Клучни технологии и предизвици на високонапонските електронски трансформатори

Традиционалните електрични трансформатори се соочуваат со инхерентни проблеми поради нивните сензори. Критично е дека тие се од клучно значење за мониторинг, контрола и заштита на електроцентралата (на пример, запис на грешки, контрола на безопасност). Меѓутоа, големиот пренос на електрична енергија преку информациски носачи и недостатокот на дигитален сигнал од дигиталните системи комплицира вторичната комуникација. Комплексната вторична поврзувања компензира високата надежност на микрорачunalari, опростувајќи го заштитниот и вторичниот уред. Оваа иновација ќе интегрира вторичната опрема во системите, забрзувaјќи го процесот на дигитализација/компјутеризација на подстанциите и трансформирајќи го автоматскиот/заштитниот систем на електричната мрежа.

Електронските трансформатори обработуваат оптичката изолација, но високоволтните линии за запис/пренос на сигнали бараат стабилна, надежна DC енергија - еден клучен технички предизвик. Променливото електромагнетно поле околу мерената високоволтна проводница, достапно преку електромагнетна индукција, е идеално (енергијата е „самостимулусна“, извлечена и користена за мерениот објект, базиран на AC електромагнетна стимулација). Иако, техничките препони го форсираат полезното на скапи методи (на пример, ласери, микроволни). Овој труд истражува саморегулацијата на енергетскиот напојување преку современа електронска технологија, покривајќи го оптичкиот комуникација и магнетните материјали.

1 Воздушен језгро

Во овој етап, високоволтниот ETA користи воздушни језгра како сензорски елементи. Нисковолтните полупроводници ласери, напојени со оптички влакна на високоволтни модулациони линии, конвертираат сигналите на напон. Мерената електрична информации (внесени како дигитални сигнали) ги активираат LED-овите, со оптичките влакна што пренесуваат сигнали до нисковолтната страна како оптички импулси.

Споредено со традиционалните трансформаторски виткања, воздушните језгра следат строги правила: вторичните виткања се равномерно распределени на неметални магнетни скелети (еднаков пресечен пресек); витките имаат исти форми; секое витканje во хоризонтална рамнина мора да се подгледа перпендикулярно со тангента на језгрото (во спротивно, се зголемуваат мерните грешки). Полуавтоматското витканje често не успева да исполнува овие критериуми во практика, зголемувајќи го потрошуванjето на енергија при масов производство. Обично, точноста на структурата на воздушното језгро достигнува 0,1% (просечно 2%).

Иако температурата сврзана со операцијата е едноставна, стандардите на IEC бараат ясни количествени барања за вторичен излез под највисок ток - сите почетни девијации се сметаат за мерни грешки. Решавањето на атомизацијата на воздушните трансформатори во производството е критично. Трансформаторите со ознака на отпор треба специјално одобрување (од Одделот за електрични и механички услуги) за вторичен излез, што го пречи индустријализацијата. Затоа, потребни се нови структури на оптички сензори на воздушни језгра. Со помош на PCB технологија, истражувачите развијаа иновативни дизајни, подобрувајќи ги точноста и стабилноста на меренjето.

2 Транзиентни карактеристики

Во високоволтните мрежи, големата капацитет на системот доведува до константен, релативно долг првичен циклус. Реле-заштитата се активира по време на преминувањата, со долгорочни краткосрочни токови. За да се осигура функционирањето на уредите за заштита, трансформаторите мораа да останат слегка деформирани; вториот излезн сигнал заменува првиот прекинувачки ток, и транзиентните грешки во поставен временски период не смее да надминат границите. Транзиентната перформанса на електронски трансформатори базирани на воздушни језгра е еден од главните предности.

Интегратор, со ограничена временска константа, востанува мерени електрични сигнали. Ако кружините имаат йод-периодични компоненти, карактеристиките на грешката зависат повеќе од ниските фреквенции. Ниските фреквенции подобруваат праќањето и намалуваат грешките (на пример, ослабувањето на елементот за отварање на системот во 0,5с бара да се задржи ниската фреквенција на електричниот преобразувач под 2Hz за подобро праќање на демпфирачкиот циклус). Помалку брзо транзиентно загасување и затишјување на излезните сигнали се случуваат кога воздушните токови и интеграторите се исключат при нулт первичен ток. Неузаемоста со системите за исключување на нултата позиција прави мерни грешки. Затоа, дизајнот и оптимизацијата на интеграторот се критични за перформансата на воздушните трансформатори.

3 Напојување на високоволтната страна

Високоволтните трансформатори со воздушно језгро користат „енергија-забирачки напојувања“ за да добијат енергија од првичната проводница при висок напон. Електронските кружини обезбедуваат енергија, но многу ниски првични токови (на пример, ≤5% од највисокиот ток) пречат на токовите преобразувачи да одржуваат нормална екситација или да пренесуваат енергија, создавајќи енергетска мртва зона. Дизајнирањето на оптичката енергија за модулационите кружини на високоволтните ласери на нисковолтната страна се соочува со висок потрошувачки капацитет (≈60mW).

Балансирањето на користењето на енергија и перформанса е критично: со 30% ефикасност на фотоелектричната конверзија, полупроводници ласери треба минимум 180mW излез - кој крати животот и зголемува цената. Хибридни носачи на енергија го решаваат тоа: KT обезбедува енергија за високи првични токови; лазерни напојувања прошируваат жизното за ниски токови. Зависноста од ласери ризикува со прекинување на трансформаторот ако спреаат, така да се потребни два оптички модулатори и интелигентни контролни стратегии (за да предвидат промените на режимот и да се справат со краткосрочни замоки), што зголемува цената, но гарантира надежно напојување.

4 Дизајн на надежност

Електронските демпферни системи се подобри од традиционалните, но се засноваат на комплексни технологии (на пример, трансфер на технологија, високоволтна експертиза), кои на крај ќе ги заменат. Редунданцијата го подобрува надежнивеjте: каналите за заштита користат двојно редундантни воздушни језгра и преобразувачи. Кључните алатки (на пример, преобразувачи на енергија модули) треба да бидат едноставни за автоматизација. Защитните мерки се фокусираат на влијанието на краткосрочните циклузи на узорачката и високоперформантните ласери во каналите за заштита на ATM. Високоперформантните ласери представуваат ризика за операторите, но се исключуваат со модули на енергија за да се предотвратат опасностите.