پروژه‌ی یکپارچه سیم کویل راگوسکی و ترانسفورماتور جریان با مصرف انرژی پایین (LPCT) برای سنجش جریان پهن باند در سیستم‌های اطلاعات جغرافیایی (GIS)

پس‌زمینه:​​ در ایستگاه‌های تبدیل جریان مستقیم، فرناورهای الکتریکی بزرگ و دیگر محیط‌های با آلودگی هارمونیک شدید و شرایط موقت بالا، ترانسفورماتورهای جریان الکترومغناطیسی (CTs) سنتی در داخل GIS با چالش‌های قابل توجهی روبرو هستند: پهنای باند فرکانسی محدود منجر به تحریف سیگنال‌های با فرکانس بالا و موقت می‌شود؛ دقت اندازه‌گیری برای تحلیل هارمونیک و نیازهای حفاظتی کافی نیست؛ و واحد‌های ترکیب خارجی (MUs) هزینه‌ها و پیچیدگی را افزایش می‌دهند.

​راه‌حل:​​ این راه‌حل به طور نوآورانه سیم‌های روگوسکی و ترانسفورماتورهای جریان با مصرف کم انرژی (LPCTs) را در داخل پوشش GIS یکپارچه می‌کند و با استفاده از تکنولوژی دیجیتال‌سازی محلی، اندازه‌گیری دقیق تمام باند از نزدیک به DC تا فرکانس‌های بالا را با خروجی دیجیتال مستقیم مطابق استاندارد IEC 61850 ارائه می‌دهد.

​نکات فنی:​​

1. ​تکنولوژی ترکیب دو سنسور:​​
• ​سیم روگوسکی:​​ مسئول ضبط جریان‌های هارمونیک گسترده/مرتبه بالا/موقت. عدم اشباع مغناطیسی آن اطمینان می‌دهد که پاسخ خطی در پهنای باند فوق‌عرضه 0.1 Hz تا 2 MHz وجود داشته باشد، به طور دقیق فرآیندهای موقت سریع در ایستگاه‌های تبدیل (مانند شکست تبادل) و هارمونیک‌های مرتبه بالا تا چند صد برابر تولید شده توسط فرن‌های الکتریکی را ضبط کند.
• ​ترانسفورماتور جریان با مصرف کم (LPCT):​​ مسئول اندازه‌گیری دقیق و محافظت از فرکانس‌های بنیادی. دقت کلاس 0.2S را می‌رساند، اطمینان می‌دهد که اندازه‌گیری جریان پایدار، قابل اعتماد و مطابق با استاندارد تحت فرکانس بنیادی (50/60Hz) و هارمونیک‌های کم مرتبه نزدیک باشد، نیازهای اندازه‌گیری انرژی و منابع سیگنال محافظت را برآورده می‌کند.
• ​ترکیب هوشمند:​​ یک واحد پردازش داده عملیات همزمان‌سازی و کالیبراسیون هوشمند دو مسیر سیگنال را انجام می‌دهد، به طور سلسبلی کل پهنای باند (0.1 Hz تا 2 MHz) را متصل می‌کند و یک جریان داده واحد و با دقت بالا را خروجی می‌دهد.
2. ​دیجیتال‌سازی محلی سنسور:​​
• ​نمونه‌برداری:​​ تراشه ADC با عملکرد بالا AD7606 (دقت 16 بیت، نرخ نمونه‌برداری 200 kSPS) را مستقیماً در طرف فلنگ کوهاندن CT یکپارچه می‌کند.
• ​خروجی:​​ داده‌های دیجیتال شده از طریق لیزر ارسال می‌شوند، مطابق با استاندارد پروتکل IEC 61850-9-2LE، جایگزین واحد ترکیب خارجی (MU) سنتی می‌شود.
• ​مزایا:​​ به طور کامل تضعیف، تداخل نویز و مشکلات زمین‌بندی ناشی از انتقال سیگنال‌های آنالوگ در فواصل طولانی را حذف می‌کند؛ ساختار سیستم را به طور قابل توجهی ساده می‌کند؛ کیفیت سیگنال و قابلیت مقاومت در برابر تداخل را افزایش می‌دهد.
3. ​طراحی ضد تداخل بسیار قوی (ضمانت قابلیت اطمینان کلیدی):​​
• ​ساختار واحد ترکیب (ماژول MU):​​
• ​پوشش:​​ پوشش آلومینیوم ریخته با سختی بالا قدرت مکانیکی و مغناطیسی پایه‌ای را ارائه می‌دهد.
• ​لایه محافظ هسته:​​ از آلیاژ پرمالوی (نفوذپذیری مغناطیسی μ ≥ 10⁴) استفاده می‌کند، مسیر محافظ مغناطیسی با نفوذپذیری فوق‌العاده را تشکیل می‌دهد. توانایی محافظت این ماده علیه میدان‌های مغناطیسی قوی با فرکانس پایین بسیار بیشتر از پوشش‌های آلومینیوم معمولی یا نوارهای سیلیکونی است و آن را به انتخاب ایده‌آل برای محیط الکترومغناطیسی سخت در داخل GIS می‌کند.

​سناریوهای کاربرد:​​

• ​ایستگاه‌های تبدیل جریان مستقیم با ولتاژ بالا (HVDC):​​ به طور دقیق جریان‌های موقت با موج پیش (di/dt بسیار بالا) و هارمونیک‌های مشخص (مانند 12k±1 تولید شده توسط سیستم‌های 12 پالسی) در هنگام تغییر مدار ترانسفورماتور را اندازه‌گیری می‌کند، اطمینان از عملکرد پایدار و کارآمد سیستم کنترل و محافظت DC را می‌دهد.
• ​فرن‌های الکتریکی بزرگ / کارخانه‌های غلتکی و بارهای تأثیرگذار دیگر:​​ به طور دقیق جریان‌های شروع/توقف سریع بار، جریان‌های کوتاه مداری و هارمونیک‌های گسترده (از مرتبه 2 تا 50 و فراتر) را ضبط می‌کند، داده‌های با وفاداری بالا برای تحلیل کیفیت برق، کاهش هارمونیک و محافظت رله‌ای ارائه می‌دهد.
• ​زیرстанسیون‌های هوشمند:​​ نیازهای سختگیرانه پهنای باند و دقت داده جریان از برنامه‌های کاربردی پیشرفته جدید مانند نظارت بر وضعیت (CBM)، واحدهای اندازه‌گیری فازور (PMU) و محافظت گسترده را برآورده می‌کند.