Spannungstransformatorlösung: Übergangsreaktionsüberwachung für erneuerbare Energieanlagen

Ⅰ. Hintergrund und Schmerzpunkte​
Erneuerbare Energieanlagen (Photovoltaik/Windkraft) sind aufgrund der großflächigen Anwendung von Leistungselektronikkomponenten komplexen transitorischen Prozessen ausgesetzt, einschließlich: Inverter-Ausfallstöße, Breitbandresonanz und Gleichstromkomponentenstörungen. Konventionelle Spannungs- und Stromtransformatoren (PTs/CTs) sind durch Bandbreite, Reaktionsgeschwindigkeit und Sättigungswiderstand begrenzt, was dazu führt, dass sie transiente Spannungswellenformen nicht genau erfassen können. Dies führt zu Fehlfunktionen des Schutzes, Schwierigkeiten bei der Fehlerortung und einer verkürzten Lebensdauer der Ausrüstung.

​Ⅱ. Transiente Überwachungslösung für Erneuerbare Energieanlagen​
Diese Lösung ist speziell für transiente Prozesse in erneuerbaren Energieanlagen entwickelt, mit dem Kernfokus auf breitbandige, hochpräzise Spannungsmessungen von DC bis 5kHz.

• ​Technischer Fokus: Breitbandmessfähigkeit (DC-5kHz)​​
  Überwindet die Bandbreitenbegrenzungen konventioneller Transformatoren und abdeckt wichtige transiente Signale wie Subsynchrone Schwingungen (SSO), Schaltfrequenzharmonische, Hochfrequenzresonanzen und langsame Gleichstromverschiebungen.
• ​Kern-Technologien​
  Widerstands-Kondensator-Trenner + Rogowski-Spule-Integration:​​
   • Widerstands-Kondensator-Trenner: Bietet präzise breitbandige Spannungsmessungen (10Hz-5kHz) mit schnellem transienten Verhalten und hoher Störfestigkeit.
   • Rogowski-Spule: Misst die Änderungsrate des Hochfrequenzstroms (di/dt). Integrierte komplementäre Signale bilden ein vollständiges breitbandiges Spannungssignal, das die effektive Bandbreite auf 5kHz erweitert und Einzelnsensorbegrenzungen überwindet.
   ​0,5Hz Niederfrequenz-Phasenkompensationsschaltung:​​
  Für ultraschallarme Subsynchrone Schwingungen im System (z.B. <1Hz) werden dedizierte Kompensierungsalgorithmen und niederfrequente analoge Schaltungen eingesetzt, um eine Phasenfehler von <0,1° bei 0,5Hz zu gewährleisten und die Authentizität der Phase sowie die Amplitudenpräzision der Subsynchronkomponenten sicherzustellen.
  Anti-Gleichstromkomponenten-Sättigungsdesign (120% Gleichstromverschiebung):​​
  Verwendet Hoch-Bsat-Nanokristalline Magnetkerne in Kombination mit aktiver Bias-Kompensationstechnologie. Behält unter Dauer-Gleichstromverschiebungen bis zu 120% der Nennspannung ohne Sättigung standhaft, um Messverzerrungen durch Gleichstromkomponenten aus Inverter-Fehlern oder Netzasymmetrien zu vermeiden.
• ​Dynamische Leistungsangaben​
  Sprungantwortzeit: <20µs – Gewährleistet eine schnelle Erfassung von Momentanüberspannungen durch Schaltvorgänge (z.B. IGBT-Ausschalten).
  Harmonische Messgenauigkeit: Bis zur 51. Ordnung (2500Hz@50Hz) – THD-Genauigkeit ±0,5% – Erfüllt die Anforderungen an eine genaue Beurteilung der Netzqualität und Resonanzanalyse.
  Auflösung der transitorischen Überspannungsaufzeichnung: 10µs/Punkt (entspricht 100ksps Abtastung) – Bietet eine hochaufgelöste Wellenaufzeichnung für millisekundenlange transiente Ereignisse (z.B. Blitzschlag, Erdfehler).
• ​Anwendungsszenarien​
  Überwachung von PV-Inverter-Ausschaltüberspannungen: Macht Spannungsspitzen während des IGBT-Ausschaltens (dv/dt >10kV/µs) präzise messbar, lokalisiert die Quelle reflektierter Wellenüberspannungen und optimiert RC-Dämpferparameter und Kabelverlegung.
  Resonanzanalyse von Windpark-Zusammenführungsleitungen: Erfasst Breitbandresonanzen (z.B. 2-5kHz) durch Wechselwirkungen zwischen langer Kabelverteilkapazität und SVGs/Generatoren. Bietet charakteristische harmonische Spektren und Dämpfungseigenschaften, um die aktive Dämpfungsparameterabstimmung zu unterstützen.
  Überwachung von Subsynchronen Schwingungen (SSO/SSR): Erfasst präzise Phasen- und Amplitudenänderungen von Subsynchronen Schwingungsspannungen im Bereich von 0,5-10Hz, bietet Kerndaten für die Lokalisierung der Schwingungsquelle und Unterdrückungsstrategien.
  Fehlfunktionsanalyse des Schutzes aufgrund von Gleichstromkomponenten: Liefert auch unter signifikanten Gleichstromverschiebungen genaue Grundkomponentenmessungen, um Fehlurteile von Schutzgeräten durch Transformatoren-Sättigung zu verhindern.