Solution de mesure de courant large bande intégrée GIS avec bobine de Rogowski + transformateur de courant à faible consommation (LPCT)

Contexte: Dans les postes de conversion de la transmission en courant continu, les fours électriques à arc de grande taille et d'autres environnements caractérisés par une pollution harmonique sévère et des conditions transitoires élevées, les transformateurs de courant (TC) électromagnétiques traditionnels dans les postes de coupure isolés à gaz (GIS) font face à des défis importants : la bande passante limitée cause la distorsion des signaux de haute fréquence et transitoires ; la précision de mesure est insuffisante pour l'analyse harmonique et les exigences de protection ; et les unités de fusion externes (UF) augmentent les coûts et la complexité.

Solution: Cette solution intègre de manière innovante des bobines de Rogowski et des transformateurs de courant basse consommation (LPCT) à l'intérieur de l'enveloppe GIS, combinés avec la technologie de numérisation locale, offrant une mesure précise sur toute la bande, de quasi-CC à haute fréquence, avec une sortie numérique directe conforme à la norme IEC 61850.

Points Forts Techniques:

1. Technologie de Fusion à Double Capteur:
• Bobine de Rogowski: Responsable de la capture des courants harmoniques à large bande et transitoires. L'absence de saturation magnétique garantit une réponse linéaire dans une bande passante ultra-large de 0,1 Hz à 2 MHz, capturant avec précision les processus transitoires rapides dans les postes de conversion (par exemple, les échecs de commutation) et les harmoniques d'ordre élevé jusqu'à plusieurs centaines générés par les fours à arc.
• Transformateur de Courant Basse Consommation (LPCT): Responsable de la mesure et de la protection de haute précision des fondamentales de la fréquence du réseau. Il atteint une classe de précision de 0,2S, assurant une mesure de courant stable, fiable et conforme aux normes sous la fréquence fondamentale (50/60 Hz) et les harmoniques d'ordre bas proches, répondant aux exigences de comptage d'énergie et de sources de signaux de protection.
• Fusion Intelligente: Une unité de traitement de données effectue une synchronisation et une calibration intelligentes des deux voies de signal, réalisant une soudure sans faille sur toute la bande passante (0,1 Hz à 2 MHz), produisant un flux de données de courant unifié et de haute précision.
2. Numérisation sur Capteur:
• Échantillonnage: Intègre la puce ADC AD7606 haute performance (résolution de 16 bits, taux d'échantillonnage de 200 kSPS) directement du côté du flasque de montage du TC.
• Sortie: Les données numérisées sont transmises via fibre optique, conformément au protocole standard IEC 61850-9-2LE, remplaçant l'unité de fusion externe (UF) traditionnelle.
• Avantages: Élimine complètement l'atténuation, les interférences de bruit et les problèmes de mise à la terre introduits par la transmission analogique sur longue distance ; simplifie considérablement la structure du système ; améliore la qualité du signal et la capacité de résistance aux interférences.
3. Conception Extrême Anti-Interférences (Garantie Clé de Fiabilité):
• Structure de l'Unité de Fusion (Module UF):
• Boîtier: Un boîtier en aluminium coulé de haute rigidité offre une solidité mécanique et un blindage électromagnétique de base.
• Couche de Blindage Centrale: Utilise le permalloy (perméabilité magnétique μ ≥ 10⁴), formant un chemin de blindage magnétique d'ultra-haute perméabilité. La capacité de blindage de ce matériau pour les champs magnétiques forts de basse fréquence dépasse largement celle des boîtiers en aluminium ordinaire ou des feuilles de silicium, en faisant le choix idéal pour l'environnement électromagnétique rigoureux à l'intérieur du GIS.

Scénarios d'Application:

• Postes de Conversion de la Transmission en Courant Continu (HTCC): Mesure avec précision les courants transitoires à front raide (di/dt extrêmement élevé) et les harmoniques caractéristiques (par exemple, les ordres 12k±1 générés par les systèmes à 12 impulsions) produits lors de la commutation des valves de conversion, assurant le fonctionnement stable et efficace du système de contrôle et de protection en courant continu.
• Grands Fours à Arc Électrique / Laminoirs et autres Charges d'Impact: Capture précisément le démarrage/arrêt rapide de la charge, les courants de court-circuit et les harmoniques à large spectre (de la 2e à la 50e et au-delà), fournissant des données de haute fidélité pour l'analyse de la qualité de l'énergie, l'atténuation harmonique et la protection par relais.
• Postes de Transformation Intelligents: Répond aux exigences strictes de bande passante et de précision des données de courant pour de nouvelles applications avancées telles que la surveillance basée sur l'état (CBM), les unités de mesure de phase (PMU) et la protection à large bande.

Avantages Majeurs:

1. Précision Ultra-Haute sur Toute la Bande Passante: L'erreur totale est strictement contrôlée à ±0,5% sur toute la bande de mesure (0,1 Hz - 2 MHz), répondant simultanément aux besoins de comptage de haute précision (classe 0,2S) et de mesure à haute fréquence/transitoire.
2. Franchissement des Limites de Bande Passante: La réponse en fréquence ultra-large de la bobine de Rogowski (0,1 Hz - 2 MHz) couvre les composantes CC, les harmoniques d'ordre extrêmement bas jusqu'à l'interférence RF de haute fréquence, inatteignables par les TC traditionnels.
3. Économies Significatives de Coût et d'Espace: Élimine l'unité de fusion externe (UF) et les câblages associés, l'espace d'installation, réduisant les coûts globaux d'acquisition, d'installation et de maintenance du système d'équipement d'environ 30%. La structure principale du GIS devient plus compacte.
4. Résistance aux Interférences et Fonctionnement Fiable: La combinaison d'un boîtier en aluminium coulé et d'un blindage magnétique en permalloy offre une protection électromagnétique exceptionnelle, assurant un fonctionnement stable et fiable à long terme dans l'environnement rigoureux du GIS.
5. Intégration Numérique de Grille Sans Couture: Sortie numérique par fibre optique native IEC 61850-9-2LE, entièrement compatible avec l'architecture moderne des postes de transformation numériques, simplifiant le câblage secondaire.

Aperçu des Paramètres de Performance Clés