Kalibrācijas tehnoloģiju izaicinājumi un pasākumi priekš strāvas transformatoriem ar elektronisko DC

Modernaj elektrumtīklos DC elektroniskie strāvas transformētāji spēla nozīmīgu lomu. Tie tiek izmantoti ne tikai precīzas strāvas mērīšanai, bet arī kā galvenie rīki tīkla optimizācijai, defektu uzsnavanai un enerģijas pārvaldībai. Ar augstsprieguma galdstrāvas (HVDC) pārvades tehnoloģiju straujo attīstību un tās plašo izmantošanu visā pasaulē, prasības pret DC strāvas transformētāju veiktspēju ir kļuvušas aizvien stingrākas, īpaši mērījumu precizitātes un sistēmas saderības ziņā. Tāpēc DC elektronisko strāvas transformētāju kalibrēšanas tehnoloģija ir kļuvusi par atslēgu drošai, stabili un efektīvai elektrumtīklu darbībai.

1 DC elektronisko strāvas transformētāju kalibrēšanas tehnoloģijas analīze
1.1 Kalibrēšanas pamatprincipi

DC elektronisko strāvas transformētāju kalibrēšana balstās uz magnētmodulācijas DC strāvas salīdzinātāja un optiskās šķidrinātves digitālās sinhronizācijas tehnoloģijām. Starp citu, magnētmodulācijas DC strāvas salīdzinātājs izmanto magnētmodulācijas tehnoloģiju, lai mērītu DC strāvas lielumu. Šī tehnoloģija balstās uz to, ka strāva radītais magnētlauka ietekme uz dzelzs kodolu magnētiskajām īpašībām. Praktiskajā lietojumā, kad strāva plūst pa galveno vadi, tā magnetizē apkārtējo dzelzs kodolu. Magnetizētais dzelzs kodols ietekmē strāvu otrā virziena svirā caur savām izmaiņām, un šī ietekme var tikt izmantota kā pamats galvenā vadī strāvas lieluma mērīšanai.

1.2 Kalibrēšanas sistēmas sastāvs

DC elektronisko strāvas transformētāju kalibrēšanas sistēma galvenokārt sastāv no DC strāvas avota, standarta ierīces un testējamā ierīces savienojumiem un sinhronizāciju, kā arī augstprecīzā datu apskaites vienības. Katras daļas dizains un funkcijas spēlē lēmīgu lomu kalibrēšanas procesa precizitātē un uzticamībā.

• DC strāvas avots ir atbildīgs par stabila un pielāgojama strāvas nodrošināšanu kalibrēšanai. Tā dizainam jāatbilst augstas stabilitātes un zemas vibrācijas izvadei, lai simulētu strāvas transformētāja veiktspēju dažādos strāvas stāvokļos. Lai sasniegtu šo mērķi, strāvas avots parasti izmanto precīzas enerģētikas elektronikas komponentus un slēgto ceļa atgriezeniskos saistījumu kontroles sistēmu, lai reāllaikā pielāgotu izvadi un uzturētu strāvas stabilitāti. Pat tad, ja slodze mainās vai piegādes avots svārstās, tas var garantēt izvades strāvas precizitāti.

• Kad DC strāvas avots nodrošina pamatstrāvu, pareizs savienojums un sinhronizācija starp standarta ierīci un testējamā ierīces ir būtisks posms, lai nodrošinātu kalibrēšanas rezultātu precizitāti. Standarta ierīce parasti ir valsts apstiprināts augstprecīzais instruments, kas sniedz zināmu precizitāti ar strāvas vērtību kā atsauce; testējamā ierīce ir strāvas transformētājs, kas tiks testēts. Kalibrēšanas procesā standarta ierīce un testējamā ierīce jādarbojas stingri sinhronizēti, lai nodrošinātu, ka visi mērījumu dati tiek iegūti vienādās darbības apstākļos.

1.3 Kalibrēšanas metodes

DC elektronisko strāvas transformētāju kalibrēšanas procesā kalibrēšanas metožu izvēle spēlē lēmīgu lomu mērījumu rezultātu precizitātē un uzticamībā. Vietējā kalibrēšana un laboratorijas kalibrēšana katra ir savas priekšrocības un trūkumi. Augstprecīzā digitālā tiešā mērīšanas metode nodrošina efektīvu kalibrēšanas līdzekli. Analogā un digitālā izvades kalibrēšanas metodes tiek konkrēti pielāgotas dažādu izvades veidu strāvas transformētājiem, lai piestātos dažādiem lietojuma scenārijiem.

(1) Salīdzinājums starp vietējo kalibrēšanu un laboratorijas kalibrēšanu

Starplī starp abiem metodiem un vidi ir būtiskas atšķirības:

• Vietējā kalibrēšana: Tiek veikta tieši strāvas transformētāja instalēšanas vietā un var atspoguļot vides faktoru, piemēram, temperatūras, mitruma un elektromagnētiskās interferences ietekmi. Tā ir piemērota lielām ierīcēm, kuru instalēšanas vieta ir grūti pārcelāma vai kuru veiktspēju jāpārbauda. Tomēr, ja vietā ir daudz nelabvēlīgu faktoru un vides mainīgie nevar tikt efektīvi kontrolēti, kalibrēšanas precizitāte var tikt ietekmēta.

• Laboratorijas kalibrēšana: Vidi var efektīvi kontrolēt, un testa apstākļus var precīzi regulēt, kas uzlabo kalibrēšanas atkārtojamību un precizitāti. Tomēr laboratorijas vide nevar pilnībā simulēt vietējo darbības situāciju, un ir grūti pilnībā analizēt vietējā vides ietekmi uz ierīces veiktspēju.

(2) Augstprecīzā digitālā tiešā mērīšanas metode

Ar augstprecīzā digitālā mērīšanas ierīču palīdzību strāvas transformētāja izvade tiek tieši nolasīta un salīdzināta ar zināmo standarta vērtību, lai ātri un efektīvi iegūtu kalibrēšanas rezultātu, samazinot kļūdas starpposmos.

(3) Analogā un digitālā izvades kalibrēšanas metodes

Šīs metodes priekšrocība ir tā, ka tās pilnībā ņem vērā dažādu strāvas transformētāju izvades īpatnības:

• Analogā izvades metode: Izmanto augstprecīzu strāvas mērīšanas ierīci, lai nolasītu izvades vērtību, un tad to salīdzina ar standarta vērtību kalibrēšanai, lai nodrošinātu analogā signāla pārveidošanas un mērījuma precizitāti.

• Digitālā izvades metode: Kalibrēšanas procesā tiek kombinētas analīzes programmatūra un sinhronizācijas tehnoloģijas datu pārraidīšanai un apstrādei, lai nodrošinātu, ka kalibrēšanas precizitāte atbilst prasībām, kas piemērota digitālā izvades strāvas transformētāju kalibrēšanas vajadzībām.

2 Izdevumi un risinājumi DC elektronisko strāvas transformētāju kalibrēšanas tehnoloģiju piemērošanā
2.1 Vietējā anti-interferencē

DC elektronisko strāvas transformētāju kalibrēšanas piemērošanā vietējā vidē rodas smaga elektromagnētiskā interference. Tā izriet no augstsprieguma tīkla elektromagnētiskās vides, tostarp kabēlu/ierīču radiācijas un sistēmas radītā troksnis. Šāda interference ietekmē mērījumu precizitāti, izraisa kalibrēšanas datu novirzes HVDC sistēmās un pat var bojāt komponentus. Tas rada gan momentānas kļūdas, gan ilgtermiņa stabilitātes un uzticamības problēmas.

Lai risinātu šo problēmu, ir būtiski optimizēt magnētisko aizsargāšanas struktūru. Principa pamatā ir lietot augstu permeabilitātes materiālus, lai izveidotu aizsargāšanas slāni ap jutīgajām daļām, bloķējot ārējos magnētlaukus. Projektējot, jānovērtē faktiskā vide (interferences veids, intensitāte, frekvence), jo tās ietekmē aizsargāšanas efektivitāti. Daudzslāņu struktūra ar dažādām permeabilitātes materiāliem darbojas labāk. Piemēram, ārējā slānis izmanto augstu permeabilitātes materiālus, lai absorbu lielāko daļu magnētlauku, un iekšējā slānis izmanto augstu resistīvības materiālus, lai bloķētu atlikušos laukus. Optimizētā magnētiska aizsargāšanas dizaina dati redzami Tabulā 1.

2.2 Digitālā sinhronizācijas precizitāte

DC elektronisko strāvas transformētāju kalibrēšanā sinhronizācijas precizitāte ir kritiska. Kalibrēšanai bieži ir nepieciešama vairāku ierīču/datu avotu sinhronizācija dažādās vietās. Datiem precizitāte un uzticamība atkarīga no laika sinhronizācijas; pat mazi novirzējumi var izraisīt neprecizitāti, ietekmējot enerģētikas sistēmas efektivitāti un drošību. Sinhronizācijas tehnoloģiju izvēle un optimizācija, tostarp optiskās šķidrinātves un GPS sinhronizācijas salīdzinājums, ir būtisks aspekts.

Izvēlējoties un optimizējot, izaicinājums ir kontrolēt sarežģītās enerģētikas vides un plašas ģeogrāfiskās izplatības, lai nodrošinātu precīzu sinhronizāciju. Smagās interferences vides tradicionālās metodes neveic. Risinājumi ietver IEEE1588 Precīzā laika protokola ieviešanu un precīzu laika marķēšanas/modernu sakaru sinhronizāciju.

Optiskās šķidrinātves sinhronizācija ar augstu ātrumu un anti-interferenci piemērota augstprecīzības situācijām (piemēram, datu centros). Tā nav ietekmēta elektromagnētiskā interferencē, nodrošinot signāla tīrību, bet tās ieviešanas izmaksas ir augstas. GPS sinhronizācija ir ekonomiskāka, plaši izplatīta un piemērota izkliedētām tīklām. Tā izmanto satelītu signālus laika marķēšanai, bet ir mazāk stabila smagās interferences apstākļos. Dažādās interferences apstākļos sinhronizācijas precizitātes salīdzinājums redzams Attēlā 1.

Lai risinātu šos izaicinājumus, jāizvēlas atbilstoša sinhronizācijas tehnoloģija, balstoties uz lietošanas vidi un kalibrēšanas vajadzībām. Prioritātei jāpiešķir optiskās šķidrinātves sinhronizācija zema EMI un augsta precizitātei. Izkliedētām enerģētikas tīklām jāapsver GPS sinhronizācija un jāoptimizē saņēmēju vietas, lai samazinātu signāla interferenci. Abu kombinēšana, lai pievienotu redundanci, arī uzlabo sinhronizācijas precizitāti un sistēmas uzticamību.

3 Secinājumi

Kopsavilkumā, veicot dziļu pētījumu par DC elektronisko strāvas transformētāju kalibrēšanas tehnoloģijām un to lietošanu, tas ir ne tikai liels nozīmes, lai uzlabotu strāvas transformētāju veiktspēju un uzticamību, bet arī ir galvenais faktors, kas veicina tehnoloģisko inovāciju un enerģētikas sistēmu ilgtspējīgu attīstību. Nākotnē, turpinot optimizēt kalibrēšanas tehnoloģijas, jāpievērš uzmanība arī šo tehnoloģiju veiktspēje praktiskajā lietojumā, lai nodrošinātu, ka tās var atbilst modernām enerģētikas tīklu augstākajiem standartiem.