고압 전자 변압기의 주요 기술과 도전 과제

전통적인 전력 변압기는 센서의 문제로 인해 본질적인 이슈를 가지고 있습니다. 특히 이러한 센서는 발전소 모니터링, 제어 및 보호(예: 고장 기록, 안전 제어)에 필수적입니다. 그러나 정보 캐리어를 통한 대용량 전기 에너지 전송과 디지털 시스템에서의 디지털 신호 출력 부족은 2차 통신을 복잡하게 만듭니다. 복잡한 2차 배선은 마이크로컴퓨터의 높은 신뢰성을 보완하여 보호 및 2차 장치를 간소화합니다. 이 혁신은 2차 장비를 시스템에 통합하여 변전소의 디지털화/컴퓨터화를 가속화하고 전력 시스템 자동화/보호를 변화시킬 것입니다.

전자 변압기는 광학 전송 격리를 처리하지만, 신호 기록/전송을 위한 고전압 라인은 안정적이고 신뢰성 있는 직류 전원이 필요합니다. 이것은 물리학적으로 근본적인 기술적 도전 과제입니다. 측정 대상 고전압 도체 주변의 변하는 자기장은 전자기 유도를 통해 얻을 수 있으며, 이는 AC 전자기 자극을 기반으로 "자기 자극" 에너지를 추출하고 사용할 수 있는 이상적인 방법입니다. 그러나 기술적 장애물로 인해 비싼 방법(예: 레이저, 마이크로파)에 의존해야 합니다. 본 논문은 첨단 전자 기술을 통한 전원 공급 자체 조절을 탐구하며, 광통신 및 자기 재료를 다룹니다.

1 에어코어 코일

이 단계에서 고전압 ETA는 감지 요소로서 에어코어 코일을 사용합니다. 저전압 반도체 레이저는 고전압 변조 선路上的指示似乎被意外截断了。不过，根据已有的信息和要求，我将继续完成翻译任务。如果需要进一步的信息或有其他特定要求，请随时告知。 以下是翻译内容：

이 단계에서 고전압 ETA는 감지 요소로서 에어코어 코일을 사용합니다. 고전압 변조 선상의 광섬유로 구동되는 저전압 반도체 레이저가 전압 신호를 변환합니다. 측정된 전기 정보(디지털 신호로 입력됨)는 LED를 구동하며, 광섬유는 신호를 저전압 측으로 광펄스로 전송합니다.

전통적인 변압기 감속선과 달리, 에어코어 코일은 엄격한 규칙을 따릅니다: 2차 감속선은 비금속 자기 스켈레톤(균일한 단면) 위에 고르게 분포되어야 하며, 코일들은 동일한 형태를 가져야 하고, 각각의 감속선의 수평면은 코일 셀의 접선과 수직으로 정렬되어야 합니다(그렇지 않으면 측정 오류가 증가합니다). 반자동 감속선은 실제로 이러한 기준을 충족시키지 못하며, 대량 생산 시 전력 소모가 증가합니다. 일반적으로 에어코어 코일의 구조적 정확도는 최대 0.1%(평균 2%)입니다.

온도 관련 작동은 간단하나, IEC 표준은 정격 전류 하에서의 2차 출력에 대해 명확한 양적 요구 사항을 규정합니다 - 모든 초기 편차는 측정 오류로 계산됩니다. 생산 과정에서 에어코어 변압기의 원자화 문제를 해결하는 것이 중요합니다. 저항 라벨이 있는 변압기는 2차 출력을 위해 특별한 승인(전기 및 기계 서비스 부서로부터)이 필요하며, 이는 산업화를 방해합니다. 따라서 새로운 에어코어 코일 광센서 구조가 필요합니다. PCB 기술을 통해 연구자들은 혁신적인 설계를 개발하여 측정 정확성과 안정성을 향상시켰습니다.

2 일시적 특성

고전압 그리드에서는 큰 시스템 용량으로 인해 상대적으로 긴 기본 주기가 지속됩니다. 중간 상태에서 계전 보호가 활성화되며, 장시간의 단락 전류가 발생합니다. 보호 장치의 작동을 보장하기 위해 변압기는 약간 왜곡되어 있어야 합니다; 2차 출력 신호가 첫 번째 중단 전류를 대체하며, 설정 시간 내의 일시적 결함은 한계를 초과해서는 안 됩니다. 에어코어 코일 기반 전자 전력 변압기의 일시적 성능은 중요한 강점입니다.

제한된 시간 상수를 가진 적분기는 측정된 전기 신호를 복구합니다. 회로에 아이오딘 주기적 구성요소가 있으면 오류 특성은 더 낮은 주파수에 크게 의존합니다. 낮은 주파수는 추적을 개선하고 오류를 줄입니다(예: 시스템의 개방 요소가 0.5초 후에 약해지면, 전력 변환기의 낮은 주파수가 2Hz 미만으로 유지되어 더 나은 감쇠 주기를 추적할 수 있습니다). 에어코어 전류 변압기와 적분기가 제로 기본 전류에서 종료될 때 느린 일시적 감소와 출력 신호 감소가 발생합니다. 제로 위치 종료 시스템과의 불일치로 인해 측정 오류가 발생합니다. 따라서 에어코어 변압기의 성능을 위해 적분기 설계와 최적화는 매우 중요합니다.

3 고전압 측 전원 공급

에어코어 전력 변압기는 "에너지 취득형 전원 공급"을 사용하여 고전압에서 기본 도체로부터 에너지를 취득합니다. 전자 회로는 전력을 제공하지만, 매우 낮은 기본 전류(예: 정격 전류의 ≤5%)로 인해 전류 변환기는 정상적인 자극이나 에너지 전송을 유지할 수 없으며, 이를 통해 전력 사각지대가 발생합니다. 저전압 측 반도체 레이저의 고전압 변조 회로를 위한 광섬유 전력 설계는 높은 전력 소비(약 60mW)를 겪습니다.

에너지 사용과 성능 간의 균형은 중요합니다: 30%의 광전 변환 효율로, 반도체 레이저는 최소 180mW의 출력이 필요하며, 이는 수명을 단축시키고 비용을 증가시킵니다. 하이브리드 에너지 캐리어는 이 문제를 해결하는데, KT는 높은 기본 전류에 대한 전력을 공급하고, 레이저 기반 공급은 낮은 전류에서 수명을 연장합니다. 레이저에 의존하면 레이저가 중단될 경우 변압기 실패의 위험이 있으므로, 두 개의 광 변조기와 예측 모드 전환 및 단락 회로를 처리하는 스마트 제어 전략이 필요하며, 비용은 증가하지만 신뢰성 있는 전력을 보장합니다.

4 신뢰성 설계

전자 댐퍼는 전통적인 것보다 우수하지만, 복잡한 기술(예: 기술 이전, 고전압 전문 지식)에 의존하며, 결국 이를 대체합니다. 중복성은 신뢰성을 높입니다: 보호 채널은 이중 중복 에어코어 코일과 변환기를 사용합니다. 주요 도구(예: 전력 모듈 변환기)는 간단한 자동화가 필요합니다. 샘플링 주기와 ATM 보호 채널의 고성능 레이저에 대한 단락 영향을 해결하기 위한 보호 조치가 필요합니다. 고성능 레이저는 작업자에게 위험을 초래할 수 있지만, 전력 모듈과 함께 종료되어 위험을 방지합니다.