Вибір основного контуру перевірки та вимірювання параметрів для УВС ГІС трансформаторів струму
У високовольтній газонапівізольованій інсталяції (GIS), трансформатори струму є ключовими для обліку електроенергії. Їхня точність визначає розрахунки за енергетичними поставками, тому на місці необхідна перевірка помилок згідно з JJG1021 - 2007. На місці використовуються джерела живлення, регулятори напруги та підсилювачі струму. Через упакування в GIS, тестові контури будуються через відкриті заземлюючі ножі, вводи та провідники повернення; правильні контури спрощують проводку та підвищують точність.
Існують проблеми, такі як великий тестовий струм, довгі контури та високе опор, але реактивна компенсація (використання більшої індуктивної реактивності в основних контурах GIS) зменшує потребу в потужності обладнання. Точне вимірювання параметрів основного контуру є ключовим для компенсації. Існуючі методи не підходять для основних контурів GIS, тому ця стаття: сортує структури/особливості основних контурів трансформаторів струму UHV GIS для вибору контурів перевірки; розробляє інтелектуальні методи для підвищення інтелектуальності/автоматизації вимірювання параметрів.
1 Вибір основного контуру для трансформаторів струму UHV GIS
1.1 Структура та особливості
GIS інтегрує основне обладнання підстанції (окрім трансформаторів) в вісім компонентів (наприклад, CB, DS). Упаковані в металеві оболонки, GIS надають: мініатюрізацію (через SF6), менше простору); високу надійність (герметизовані живі частини стійкі до середовища/землетрусів); безпеку (відсутність ризику електротравматизмів/пожеж); високу продуктивність (захист від ЕМ/статичних перешкод, немає інтерференції); короткий час встановлення (заводське збирання скорочує час на місці); легке обслуговування та довгий інтервал перевірки (добре побудована структура, сучасне гасіння дуги).
1.2 Вибір контуру
Автоматичні вимикачі розташовані посередині GIS-провідників, з трансформаторами струму з обох сторін. Відключаючі пристрої розташовані зовні, разом з заземлюючими перемикачами для захисту. Провідники використовують (SF6), а трансформатори мають епоксидну смолу напівзаливання. Через оболонку, використовуються відкриті заземлюючі перемикачі/вводи + провідники повернення. Існує чотири варіанти: заземлюючі перемикачі на кінцях вимикача, оболонки GIS-провідників, великострумові провідники або суміжні GIS-шини як провідник повернення. Після вирішення проблеми реактивної компенсації, обираються суміжні GIS-шини (безпечні, прості, можливі) для перевірки на місці.
2 Дослідження інтелектуальних систем вимірювання основних контурів GIS
2.1 Аналіз методів вимірювання параметрів
Основні контури GIS мають еквівалентне опор RR та індуктивну реактивність (ZL). Традиційні методи (вимірювання R, застосування AC, обчислення комплексного опору Z, а потім ZL) потребують багатьох приладів, складних операцій та важких обчислень. Ця стаття розробляє інтелектуальні системи. Основні завдання: проектування системи (підбір компонентів, планування процесів); визначення збору сигналів (точки, методи, контури для напруги/струму); знаходження різниці фаз напруги-струму; вибір методів лінійних параметрів (з амплітуди/фазової різниці, отримання еквівалентного опору/індуктивної реактивності); подолання гармонік/інтерференції для точності.
2.2 Загальний дизайн інтелектуальної системи вимірювання
Інтелектуальна система вимірювання базується на комп'ютерній системі на базі мікроконтролера, оснащеної кнопками, дисплеєм, принтером та іншими периферійними пристроями. Сигнали напруги та струму збираються системою збору сигналів, потім обробляються через фільтр, мультиплексний перемикач, автоматичний підсилювач сигналу та аналого-цифровий (A/D) конвертер перед доставкою до мікроконтролера для обробки сигналу. Принцип роботи апаратної частини показаний на рис. 1.
Компоненти системи
Процес роботи
Зібрані сигнали обробляються та передаються до мікроконтролера, який запускає вбудовані програми обробки сигналів. Система аналізує дані за допомогою спеціального програмного забезпечення, обчислює результати та відображає їх на екрані.
2.3 Дизайн контуру збору сигналів
Оскільки вимірювання параметрів основного контуру не потребує великих струмів, система використовує регульоване живлення з виводом 200А. Після проходження через підсилювач струму, викликаний струм на стороні лінії значно нижчий за номінальний струм GIS, що мінімізує потребу в великій потужності обладнання. Ця установка тримає струм в рамках безпечного діапазону роботи оболонки GIS та заземлюючих перемикачів.
Варіанти контурів
Контур збору сигналів може використовувати будь-який з трьох тестових контурів, обговорених раніше (окрім контуру, основаного на заземлюючому перемикачу, який не охоплює всієї лінії GIS). Використання кількох методів одночасно може підвищити точність вимірювання. Під час тестування встановлюються трансформатори напруги та струму, щоб перетворити великі значення на стороні первинної обмотки в зручні сигнали вторинної обмотки для системи збору.
Дизайн контуру для повернення шиною GIS
При використанні суміжної GIS-шини з великим струмом як провідника повернення:
Розроблений контур збору сигналів показаний на рис. 2. Зібрані дані напруги та струму відповідають загальним значенням контуру.
2.4 Вибір методу обчислення різниці фаз напруги та струму
Ця система вимірювання використовує метод нульового переходу для вимірювання різниці фаз між напругою та струмом. Так званий метод нульового переходу полягає у формуванні основних хвильових компонентів зібраних сигналів напруги та струму в квадратні хвилі, отриманні їхніх відповідних імпульсів нульового переходу через диференційний контур, вимірюванні різниці часу між двома імпульсами, а потім обчисленні різниці фаз між напругою та струмом.
Припустимо, що час підйому квадратної хвилі напруги становить τ1 і час підйому квадратної хвилі струму становить τ2. Тоді формула для обчислення різниці фаз φ між двома сигналами наступна:
