Solenoid Coil + Low-Power CT (LPCT) Integrated GIS Broadband Current Measurement Solution

Background:​ Sa mga DC transmission converter stations, malalaking electric arc furnaces, at iba pang mga kapaligiran na may matinding harmonic pollution at mataas na transient conditions, ang mga tradisyunal na electromagnetic current transformers (CTs) sa loob ng Gas-Insulated Switchgear (GIS) ay nakakaharap sa mahalagang hamon: ang limitadong frequency bandwidth ay nagdudulot ng distorsyon sa high-frequency at transient signals; ang katumpakan ng pagsukat ay hindi sapat para sa harmonic analysis at mga requirement para sa proteksyon; at ang mga external merging units (MUs) ay lumalago sa mga gastos at komplikado.

​Solution:​ Ang solusyong ito ay inobatibong nagpapakilala ng Rogowski coils at Low-Power Current Transformers (LPCTs) sa loob ng GIS enclosure, kasama ang lokal na teknolohiya ng pag-digitize, na nagbibigay ng tumpak na full-band measurement mula sa near-DC hanggang sa mataas na frequencies, na may direktang digital output na sumasang-ayon sa IEC 61850 standard.

​Technical Highlights:​​

1. ​Dual-Sensor Fusion Technology:​​
• ​Rogowski Coil:​​ Nagsasagawa ng broadband/high-order harmonics/transient currents. Ang kawalan nito ng magnetic saturation ay nagpapahintulot ng linear response sa ultra-wide bandwidth na 0.1 Hz hanggang 2 MHz, na tumpak na nagsasaloob sa mabilis na transient processes sa converter stations (halimbawa, commutation failures) at high-order harmonics hanggang sa ilang daan na generated ng arc furnaces.
• ​Low-Power CT (LPCT):​​ Nagsasagawa ng high-accuracy measurement at proteksyon ng power frequency fundamentals. Ito ay nagpapahintulot ng accuracy class na 0.2S, na nagse-set ng stable, reliable, at standard-compliant na current measurement sa ilalim ng fundamental frequency (50/60Hz) at nearby low-order harmonic conditions, na sumasang-ayon sa mga requirement para sa energy metering at mga source ng proteksyon signal.
• ​Intelligent Fusion:​​ Ang data processing unit ay gumagamit ng intelligent synchronization at calibration ng dalawang signal paths, na nagpapahintulot ng seamless stitching sa buong frequency band (0.1 Hz hanggang 2 MHz), na naglalabas ng iisang, mataas na presisyon na current data stream.
2. ​On-Sensor Digitization:​​
• ​Sampling:​​ Naglalaman ng high-performance AD7606 ADC chip (16-bit resolution, 200 kSPS sampling rate) direkta sa CT mounting flange side.
• ​Output:​​ Ang digitized data ay ipinapadala sa pamamagitan ng optical fiber, na sumasang-ayon sa IEC 61850-9-2LE protocol standard, na nagpapalit sa tradisyunal na external merging unit (MU).
• ​Advantages:​​ Kompletong nagbabawas ng attenuation, noise interference, at grounding issues na idinudulot ng long-distance analog signal transmission; lubhang nagpapaliit ng sistema structure; nagpapataas ng kalidad ng signal at anti-interference capability.
3. ​Extreme Anti-Interference Design (Key Reliability Assurance):​​
• ​Fusion Unit (MU Module) Structure:​​
• ​Enclosure:​​ Ang high-stiffness cast aluminum housing ay nagbibigay ng mechanical strength at basic electromagnetic shielding.
• ​Core Shield Layer:​​ Gumagamit ng Permalloy (magnetic permeability μ ≥ 10⁴), na nagpaporma ng ultra-high permeability magnetic shielding path. Ang kakayahang ito ng materyal na ito sa pag-shield ng low-frequency strong magnetic fields ay lubhang lumampas sa ordinaryong aluminum housings o silicon steel sheets, kaya ito ang ideal na pagpipilian para sa harsh electromagnetic environment sa loob ng GIS.

​Application Scenarios:​​

• ​High-Voltage Direct Current (HVDC) Converter Stations:​​ Tumpak na nagsusukat ng steep wave front (extremely high di/dt) transient currents at characteristic harmonics (halimbawa, 12k±1 orders generated by 12-pulse systems) na ginagawa sa panahon ng converter valve switching, na nagpapahintulot ng stable at efficient na operasyon ng DC control at proteksyon system.
• ​Large Electric Arc Furnaces / Rolling Mills and other Impact Loads:​​ Tumpak na nagsusukat ng mabilis na start/stop ng load, short-circuit currents, at ang wide-spectrum harmonics (2nd to 50th order and beyond) na ginagawa, na nagbibigay ng high-fidelity data para sa power quality analysis, harmonic mitigation, at relay protection.
• ​Smart Substations:​​ Sumasang-ayon sa mahigpit na requirements para sa current data bandwidth at accuracy mula sa bagong advanced applications tulad ng Condition-Based Monitoring (CBM), Phasor Measurement Units (PMU), at broadband protection.

​Core Advantages:​​

1. ​Ultra-High Accuracy Across Full Bandwidth:​​ Ang comprehensive error ay kontrolado ng mahigpit sa loob ng ±0.5% sa buong measurement band (0.1 Hz - 2 MHz), na sumasabay sa high-accuracy power-frequency metering (0.2S class) at high-frequency/transient measurement needs.
2. ​Breakthrough in Bandwidth Limitations:​​ Ang ultra-wide frequency response ng Rogowski coil (0.1 Hz - 2 MHz) ay nag-cover ng DC components, extremely low-order harmonics hanggang sa high-frequency RF interference, na hindi maabot ng tradisyunal na CTs.
3. ​Significant Cost and Space Savings:​​ Nagbubuwag ng external Merging Unit (MU) at associated cabling, installation space, na nagbabawas ng overall system equipment procurement, installation, at maintenance costs ng humigit-kumulang 30%. Ang main structure ng GIS ay naging mas compact.
4. ​Strong Anti-Interference & Reliable Operation:​​ Ang kombinasyon ng cast aluminum housing at Permalloy magnetic shielding ay nagbibigay ng exceptional electromagnetic protection, na nagse-set ng long-term stable at reliable operation sa harsh GIS environment.
5. ​Seamless Digital Grid Integration:​​ Native IEC 61850-9-2LE optical fiber digital output, fully compatible sa modern digital substation architecture, na nagpapaliit ng secondary wiring.

​Key Performance Parameter Overview​