Cabaran Teknologi Penyelarasan dan Tindakan Balas untuk Transformator Arus Elektronik DC

Dalam sistem tenaga moden, transformer arus elektronik DC memainkan peranan penting. Mereka tidak hanya digunakan untuk pengukuran arus tinggi presisi tetapi juga berfungsi sebagai alat utama untuk optimalisasi grid, pendeteksian kesalahan, dan pengurusan tenaga. Dengan perkembangan pesat teknologi transmisi arus terus tekanan tinggi (HVDC) dan penerapan luasnya secara global, tuntutan prestasi bagi transformer arus DC telah menjadi semakin ketat, terutamanya dalam hal presisi pengukuran dan keserasian sistem. Oleh itu, teknologi kalibrasi transformer arus elektronik DC telah menjadi kunci untuk memastikan operasi sistem tenaga yang selamat, stabil, dan cekap.

1 Analisis Teknologi Kalibrasi Transformer Arus Elektronik DC
1.1 Prinsip Asas Kalibrasi

Kalibrasi transformer arus elektronik DC didasarkan pada prinsip komparator arus DC modulasi magnetik dan teknologi sinkronisasi digital serat optik. Di antaranya, komparator arus DC modulasi magnetik menggunakan teknologi modulasi magnetik untuk mengukur magnitud arus DC. Teknologi ini bergantung pada pengaruh medan magnet yang dihasilkan oleh arus terhadap sifat magnetik inti besi. Dalam aplikasi praktikal, apabila arus mengalir melalui konduktor utama, ia akan memagnetkan inti besi sekitarnya. Inti besi yang dimagnetkan mempengaruhi arus dalam kumparan sekunder melalui perubahannya, dan pengaruh ini boleh digunakan sebagai asas untuk mengukur magnitud arus dalam konduktor utama.

1.2 Komposisi Sistem Kalibrasi

Sistem kalibrasi untuk transformer arus elektronik DC terutamanya terdiri daripada sumber arus DC, konfigurasi sambungan dan sinkronisasi peranti standard dan peranti yang diuji, serta unit pengambilan data tinggi presisi. Reka bentuk dan fungsi setiap bahagian memainkan peranan penentu dalam kepresisan dan kebolehpercayaan proses kalibrasi.

• Sumber arus DC bertanggungjawab untuk menyediakan arus yang stabil dan boleh disesuaikan untuk kalibrasi. Reka bentuknya perlu memenuhi keperluan keluaran yang sangat stabil dan rendah ripple untuk mensimulasikan prestasi transformer arus dalam keadaan arus yang berbeza. Untuk mencapai tujuan ini, sumber arus biasanya menggunakan komponen elektronik kuasa tepat dan sistem kawalan maklum balas gelung tertutup untuk menyesuaikan keluaran secara real-time dan mengekalkan kestabilan arus. Walaupun beban berubah atau bekalan kuasa berfluktuasi, ia dapat memastikan kepresisan arus keluaran.

• Apabila sumber arus DC menyediakan arus asas, sambungan dan sinkronisasi yang betul antara peranti standard dan peranti yang diuji adalah rangkaian kunci untuk memastikan kepresisan hasil kalibrasi. Peranti standard biasanya merupakan instrumen tinggi presisi yang disahkan oleh negara, menyediakan nilai arus dengan presisi yang diketahui sebagai rujukan; peranti yang diuji adalah transformer arus yang akan diuji. Semasa proses kalibrasi, peranti standard dan peranti yang diuji mesti dioperasikan dalam sinkronisasi yang ketat untuk memastikan semua data pengukuran diperoleh dalam keadaan operasi yang sama.

1.3 Kaedah Kalibrasi

Dalam proses kalibrasi transformer arus elektronik DC, pemilihan kaedah kalibrasi memainkan peranan penentu dalam kepresisan dan kebolehpercayaan hasil pengukuran. Kalibrasi di tempat dan kalibrasi laboratorium masing-masing mempunyai kelebihan dan kekurangan unik. Kaedah pengukuran digital langsung tinggi presisi memberikan cara kalibrasi yang efisien. Kaedah kalibrasi untuk output analog dan digital ditetapkan secara khusus untuk transformer arus dengan jenis output yang berbeza untuk menyesuaikan dengan pelbagai skenario aplikasi.

(1) Perbandingan Antara Kalibrasi Di Tempat dan Kalibrasi Laboratorium

Terdapat perbezaan yang signifikan antara kedua-dua kaedah ini dari segi kaedah dan persekitaran:

• Kalibrasi Di Tempat: Dilakukan secara langsung di lokasi pemasangan transformer arus dan dapat mencerminkan pengaruh faktor-faktor persekitaran seperti suhu, kelembapan, dan gangguan elektromagnetik. Ia sesuai untuk peralatan besar yang lokasi pemasangannya sukar dipindahkan atau prestasinya perlu diverifikasi. Walau bagaimanapun, jika terdapat banyak faktor tidak menguntungkan di tempat dan pemboleh ubah persekitaran tidak dapat dikawal dengan berkesan, kepresisan kalibrasi mungkin terjejas.

• Kalibrasi Laboratorium: Persekitaran dapat dikawal dengan berkesan, dan keadaan ujian dapat diregulasi dengan tepat, yang meningkatkan ulangan dan kepresisan kalibrasi. Namun, persekitaran laboratorium tidak dapat sepenuhnya mensimulasikan skenario kerja di tempat, dan sukar untuk menganalisis secara menyeluruh pengaruh persekitaran di tempat terhadap prestasi peralatan.

(2) Kaedah Pengukuran Digital Langsung Tinggi Presisi

Dengan bantuan peralatan pengukuran digital tinggi presisi, output transformer arus dibaca dan dibandingkan dengan nilai standard yang diketahui, sehingga hasil kalibrasi boleh diperoleh dengan cepat dan efisien, dan ralat dalam tautan pertengahan dikurangkan.

(3) Kaedah Kalibrasi untuk Output Analog dan Digital

Kelebihan kaedah ini terletak pada pertimbangan lengkap sifat output pelbagai jenis transformer arus:

• Kaedah Output Analog: Instrumen pengukuran arus tinggi presisi digunakan untuk membaca nilai output, dan kemudian dibandingkan dengan nilai standard untuk kalibrasi untuk memastikan kepresisan pemindahan dan pengukuran isyarat analog.

• Kaedah Output Digital: Dalam proses kalibrasi, perisian analisis dan teknologi sinkronisasi digabungkan untuk transmisi dan pemprosesan data untuk memastikan kepresisan kalibrasi memenuhi keperluan, yang sesuai untuk keperluan kalibrasi transformer arus dengan output digital.

2 Cabaran dan Tindakan Penyelesaian dalam Penerapan Teknologi Kalibrasi Transformer Arus Elektronik DC
2.1 Anti-gangguan Di Tempat

Semasa menerapkan kalibrasi transformer arus elektronik DC di tempat, gangguan elektromagnetik yang serius muncul. Ia berasal dari persekitaran elektromagnetik grid tekanan tinggi, termasuk radiasi dari kabel/peralatan dan bunyi sistem. Gangguan ini mempengaruhi kepresisan pengukuran, menyebabkan penyimpangan data kalibrasi dalam sistem HVDC dan bahkan merosakkan komponen. Ia membawa kesalahan segera dan masalah kestabilan/jangka panjang.

Untuk mengatasi ini, pengoptimuman struktur perisai magnetik adalah kunci. Prinsipnya adalah menggunakan bahan tinggi permeabiliti untuk membina lapisan perisai di sekitar bahagian sensitif, memblokir medan magnet luar. Semasa reka bentuk, penilaian persekitaran sebenar (jenis gangguan, intensiti, frekuensi) mempengaruhi keberkesanan perisai. Struktur berlapis dengan bahan multi-lapis, berbeza permeabiliti bekerja lebih baik. Sebagai contoh, lapisan luar menggunakan bahan tinggi permeabiliti untuk menyerap sebahagian besar medan magnet, dan lapisan dalam menggunakan bahan tinggi resistiviti untuk memblokir medan sisa. Data reka bentuk perisai magnetik yang dioptimumkan ada dalam Jadual 1.

2.2 Ketepatan Sinkronisasi Digital

Dalam kalibrasi transformer arus elektronik DC, ketepatan sinkronisasi adalah kritikal. Kalibrasi sering memerlukan sinkronisasi beberapa peranti/sumber data di lokasi tersebar. Ketepatan/reliabiliti data bergantung pada sinkronisasi masa; penyimpangan kecil menyebabkan ketidakakuratan, mempengaruhi kecekapan/keselamatan sistem tenaga. Pemilihan/pengoptimuman teknologi sinkronisasi dan perbandingan sinkronisasi serat optik & GPS adalah penting.

Dalam pemilihan/pengoptimuman, cabaran adalah mengawal persekitaran kuasa yang kompleks dan taburan geografi yang luas untuk sinkronisasi yang tepat. Dalam persekitaran gangguan kuat, kaedah tradisional gagal. Penyelesaiannya termasuk memperkenalkan Protokol Masa Tepat IEEE1588 dan menggunakan cap masa tepat/komunikasi moden untuk sinkronisasi.

Sinkronisasi serat optik, dengan kelajuan tinggi dan anti-gangguan, sesuai untuk skenario tinggi presisi (contohnya, pusat data). Ia tidak terpengaruh oleh gangguan elektromagnetik, memastikan kejernihan isyarat, tetapi mempunyai kos penempatan yang tinggi. Sinkronisasi GPS adalah berkesan kos, merangkumi kawasan luas, dan sesuai untuk jaringan tersebar. Ia menggunakan isyarat satelit untuk cap masa tetapi kurang stabil di bawah gangguan yang kuat. Perbandingan ketepatan sinkronisasi di bawah gangguan berbeza ada dalam Gambar 1.

Untuk mengatasi cabaran ini, pilih teknologi sinkronisasi yang sesuai berdasarkan persekitaran aplikasi dan keperluan kalibrasi. Beri prioritas sinkronisasi serat optik untuk skenario rendah EMI, tinggi presisi. Untuk jaringan kuasa tersebar, pertimbangkan sinkronisasi GPS dan optimalkan penempatan penerima untuk mengurangi gangguan isyarat. Menggabungkan kedua-dua untuk menambah redundansi juga meningkatkan ketepatan sinkronisasi dan kebolehpercayaan sistem.

3 Kesimpulan

Kesimpulannya, dengan melakukan penyelidikan mendalam tentang teknologi kalibrasi transformer arus elektronik DC dan aplikasinya, ia bukan sahaja mempunyai kepentingan besar dalam meningkatkan prestasi dan kebolehpercayaan transformer arus, tetapi juga faktor kunci dalam mendorong inovasi teknologi dan pembangunan lestari sistem tenaga. Di masa depan, sambil terus mengoptimumkan teknologi kalibrasi, perhatian juga harus diberikan kepada prestasi teknologi-teknologi ini dalam aplikasi praktikal untuk memastikan mereka dapat memenuhi keperluan standard tinggi grid tenaga moden.