Pagsusuri ng Pagkakamali sa Pagsukat ng Grid Electronic Voltage Transformer

1. Pagkakataon

Ang mga grid electronic voltage transformers, bilang mga hindi maaaring walang pagmamasid na sangkap sa mga sistema ng kuryente, ay may direktang kaugnayan ang wastong pagsukat nito sa matatag na operasyon at epektibong pamamahala ng mga sistema ng kuryente. Gayunpaman, sa praktikal na paggamit, dahil sa natural na katangian ng mga komponente ng elektroniko, mga pangkapaligiran na kadahilanan, at limitasyon ng mga pamamaraan ng pagsukat, ang mga resulta ng pagsukat ng mga voltage transformer ay madalas na naglalaman ng hindi tiyak. Ang hindi tiyak na ito ay hindi lamang nakakaapekto sa tumpak na datos ng kuryente kundi pati na rin ang nagbabago sa mga estratehiya ng dispatch, kontrol, at proteksyon ng mga sistema ng kuryente. Kaya, ang malalim na pag-aaral sa mga paraan ng pagtatasa ng hindi tiyak para sa pagtitiyak at resulta ng pagsukat ng mga grid electronic voltage transformers ay mahalaga upang mapabuti ang tumpak na pagsukat ng mga sistema ng kuryente.

Ang pag-aaral na ito ay may layuning sistematikong analisin ang mga kadahilanan na nakakaapekto sa hindi tiyak na pagsukat ng mga voltage transformer, kasama ang temperature drift, aging, at noise interference ng mga komponente ng elektroniko, at mga pagbabago sa temperatura, humidity, at electromagnetic fields sa kapaligirang pagsusukatin. Sa pamamagitan nito, ang mga siyentipiko at makatwirang paraan ng pagtatasa ng hindi tiyak ay isasalamin. Sa pamamagitan ng pagbuo ng mga mathematical models na pinagsama-samang prinsipyong estadistika at kaalaman sa metrology, ang pag-aaral na ito ay lalapat ng buong pagsusuri sa hindi tiyak na pagsukat ng mga grid electronic voltage transformers sa iba't ibang kondisyon ng paggawa, nagbibigay ng teoretikal na basehan at teknikal na suporta para sa pagbuo ng mas tumpak na regulasyon ng pagtitiyak at pagpapabuti ng kalidad ng produkto ng mga voltage transformer.

2. Pagsusulit para sa Pagtatasa ng Hindi Tiyak ng Resulta ng Pagsukat
2.1 Experimental Object

Para sa pagtatasa ng hindi tiyak ng mga grid electronic voltage transformers, pinili ang precision voltage calibration device na may tumpak na 0.001 level, na may saklaw ng pagsukat na 1-1000 V. Ang voltage transformer na itutitiyak ay disenyo para sa mga sitwasyon na may primary voltage na 10 kV-50 kV at secondary voltage na 100 V, na may tumpak na antas na 0.02. Ipinalalatag ang istraktura ng grid electronic voltage transformer sa Figure 1.

Ang kapaligirang eksperimental ay itinakda sa constant temperature na 20 ± 2 °C, na ang relative humidity ay inililipat sa ilalim ng 60%, na nagwawala ng potensyal na impluwensiya ng kapaligiran sa resulta ng pagsukat.

2.2 Paraan ng Pagtitiyak at Pagsukat para sa Grid Electronic Voltage Transformers

Sa panahon ng pagtitiyak ng mga grid electronic voltage transformers, kinakailangan ng siyentipikong paraan ng pagtatasa ng hindi tiyak upang siguraduhin ang tumpak na pagsukat. Gamit ang grid electronic voltage transformer na ipinalalatag sa Figure 1 bilang standard device, isinasagawa ang circuit connection na batay sa paghahambing. Ito ay nagbibigay-daan para sa seamless alignment sa pagitan ng sinubok na electronic voltage transformer at ang standard device, tulad ng ipinalalatag sa Figure 2.

Pagkatapos, ang high-accuracy digital measurement system ay direkta ang binabasa at kalkula ang error ng sinubok na electronic voltage transformer. Ang modelo ng standard device ay DHBV-110/0.02, na may magandang tumpak na underpinning ng pagtitiyak. Para sa transformer na itutitiyak, ang rated voltage points na 0.5%, 2%, 10%, 50%, at 110% ay itinakda upang saklawin ang kanyang saklaw ng operasyon. Mahalagang tandaan, bagaman ang maximum allowable error limits para sa mga puntos na ito ay pareho sa full- at light-load conditions, ang temperature drift at aging ng mga komponente ng elektroniko ay maaaring humantong sa malaking pagkakaiba sa estabilidad sa bawat kondisyon. Kaya, ang bawat punto ng estabilidad ay dapat independiyenteng i-evaluate upang kontrolin ang hindi tiyak ng resulta ng pagtitiyak, na sumasalamin sa mahigpit na pangangailangan ng teknolohiya ng mataas na tumpak na pagsukat para sa operasyon ng power grid.

3. Mathematical Model

Sa eksperimento para sa pagtatasa ng hindi tiyak ng resulta ng pagtitiyak at pagsukat ng mga grid electronic voltage transformers, kapag tinitiyak ang tumpak na device na itutitiyak, ang hindi tiyak nito ay madalas na 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 sa pagitan ng measured value at true value, kasing-kasing. Kaya, ang independent mathematical models ay maaaring maipagtayo upang tumpak na ilarawan ang mga sanggunian ng hindi tiyak. Para sa accuracy deviation Y, maaaring gamitin ang linear regression model, na ipinahayag 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 ipahayag ng trigonometric function model bilang

Kung saan α ay kumakatawan sa 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 mapabuti ang tumpak ng modelo. Ang pagtatatag ng mga mathematical models na ito ay nagbibigay ng matatag na teoretikal na basehan at quantitative tools para sa komprehensibo at sistemang pagtatasa ng hindi tiyak ng resulta ng pagsukat.

4. Mga Resulta ng Eksperimento sa Pagtatasa ng Component ng Hindi Tiyak

Sa pagtitiyak ng mga grid electronic voltage transformers, maraming set ng antas ng voltage ang itinakda para sa pagtatasa ng hindi tiyak. Ang rated voltage points na 0.5%, 2%, 10%, 50%, at 110% ay pinili at sinusukat gamit ang paraan ng paghahambing. Ang average values ng amplitude difference at phase deviation ay irekord at ikalkula bilang reference values sa kaukop na antas ng voltage, upang tumpakin ang performance uncertainty ng sinubok na transformer.

4.1 Type A Uncertainty Evaluation

Ang Type A uncertainty ay sumasalamin sa degree ng dispersion sa mga resulta na nakuha sa pag-uulit ng pagsukat ng parehong object. Ang formula ng kalkulasyon nito ay:

Kung saan n ay ang bilang ng mga pagsukat; 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 evaluation ng Type A uncertainty ay ipinalalatag sa Table 1.

Talakay sa Table 1, habang tumataas ang rated voltage point, ang Type A uncertainty ng parehong amplitude difference at phase deviation ay nagpapakita ng pagtaas. Ito ay dahil sa mas mababang antas ng voltage, ang voltage transformer ay mas matatag, na nagreresulta sa mas kaunti na dispersion sa mga resulta ng pagsukat. Ngunit, sa mas mataas na antas ng voltage, ang voltage transformer ay apektado ng higit pang kadahilanan, na nagreresulta sa mas malaking dispersion sa mga resulta ng pagsukat.

4.2 Evaluation of Type B Uncertainty

Sa ilalim ng JJF 1059.1—2022 Evaluation and Expression of Measurement Uncertainty, ang Type B uncertainty ay galing sa reasonably inferring known relevant information upang estimate ang standard deviation nito. Ang impormasyong ito ay maaaring kasama ang mga specification 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 para ilarawan ang posible na variation range ng measured value batay sa karanasan o propesyonal na kaalaman, na ang half-width nito ay kalahati ng width ng range.

Pagkatapos, pumili ng 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 loob ng preset interval (bawat value ay may equal probability), ang uniform distribution model ay ginagamit, at k ay maaaring inihango bilang approximation ng √3 upang tiyakin ang tumpak at mahigpit ng pagtatasa. Ang formula ng kalkulasyon 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 evaluation ng Type B uncertainty ay ipinalalatag sa Table 2.

Talakay sa Table 2, sa iba't ibang rated voltage points, kahit para sa amplitude difference o phase deviation, ang uncertainty ay nagpapakita ng pagtaas bilang tumataas ang antas ng voltage. Sa paghahambing sa Type A uncertainty, ang evaluation ng Type B uncertainty ay mas nakakasangkot sa tumpak at kumpleto ng kilalang impormasyon, na sumasalamin sa prior estimate ng performance ng voltage transformer sa ilalim ng pagsukat. Kaya, sa praktikal na aplikasyon, ang komprehensibong pag-consider ng Type A at Type B uncertainties ay nagbibigay ng mas komprehensibong pagkakakilanlan ng tumpak at reliableng resulta ng pagsukat.

4.3 Evaluation of Combined Standard Uncertainty

Kapag tinatasa ang combined standard uncertainty, kung ang resulta ng pagtitiyak 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 evaluation ng combined standard uncertainty ay maaaring ipahayag ng sumusunod na formula

Pagkatapos, para sa rated voltage points na 0.5%, 2%, 10%, 50%, at 110%, ang mga resulta ng evaluation ng combined standard uncertainty ay ipinalalatag 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 lumiliit mula 0.008% hanggang 0.085% (~10-fold), at ang phase deviation uncertainty ay lumiliit mula 0.05° hanggang 0.35° (~7-fold). Ang trend na ito ay nagpapahiwatig na ang mas mataas na voltage ay nagpapalaki sa sensitivity ng transformer sa external interference, na nagpapalaki ng measurement uncertainty. Ngunit, walang extreme data changes, na nagpapahiwatig na ang proseso ng evaluation ay matatag at reliable.

5. Kasunod

Sa pag-aaral sa paraan ng pagtatasa ng hindi tiyak para sa resulta ng pagtitiyak at pagsukat ng mga grid electronic voltage transformers, maraming kadahilanan na nakakaapekto sa tumpak na pagsukat ay analisin, at siyentipiko at epektibong paraan ng pagtatasa ay isinagawa. Sa pamamagitan ng teoretikal na analisis at eksperimental na pag-verify, ito ay hindi lamang nagpapabuti sa reliableng resulta ng pagsukat ng mga voltage transformers kundi pati na rin nagbibigay ng matatag na guarantee para sa matatag na operasyon ng sistema ng kuryente.