerilim/akım noktaları, yöntemleri, devreleri); gerilim-akım faz farkı hesaplama; çizgi parametre yöntemlerini seçme (genlik/faz farkından, eşdeğer direnç/indüktif reaktans elde etme); harmonikler/interferansı aşmak için doğruluk sağlamak.
2.2 Zeki Ölçüm Sisteminin Genel Tasarımı
Zeki ölçüm sistemi, mikrodenetleyici tabanlı bilgisayar sistemi etrafında merkezlenir, düğmeler, ekran, yazıcı ve diğer çevre birimleri ile donatılmıştır. Gerilim ve akım sinyalleri, sinyal toplama sistemi tarafından yakalanır, filtre, çoklu geçiş anahtarı, otomatik sinyal kazancı amplifikatörü ve analog-dijital (A/D) dönüştürücü üzerinden işlemeye sunulmadan önce mikrodenetleyicide işlenir. Donanım prensibi Şekil 1'de gösterilmiştir.
Sistem Bileşenleri
İşlem Süreci
Toplanan sinyaller işlenir ve mikrodenetleyiciye iletilir, burada önceden yüklenmiş sinyal işleme programları çalıştırılır. Sistem, özel yazılımla veriyi analiz eder, sonuçları hesaplar ve ekran üzerinde gösterir.
2.3 Sinyal Toplama Devresinin Tasarımı
Birincil devre parametrelerini ölçmek için yüksek akıma ihtiyaç duyulmadığından, sistem 200A çıkışı olan düzenli bir güç kaynağı kullanır. Akım artırmacıdan geçtikten sonra, hat taraflındaki induksiyon akımı, GIS nominal akımdan önemli ölçüde düşük olur, bu da büyük kapasiteli ekipman gerekliliğini azaltır. Bu düzenleme, akımı GIS kabuğu ve toprak anahtarlarının güvenli işletme aralığında tutar.
Devre Seçenekleri
Sinyal toplama devresi, daha önce tartışılan üç test devresinden herhangi birini benimseyebilir (toprak anahtarı temelli devre hariç, tüm GIS hatını kapsamaz). Birden fazla yöntemi aynı anda kullanmak, ölçüm doğruluğunu artırabilir. Test sırasında, gerilim ve akım transformatörleri, yüksek birincil taraf değerlerini toplama sistemi için yönetilebilir ikincil taraf sinyallere dönüştürmek üzere kurulur.
Yan Yana Bulunan GIS Ana Hatı Dönüşiletkeni İçin Devre Tasarımı
Yan yana bulunan GIS yüksek akım ana hatını dönüşiletken olarak kullanırken:
Tasarlanan sinyal toplama devresi Şekil 2'de gösterilmiştir. Toplanan gerilim ve akım verileri, devrenin toplam değerlerine karşılık gelir.
2.4 Gerilim ve Akım Faz Farkı Hesaplama Yöntem Seçimi
Bu ölçüm sistemi, gerilim ve akım arasındaki faz farkını ölçmek için sıfır geçiş faz açısı yöntemini kullanır. Sıfır geçiş faz açısı yöntemi, toplanan gerilim ve akım sinyallerinin temel dalga bileşenlerini kare dalga şeklinde şekillendirip, farklılık devresi aracılığıyla her birinin sıfır geçiş darbeli sinyallerini elde ederek, bu iki darbe arasındaki zaman farkını ölçer ve ardından gerilim ve akım arasındaki faz farkını hesaplar.
Gerilim kare dalgasının yükselen kenarının zamanı τ1 ve akım kare dalgasının yükselen kenarının zamanı τ2 olsun. O zaman, iki sinyal arasındaki faz farkı φ'nin hesaplama formülü aşağıdaki gibidir:
Burada: T, gerilim ve akım periyodudur. Gerilim ve akım frekansı 50 Hz olduğundan, periyodu 0.02 saniyedir. Gerilim ve akım arasındaki faz farkı hesaplama formülü şu şekilde basitleştirilebilir:
2.5 Çizgi Parametreleri Hesaplama Yöntemi
Bu hesaplama süreçleri, mikrodenetleyicinin belleğine programlanmıştır. Özel sinyal işleme yazılımı, veriyi otomatik olarak ele alır ve sonuçlar cihazın monitöründe gösterilir. Analiz kolaylığı için aşağıda bahsedilen gerilim ve akım, varsayılan olarak birincil taraf gerilim ve akıma dönüştürülmüş olarak kabul edilir.
Sinyal toplama sistemi tarafından toplanan toplam hat geriliminin genliği U ve hat akımının genliği I olsun. O zaman, toplam hat direnci R1 ve endüktansi L1 aşağıdaki formüllerle elde edilebilir:
Eğer, GIS çıkış döşemesi ana hatları arasındaki bağlantı iletkeninin resistivitesi ρ olarak ölçülmüş, etkin kesit alanı s ve iletkenin uzunluğu l olarak ölçülmüşse, bu bağlantı iletkeni için empedans hesaplama formülü aşağıdaki gibidir:
Diğer bağlantı iletkenlerini ihmal ederek, GIS boru hattı birincil devresinin eşdeğer direnci R ve eşdeğer endüktansı L aşağıdaki formüllerle elde edilebilir:
Hata Kontrolü ve Optimizasyon
Her ölçüm yöntemi, hataları azaltmak için farklı zamanlarda 3 kez tekrarlanmalıdır. Mümkün olduğu takdirde, tüm 3 yöntemi aynı anda kullanın ve sonuçları karşılaştırın:
Interferans ve harmonikleri azaltmak için:
3. Sonuç
UHV GIS, altta yatan ekipmanı kapalı metal tanklarda entegre ederek, çevresel faktörlere karşı dayanıklılık, yüksek güvenilirlik ve minimum alana sahiptir. Akım transformatörü doğrulaması için, yan yana bulunan GIS ana hatlarını dönüşiletken olarak kullanmak, kablajı basitleştirir ve güvenliği sağlar, bu da birincil algılama devreleri için idealdir.
Bu çalışma, eşdeğer direnç ve endüktansın hassas ölçümünü mümkün kılan bir GIS birincil devreleri için zeki ölçüm sistemi tanıtır. Sistem, kullanıcı dostu arayüzü, yüksek doğruluk ve güçlü anti-interferans yetenekleriyle, GIS doğrulamasında otomasyonu ilerletir. Daha fazla saha testi, doğrulama ve iyileştirme için önerilir.
