Pagsusuri ng Kaguluhan para sa Pagsukat ng Grid Electronic Voltage Transformer

1. Pagpapakilala

Ang mga grid electronic voltage transformers, bilang mga hindi maaaring iwasang komponente ng pagsukat sa mga sistema ng kuryente, ay may direktang kaugnayan ang kanilang katumpakan ng pagsukat sa matatag na pag-operate at epektibong pamamahala ng mga sistema ng kuryente. Gayunpaman, sa praktikal na aplikasyon, dahil sa inherent na katangian ng mga komponente ng elektroniko, mga pangkapaligiran na factor, at limitasyon ng mga paraan ng pagsukat, ang mga resulta ng pagsukat ng mga voltage transformer ay madalas naglalaman ng hindi tiyak. Ang hindi tiyak na ito ay hindi lamang nakakaapekto sa katumpakan ng data ng kuryente, ngunit pati na rin nagsisilbing mislead sa mga estratehiya ng dispatch, kontrol, at proteksyon ng mga sistema ng kuryente. Kaya, ang malalim na pag-aaral sa mga paraan ng pag-evaluate ng hindi tiyak para sa pag-verify at mga resulta ng pagsukat ng mga grid electronic voltage transformers ay mahalaga upang mapataas ang katumpakan ng pagsukat ng mga sistema ng kuryente.

Ang pag-aaral na ito ay layuning sistematikong analisin ang mga factor na nakakaapekto sa hindi tiyak ng pagsukat ng mga voltage transformer, kasama ang temperature drift, aging, at noise interference ng mga komponente ng elektroniko, pati na rin ang mga pagbabago sa temperatura, humidity, at electromagnetic fields sa kapaligirang pagsukat. Sa pamamagitan nito, ang mga siyentipiko at makatarungang paraan ng pag-evaluate ng hindi tiyak ay isasalamin. Sa pamamagitan ng pagbuo ng mga mathematical model na pinagsama-samang prinsipyo ng estadistika at kaalaman sa metrology, ang pag-aaral na ito ay magbibigay ng komprehensibong pag-evaluate ng hindi tiyak ng pagsukat ng mga grid electronic voltage transformers sa iba't ibang kondisyon ng paggawa, na nagbibigay ng teoretikal na basehan at teknikal na suporta para sa pagbuo ng mas tumpak na regulasyon ng pag-verify at pagpapabuti ng kalidad ng produkto ng mga voltage transformer.

2. Pagsusulit para sa Pag-evaluate ng Hindi Tiyak ng Mga Resulta ng Pagsukat
2.1 Object ng Pagsusulit

Para sa pag-evaluate ng hindi tiyak ng mga grid electronic voltage transformers, isinasailalim ang isang precision voltage calibration device na may katumpakan ng 0.001 level, na may saklaw ng pagsukat na 1–1000 V. Ang voltage transformer na isasailalim sa pag-verify ay disenyo para sa mga scenario na may primary voltage na 10 kV–50 kV at secondary voltage na 100 V, na may katumpakan ng 0.02. Ang istraktura ng grid electronic voltage transformer ay ipinapakita sa Figure 1.

Ang kapaligirang experimental ay itinakda sa constant temperature na 20 ± 2 °C, na ang relative humidity ay inililigtas sa ilalim ng 60%, na nagpapawala ng potensyal na mga impacto ng kapaligiran sa mga resulta ng pagsukat.

2.2 Paraan ng Pag-verify at Pagsukat para sa Grid Electronic Voltage Transformers

Sa panahon ng pag-verify ng mga grid electronic voltage transformers, kinakailangan ng siyentipikong paraan ng pag-evaluate ng hindi tiyak upang tiyakin ang katumpakan ng pagsukat. Gamit ang grid electronic voltage transformer na ipinapakita sa Figure 1 bilang standard device, isinasailalim ang isang comparison-based circuit connection. Ito ay nagbibigay ng seamless alignment sa pagitan ng tested electronic voltage transformer at standard device, tulad ng ipinapakita sa Figure 2.

Pagkatapos, isinasailalim ang high-accuracy digital measurement system na direkta na binabasa at kumukalkula ng error ng electronic voltage transformer under test. Ang modelo ng standard device ay DHBV - 110/0.02, na may excellent accuracy na sumusuporta sa pag-verify. Para sa transformer under test, ang rated voltage points na 0.5%, 2%, 10%, 50%, at 110% ay itinakda upang saklawin ang kanyang operating range. Mahalagang tandaan, bagaman ang maximum allowable error limits para sa mga puntos na ito ay parehas sa full- at light-load conditions, ang temperature drift at aging ng mga komponente ng elektroniko ay maaaring magdulot ng significant stability differences sa iba't ibang kondisyon. Kaya, ang bawat punto ay dapat independiyenteng ma-evaluate upang kontrolin ang hindi tiyak ng resulta ng pag-verify, na sumasalamin sa mahigpit na requirements ng power grid operation para sa high-accuracy measurement technology.

3. Mathematical Model

Sa eksperimento para sa pag-evaluate ng hindi tiyak ng mga resulta ng pag-verify at pagsukat ng mga grid electronic voltage transformers, kapag tinukoy ang katumpakan ng device under test, ang hindi tiyak nito ay karaniwang quantified sa pamamagitan ng maraming dimensyon, tulad ng accuracy deviation at phase lag. Ang dalawang indikador na ito ay sumasalamin sa amplitude difference at phase deviation, respectively, sa pagitan ng measured value at true value. Kaya, maaaring maisagawa ang independent na mathematical models upang accurate na ilarawan ang mga source ng hindi tiyak. Para sa accuracy deviation Y, maaaring gamitin ang linear regression model, na ipinapakita bilang:

Kung saan β0 at β1 ay mga parameter ng modelo; X ay ang input signal ng grid electronic voltage transformer; ε ay ang random error term. Para sa phase lag φ, ito ay maaaring ipakita sa pamamagitan ng trigonometric function model bilang

Kung saan α ay represents the fixed phase shift; θ(X) ay isang phase function na nagbabago depende sa input signal. Para sa mas detalyadong analisis, maaaring ipasok ang nonlinear terms o polynomial approximations upang mapataas ang katumpakan ng modelo. Ang pagtatatag ng mga mathematical models na ito ay nagbibigay ng matatag na teoretikal na basehan at quantitative tools para sa komprehensibong at sistemang pag-evaluate ng hindi tiyak ng mga resulta ng pagsukat.

4. Mga Resulta ng Eksperimento sa Pag-evaluate ng Component ng Hindi Tiyak

Sa pag-verify ng mga grid electronic voltage transformers, maraming set ng voltage levels ang itinakda para sa pag-evaluate ng hindi tiyak. Ang rated voltage points na 0.5%, 2%, 10%, 50%, at 110% ay pinili at isinasailalim sa pag-verify gamit ang comparison method. Ang average values ng amplitude difference at phase deviation ay irecord at ikalkula bilang reference values sa corresponding voltage levels, upang accurate na ma-evaluate ang performance uncertainty ng tested transformer.

4.1 Type A Uncertainty Evaluation

Ang Type A uncertainty ay sumasalamin sa degree ng dispersion sa mga resulta na nakuha sa repeated measurements ng parehong object. Ang formula nito ay:

Kung saan n ay ang bilang ng measurements; xi ay ang i-th measured value; x̄ ay ang arithmetic mean ng mga measured values.

Pagkatapos, para sa rated voltage points na 0.5%, 2%, 10%, 50%, at 110%, ang mga resulta ng Type A uncertainty evaluation ay ipinapakita sa Table 1.

Tulad ng ipinapakita sa Table 1, habang tumataas ang rated voltage point, ang Type A uncertainty ng parehong amplitude difference at phase deviation ay nagpapakita ng increasing trend. Ito ay dahil sa mas mababang voltage levels, ang voltage transformer ay mas stable, na nagreresulta sa mas kaunti na dispersion sa mga resulta ng pagsukat. Gayunpaman, sa mas mataas na voltage levels, ang voltage transformer ay apektado ng mas maraming factors, na nagreresulta sa mas malaking dispersion sa mga resulta ng pagsukat.

4.2 Pag-evaluate ng Type B Uncertainty

Sa ilalim ng JJF 1059.1—2022 Evaluation and Expression of Measurement Uncertainty, ang Type B uncertainty ay galing sa reasonable inference ng known relevant information upang estimate ang standard deviation nito. Ang impormasyon na ito maaaring kasama ang mga specifications ng equipment mula sa mga manufacturer, data ng industry-recognized calibration methods, o statistical analysis ng historical measurement data. Ang core ng Type B uncertainty ay upang idefine ang possible variation range ng measured value batay sa experience o professional knowledge, na ang half-width nito ay kalahati ng range width.

Pagkatapos, piliin ang appropriate coverage factor k para sa quantification ayon sa probability distribution characteristics at required confidence level. Karaniwan, kung ang measured values ay uniformly distributed sa preset interval (bawat value ay may equal probability), ang uniform distribution model ay ginagamit, at k maaaring inilapat bilang approximation ng √3 upang tiyakin ang katumpakan at rigor ng pag-evaluate. Ang formula para sa Type B uncertainty ay

Kung saan a ay ang half-width ng measurement variation interval.

Para sa rated voltage points na 0.5%, 2%, 10%, 50%, at 110%, ang mga resulta ng Type B uncertainty evaluation ay ipinapakita sa Table 2.

Tulad ng ipinapakita sa Table 2, sa iba't ibang rated voltage points, kahit para sa amplitude difference o phase deviation, ang uncertainty ay nagpapakita ng increasing trend habang tumataas ang voltage level. Sa paghahambing sa Type A uncertainty, ang pag-evaluate ng Type B uncertainty ay mas nakadepende sa katumpakan at kumpletitud ng known information, na sumasalamin sa prior estimate ng performance ng voltage transformer under measurement. Kaya, sa praktikal na aplikasyon, ang comprehensive consideration ng Type A at Type B uncertainties ay nagbibigay ng mas komprehensibong pagkakaintindi ng katumpakan at reliability ng mga resulta ng pagsukat.

4.3 Pag-evaluate ng Combined Standard Uncertainty

Kapag tinukoy ang combined standard uncertainty, kung ang mga resulta ng verification at pagsukat ng bawat grid electronic voltage transformer ay independent at uncorrelated (i.e., ang kanilang correlation coefficients ay lahat 0), ang uncertainties ay sumusunod sa principle ng linear combination para sa accumulation. Batay dito, ang pag-evaluate ng combined standard uncertainty ay maaaring ipakita sa pamamagitan ng sumusunod na formula

Pagkatapos, para sa rated voltage points na 0.5%, 2%, 10%, 50%, at 110%, ang mga resulta ng combined standard uncertainty evaluation ay ipinapakita sa Figure 3.

Mula sa mga resulta ng Figure 3, habang tumataas ang rated voltage mula 0.5% hanggang 110%, ang combined standard uncertainties ng amplitude difference at phase deviation ay nagpapakita ng steady growth. Partikular, ang amplitude difference uncertainty ay tumataas mula 0.008% hanggang 0.085% (≈10-fold), at ang phase deviation uncertainty ay tumataas mula 0.05° hanggang 0.35° (≈7-fold). Ang trend na ito ay nangangahulugan na ang mas mataas na voltage ay nagpapataas ng susceptibility ng transformer sa external interference, na nagpapalawak ng measurement uncertainty. Ngunit, walang extreme data changes na nangyari, na nagpapahiwatig na ang proseso ng pag-evaluate ay stable at reliable.

5. Kasimpulan

Sa pag-aaral sa paraan ng pag-evaluate ng hindi tiyak para sa mga resulta ng verification at pagsukat ng mga grid electronic voltage transformers, maraming factors na nakakaapekto sa katumpakan ng pagsukat ang inanalisa, at ang siyentipiko at epektibong paraan ng pag-evaluate ay isinasalamin. Sa pamamagitan ng teoretikal na analisis at eksperimental na pag-verify, ito ay hindi lamang nagpapataas ng reliabilidad ng mga resulta ng pagsukat ng mga voltage transformer, ngunit pati na rin nagbibigay ng matatag na guarantee para sa matatag na pag-operate ng sistema ng kuryente.