Solución de Medición de Corriente de Banda Ancha Integrada GIS con Bobina de Rogowski + CT de Bajo Consumo (LPCT)

Antecedentes:​​ En estaciones de conversión de corriente continua, hornos eléctricos de arco de gran escala y otros entornos con alta contaminación armónica y condiciones transitorias, los transformadores de corriente (TC) electromagnéticos tradicionales dentro del Interruptor Aislado por Gas (GIS) enfrentan desafíos significativos: la banda de frecuencia limitada causa distorsión de las señales de alta frecuencia y transitorias; la precisión de medición no cumple con los requisitos de análisis armónico y protección; y las unidades de fusión externas (UF) aumentan los costos y la complejidad.

​Solución:​​ Esta solución integra innovadoramente bobinas de Rogowski y Transformadores de Corriente de Baja Potencia (LPCT) dentro de la carcasa del GIS, combinados con tecnología de digitalización local, proporcionando una medición precisa de toda la banda, desde casi DC hasta altas frecuencias, con salida digital directa compatible con el estándar IEC 61850.

​Puntos Técnicos Destacados:​​

1. ​Tecnología de Fusión de Doble Sensor:​​
• ​Bobina de Rogowski:​​ Responsable de capturar corrientes armónicas/transitorias de ancho de banda. Su ausencia de saturación magnética asegura una respuesta lineal en un ancho de banda ultra-amplio de 0.1 Hz a 2 MHz, capturando con precisión procesos transitorios rápidos en estaciones de conversión (por ejemplo, fallos de conmutación) y armónicos de alto orden generados por hornos de arco.
• ​Transformador de Corriente de Baja Potencia (LPCT):​​ Responsable de la medición y protección de alta precisión de las componentes de frecuencia de red. Logra una clase de precisión de 0.2S, garantizando una medición de corriente estable, fiable y conforme a normas bajo condiciones de frecuencia fundamental (50/60Hz) y armónicos de bajo orden cercanos, cumpliendo los requisitos para la medición de energía y fuentes de señales de protección.
• ​Fusión Inteligente:​​ Una unidad de procesamiento de datos realiza la sincronización e intercalibración inteligente de las dos vías de señal, logrando una unión sin fisuras en toda la banda de frecuencia (0.1 Hz a 2 MHz), produciendo un flujo de datos de corriente unificado y de alta precisión.
2. ​Digitalización en el Sensor:​​
• ​Muestreo:​​ Integra el chip ADC de alto rendimiento AD7606 (resolución de 16 bits, tasa de muestreo de 200 kSPS) directamente en el lado de la brida de montaje del TC.
• ​Salida:​​ Los datos digitalizados se transmiten a través de fibra óptica, conforme al protocolo estándar IEC 61850-9-2LE, reemplazando la unidad de fusión externa (UF) tradicional.
• ​Ventajas:​​ Elimina completamente la atenuación, la interferencia de ruido y los problemas de tierra introducidos por la transmisión de señales analógicas a larga distancia; simplifica significativamente la estructura del sistema; mejora la calidad de la señal y la capacidad de anti-interferencia.
3. ​Diseño Extremo Anti-Interferencia (Garantía Clave de Fiabilidad):​​
• ​Estructura de la Unidad de Fusión (Módulo UF):​​
• ​Carcasa:​​ La carcasa de aluminio fundido de alta rigidez proporciona resistencia mecánica y blindaje electromagnético básico.
• ​Capa de Blindaje del Núcleo:​​ Utiliza Permalloy (permeabilidad magnética μ ≥ 10⁴), formando un camino de blindaje magnético de permeabilidad ultra-alta. La capacidad de blindaje de este material para campos magnéticos fuertes de baja frecuencia supera con creces la de carcasas de aluminio comunes o láminas de acero silicio, convirtiéndolo en la elección ideal para el entorno electromagnético severo dentro del GIS.

​Escenarios de Aplicación:​​

• ​Estaciones de Conversión de Corriente Continua de Alta Tensión (HVDC):​​ Mide con precisión las corrientes transitorias de frente de onda empinado (di/dt extremadamente alto) y armónicos característicos (por ejemplo, de 12k±1 órdenes generados por sistemas de 12 pulsos) durante el cambio de válvulas de conversión, asegurando el funcionamiento estable y eficiente del sistema de control y protección de CC.
• ​Hornos Eléctricos de Arco / Acerías y otras Cargas de Impacto:​​ Captura con precisión el arranque/parada rápida de carga, corrientes de cortocircuito y los armónicos de ancho de banda (2º a 50º orden y más allá) generados, proporcionando datos de alta fidelidad para el análisis de calidad de energía, mitigación de armónicos y protección relé.
• ​Subestaciones Inteligentes:​​ Cumple con los requisitos estrictos de ancho de banda y precisión de datos de corriente para nuevas aplicaciones avanzadas como el Monitoreo Basado en Condiciones (CBM), Unidades de Medición de Fasores (PMU) y protección de ancho de banda.

​Ventajas Principales:​​

1. ​Precisión Ultra-Alta en Todo el Ancho de Banda:​​ El error global está estrictamente controlado dentro de ±0.5% en toda la banda de medición (0.1 Hz - 2 MHz), satisfaciendo simultáneamente las necesidades de medición de alta precisión en frecuencia de red (clase 0.2S) y medición de alta frecuencia/transitoria.
2. ​Rompimiento de Limitaciones de Ancho de Banda:​​ La respuesta de frecuencia ultra-ancha de la bobina de Rogowski (0.1 Hz - 2 MHz) cubre componentes DC, armónicos de orden extremadamente bajo hasta interferencias de RF de alta frecuencia, inalcanzables para los TCs tradicionales.
3. ​Ahorro Significativo de Costos y Espacio:​​ Elimina la Unidad de Fusión (UF) externa y el cableado asociado, espacio de instalación, reduciendo los costos totales de adquisición, instalación y mantenimiento del sistema en aproximadamente 30%. La estructura principal del GIS se vuelve más compacta.
4. ​Alta Resistencia a Interferencias y Operación Confiable:​​ La combinación de la carcasa de aluminio fundido y el blindaje magnético de Permalloy proporciona una protección electromagnética excepcional, asegurando una operación estable y confiable a largo plazo en el entorno severo del GIS.
5. ​Integración Digital de Red Sin Costuras:​​ Salida digital por fibra óptica nativa IEC 61850-9-2LE, totalmente compatible con la arquitectura moderna de subestaciones digitales, simplificando el cableado secundario.

​Resumen de Parámetros de Rendimiento Clave​