Augstsprieguma elektronisko transformatoru galvenās tehnoloģijas un izaicinājumi

Tradicionālie elektroenerģijas transformatori saskaras ar būtiskiem jautājumiem saistībā ar to sensoriem. Kritiski, tie ir svarīgi elektrostaciju monitorēšanai, kontrolē un aizsardzībai (piemēram, kļūdu reģistrēšana, drošības kontrole). Tomēr, liela elektroenerģijas pārraides informācijas nosūtnēs un digitālo sistēmu trūkums, kas nodrošinātu digitālo signālu izvadi, sarežģī otrreizējo komunikāciju. Sarežģītais otrreizējais vada apgaismojums kompensē mikrodatoru augsto uzticamību, vienkāršojot aizsardzību un otrreizējos ierīces. Šī inovācija integrēs otrreizējos ierīces sistēmās, paātrinot pieejumu digitalizācijai/datorizācijai un transformējot enerģijas sistēmas automatizāciju/aizsardzību.

Elektroniskie transformatori rīkojas ar optisko pārraides izolāciju, bet augstsprieguma līnijas signālu reģistrēšanai/pārraidei nepieciešama stabila, uzticama GJ strāva—būtiska tehniska problēma, kas sakņojas fizikā. Mainīgais elektromagnētiskais lauks apkārt mērāmajam augstsprieguma vedējam, iegūstams caur elektromagnētisko indukciju, ir ideāls (enerģija ir "pašstimulējoša", izgūstama no un izmantota mērāmajam objektam, balstoties uz MA elektromagnētisko stimulāciju). Tomēr, tehniskie šķēršļi spiež atkarībā no dārgākiem risinājumiem (piemēram, lazeri, mikroskaņas). Šajā rakstā tiek pētīts strāvas avota pašregulēšanās, izmantojot moderno elektronisko tehnoloģiju, kas ietver optisko komunikāciju un magnētiskos materiālus.

1 Gaisa kodols

Šajā stadijā augstsprieguma ETA izmanto gaisa kodolu kā sensoru elementus. Zemas sprieguma poluprovadītāju lazeri, piegādāti caur optiskajiem fibrijiem uz augstsprieguma modulētajām līnijām, pārveido sprieguma signālus. Mērāmā elektriskā informācija (ievadīta kā digitālie signāli) palaista LED, un optiskie fibri pārraida signālus uz zemas sprieguma pusi kā optiskas impulsus.

Atšķirībā no tradicionālajiem transformatoru vadieniem, gaisa kodoli ievēro stingras prasības: Otrreizējie vadieni ir vienmērīgi sadalīti nemetaliskajos magnētiskajos skeletos (vienmērīgs priekšskats); vadieni ir vienādi formāti; katrs vadiena horizontālā plakne jānovieto perpendikulāri vadiena ādas tangenti (pretējā gadījumā palielinās mērījumu kļūdas). Semi-manuālā vadiena izgatavošana praksē bieži neatbilst šīm prasībām, palielinot enerģijas patēriņu masveida ražošanā. Parasti, gaisa kodola strukturālā precizitāte sasniedz 0,1% (vidēji 2%).

Lai gan temperatūras saistītā darbība ir vienkārša, IEC standarti nosaka skaidrus kvantitatīvus prasījumus otrreizējai izvadei pie normālā strāvas — visi sākotnējie novirzējumi tiek pieskaitīti mērījumu kļūdām. Gaisa kodola transformatoru atomizācijas risināšana ražošanā ir būtiska. Transformatoriem ar upurvārdiem nepieciešiga īpaša apstiprināšana (no Elektrotehniskās un mehāniskās dienestu departamenta) otrreizējai izvadei, kas traucē industriālai attīstībai. Tādējādi, ir nepieciešamas jaunas gaisa kodola optiskā sensora struktūras. Pētnieki, izmantojot PCB tehnoloģiju, izstrādāja inovatīvus dizainus, paaugstinot mērījumu precizitāti un stabilitāti.

2 Pagaidu raksturojumi

Augstsprieguma tīklā, lielā sistēmas jauda rada pastāvīgu, relatīvi ilgu primāro ciklu. Relē aizsardzība aktivizējas pārejas laikā, ar ilgstošu īsā ceļa strāvu. Lai nodrošinātu aizsardzības ierīču darbību, transformatoriem jāpaliek nedaudz deformētiem; otrreizējais izvades signāls aizstāj pirmo pārtraukuma strāvu, un pagaidu defekti noteiktā laikā nedrīkst pārsniegt robežas. Gaisa kodola pamatā esošo elektronisko enerģijas transformatoru pagaidu veiktspēja ir galvenā priekšrocība.

Integrators ar ierobežoto laika konstanti atjauno mērāmos elektriskos signālus. Ja shēmas satur iodīna periodiskas sastāvdaļas, kļūdu raksturojumi biežāk atkarīgi no zema frekvenču daļas. Zemākas frekvences uzlabo sekošanu un samazina kļūdas (piemēram, sistēmas atvēršanas elements, kas paslēdzas 0,5 sekundē, prasa, lai enerģijas pārveidotāja zema frekvence paliek zem 2Hz, lai labāk sekošu dempfēšanas ciklam). Lēnāka pagaidu kritums un izvades signāla atbalstīšanās notiek, kad gaisa kodola strāvas transformatori un integratori izslēdzas pie nulles primārās strāvas. Nesaderība ar nulles pozīcijas izslēgšanas sistēmām rada mērījumu kļūdas. Tādējādi, integratora dizains un optimizācija ir būtisks faktors gaisa kodola transformatoru veiktspējai.

3 Augstsprieguma puses enerģijas avots

Gaisa kodola enerģijas transformatori izmanto "enerģijas avotus" lai iegūtu enerģiju no primārā vedēja augstspriegumā. Elektroniskās shēmas sniedz enerģiju, taču ļoti zemas primārās strāvas (piemēram, ≤5% nomālās strāvas) neļauj strāvas pārveidotājiem uzturēt normālo eksitāciju vai pārraidīt enerģiju, radot enerģijas nesadarbības zonu. Fibroptikas enerģijas dizainam zemākā pusē semiprovadītāju lazeriem augstsprieguma modulētajām shēmām ir augsts enerģijas patēriņš (≈60mV).

Enerģijas izmantošanas un veiktspējas līdzsvars ir būtisks: ar 30% fotoelektriskās pārveidošanas efektivitāti, semiprovadītāju lazeriem nepieciešama vismaz 180mW izvade—samazinot to dzīves laiku un paaugstinot izmaksas. Hibridi enerģijas nosūtītāji risina šo: KT sniedz enerģiju lielām primārām strāvām; lazeru bāzētie sniedz enerģiju zemām strāvām, paildzinot to dzīves laiku. Atkarība no lazeriem rada risku, ka transformatoru darbība apturējas, ja lazeri apturējas, tāpēc nepieciešami divi optiskie modulatori un inteliģentas vadības stratēģijas (laist, lai prognozētu režīmu maiņu un apstrādātu īsās ceļas), kas palielina izmaksas, bet nodrošina uzticamu enerģijas piegādi.

4 Uzticamības dizains

Elektroniskie dempfēji pārspēj tradicionālos, bet atkarīgi no sarežģītām tehnoloģijām (piemēram, tehnoloģiju pārnose, augstsprieguma ekspertīza), galu galā tos aizstāj. Redundance paaugstinās uzticamību: aizsardzības kanāli izmanto divkārši redzamus gaisa kodolu un pārveidotājus. Galvenās rīkdibenas (piemēram, enerģijas moduļu pārveidotāji) nepieciešama vienkārša automātizācija. Aizsardzības pasākumi risina īsās ceļa ietekmi uz mērījumu cikliem un augstas veiktspējas lazeriem ATM aizsardzības kanālos. Augstas veiktspējas lazeri rada operatora riskus, bet tie izslēdzas ar enerģijas moduļiem, lai novērstu briesmas.