Технолошки предизвици и мерки за спротиводействување при калибрација на DC електронски трансформатори за стројна енергија

В современи електроприводни системи, DC електронски трансформатори за меренje на стројот играат критична улога. Не само што се користат за високопрецизно мерење на струјата, туку и како основни алатки за оптимизација на мрежата, детекција на грешки и управување со енергијата. Со брзото развитие на технологијата за пренос на високо напон директна струја (HVDC) и нејзината широка применливост глобално, барањата за перформансите на DC трансформаторите за меренje на стројот стануваат все повеќе строги, особено во однос на прецизноста на мерењето и совместимоста со системот. Затоа, технологијата за калибрација на DC електронски трансформатори за меренje на стројот станува клучен фактор за осигурување на безбеден, стабилен и ефикасен функционирање на електроприводните системи.

1 Анализа на технологијата за калибрација на DC електронски трансформатори за меренje на стројот
1.1 Основни принципи на калибрација

Калибрацијата на DC електронски трансформатори за меренje на стројот е заснована на принципот на магнетно-модулаторен DC компаратор на струјата и оптичка волокна дигитална синхронизација. Меѓу нив, магнетно-модулаторниот DC компаратор на струјата користи магнетно-модулаторна технологија за мерење на големината на DC струјата. Оваа технологија се заснова на влијанието на магнетното поле генерирано од струјата врз магнетните својства на јажерцот. Во практичката примена, кога струјата протече низ главната проводница, јажерцот околу неа се намагнетува. Намагнетуваниот јажерец влијае на струјата во вторичната бобина преку своите промени, и ова влијание може да се користи како основа за мерење на големината на струјата во главната проводница.

1.2 Состав на системот за калибрација

Системот за калибрација на DC електронски трансформатори за меренje на стројот е главно состоен од DC извор на струја, поврзување и синхронизација на стандардниот уред и уредот под испитување, и високопрецизна единица за собирање на податоци. Дизајнот и функциите на секој дел играат одлучувачка улога во точноста и надежноста на процесот на калибрација.

• DC изворот на струја е одговорен за доставување на стабилна и прилагодлива струја за калибрација. Неговиот дизајн треба да задоволи барањата за висока стабилност и ниско рипл-излез за симулација на перформансите на трансформаторот за меренje на стројот при различни услови на струја. За да се постигне овој цел, изворот на струја обично користи прецизни елементи од моќностната електроника и затворена петлична систем за обратна врска за реално време регулирање на излезот и одржување на стабилноста на струјата. Дури и кога се менува терманалната оптерење или има флуктуации во налаштувањето, тоа може да гарантира точноста на излезната струја.

• Кога DC изворот на струја доставува основната струја, правилното поврзување и синхронизација на стандардниот уред и уредот под испитување се клучни врски за осигурување на точноста на резултатите од калибрација. Стандардниот уред обично е високопрецизен инструмент сертифициран од државата, кој дава вредност на струјата со позната точност како референца; уредот под испитување е трансформаторот за меренje на стројот што се испитува. Токму во процесот на калибрација, стандардниот уред и уредот под испитување мора да се оперираат во строга синхронизација за да се осигура дека сите податоци за мерење се добиени при исти рабочи услови.

1.3 Методи за калибрација

Во процесот на калибрација на DC електронски трансформатори за меренje на стројот, изборот на методи за калибрација игра одлучувачка улога во точноста и надежноста на резултатите од мерење. Калибрацијата на местото и лабораториската калибрација имаат своји уникални предности и недостатоци. Високопрецизната дигитална директна метода за мерење дава ефикасен начин за калибрација. Методите за калибрација на аналого и дигитални излези се специјално прилагодени за трансформатори за меренje на стројот со различни типови на излез за да се прилагодат на различни сценарија за применување.

(1) Спoredba меѓу калибрацијата на местото и лабораториската калибрација

Постојат значајни разлики помеѓу двата во однос на методите и околината:

• Калибрација на местото: Се извршува директно на местото на инсталација на трансформаторот за меренje на стројот и може да одразува влијанието на факторите од околината како температурата, влажноста и електромагнетното заблудување. Одговара на големите опреми чие место на инсталација е тешко за преместување или чии перформанси треба да се верификуваат. Меѓутоа, ако има многу неблагоприятни фактори на местото и променливите од околината не можат да се ефективно контролираат, точноста на калибрацијата веројатно ќе биде попреварена.

• Лабораториска калибрација: Околината може да се ефективно контролира, а тест-условите можат да се прецизно регулираат, што подобрува повторливоста и точноста на калибрацијата. Меѓутоа, лабораториската околина не може потполно да симулира работната околина на местото, и е тешко да се направи комплетна анализа на влијанието на околината на местото врз перформансите на опремата.

(2) Високопрецизна дигитална директна метода за мерење

Со помош на високопрецизни дигитални уреди за мерење, излезот од трансформаторот за меренje на стројот се директно чита и се споредува со познатата стандардна вредност, така што се може брзо и ефикасно да се добие резултат од калибрацијата, и да се намали грешката во средните врски.

(3) Методи за калибрација на аналого и дигитални излези

Преимот на овој метод лежи во тоа што полно се разгледуваат карактеристиките на излезот на различни типови на трансформатори за меренje на стројот:

• Метод на аналого излез: Користи се високопрецизен уред за мерење на струјата за читање на вредноста на излезот, а потоа се споредува со стандардната вредност за калибрација за да се осигура точноста на конверзијата и мерењето на аналогниот сигнал.

• Метод на дигитален излез: Во процесот на калибрација, се комбинира анализното софтверско решение и синхронизационата технологија за пренос и обработка на податоци за да се осигура дека точноста на калибрацијата отговара на барањата, што е прифатливо за потребите за калибрација на трансформаторите за меренje на стројот со дигитален излез.

2 Претставување и мерки против пречки во примената на технологијата за калибрација на DC електронски трансформатори за меренje на стројот
2.1 Анти-пречки на местото

При примената на калибрација на DC електронски трансформатори за меренje на стројот на местото, се појавуваат сериозни електромагнетни пречки. Извлекуваат се од електромагнетната околина на високонапонската мрежа, вклучувајќи радијација од кабели/опрема и системски генериран шум. Такви пречки влијаат на точноста на мерењето, причинувајќи девијации на податоците за калибрација во HVDC системите и дорде до повредување на компонентите. Таа доведува до моментални грешки и долготрајни проблеми со стабилност/надежност.

За да се справиме со ова, оптимизацијата на структурата на магнетната заштита е кључна. Принципот е користење на материјали со висока проникливост за градење на слој за заштита околу осетливите делови, за блокирање на екстерни магнетни полиња. При дизајнувањето, е важна проценка на фактичката околина (тип, интензитет, фреквенција на пречките) бидејќи тие влијаат на ефективноста на заштитата. Ламинирана структура со многуслојни, различни материјали со проникливост работи подобро. На пример, вонешниот слој користи материјали со висока проникливост за абсорбирање на повеќето магнетни полиња, а внатрешниот слој користи материјали со високи отпор на електрична проводливост за блокирање на остаточните полиња. Податоци за оптимизиран дизајн на магнетна заштита се во Табела 1.

2.2 Прецизност на дигиталната синхронизација

Во калибрацијата на DC електронски трансформатори за меренje на стројот, прецизноста на синхронизацијата е критична. Често е потребно да се синхронизираат повеќе уреди/извори на податоци во расфрлани локации. Прецизноста и надежноста на податоците зависат од временската синхронизација; малите одклонувања предизвикуваат неточности, што влијае на ефикасноста и безбедноста на електроприводната система. Изборот и оптимизацијата на технологии за синхронизација, како и споредбата на оптички волокна и GPS синхронизација, се важни.

При изборот и оптимизацијата, предизвикот е контролата на комплексни електроприводни околини и широко географско распределение за точна синхронизација. Во околини со силна пречка, традиционалните методи не успеваат. Решенијата вклучуваат воведување на IEEE1588 Преточен временски протокол и користење на прецизно маркирање на времето и модерни комуникации за синхронизација.

Оптичката волокна синхронизација, со брзина и анти-пречки, е прифатлива за високопрецизни сценарија (на пример, податочни центрови). Не е утешта од електромагнетни пречки, што осигурува чистина на сигнали, но има високи трошоци за инсталација. GPS синхронизацијата е коштовно-ефикасна, покривашироки области и е прифатлива за расфрлани мрежи. Користи сателитски сигнали за временски марки, но е помалку стабилна под силни пречки. Споредба на прецизноста на синхронизацијата при различни пречки е во Слика 1.

За да се справиме со овие предизвици, треба да се изберат соодветни технологии за синхронизација врз основа на околината на примената и потребите за калибрација. Давајте претрага оптичката волокна синхронизација за нископрецизни, високопрецизни сценарија. За географски расфрлани електроприводни мрежи, размислете за GPS синхронизација и оптимизирајте положбата на прифаќачите за намалување на пречките на сигналите. Комбинирањето на двете за додавање на редунданција исто така подобрува прецизноста на синхронизацијата и надежноста на системот.

3 Заклучок

Заклучувајќи, со вршење на длабоко истражување на технологијата за калибрација на DC електронски трансформатори за меренje на стројот и нивната применa, тоа не само што е од големо значење за подобрување на перформансите и надежноста на трансформаторите за меренje на стројот, туку и е кључен фактор за побудување на технологијската иновација и одржливото развитие на електроприводните системи. Во иднина, додека продолжуваме да оптимизираме технологијата за калибрација, треба исто така да се обидеме да внимаваме на перформансите на овие технологии во практичката применa за да се осигура дека можат да одговараат на високите стандарди на современите електроприводни мрежи.