Rogowski bobina + niskopotrosni transformator struje (LPCT) integrirano GIS širokopojasno rješenje za mjerenje struje

Pozadina: U pretvaralnicama za prijenos struje na naponu postojala, u velikim električnim lukovima i drugim okruženjima s teškim harmonijskim zagađenjem i visokim prekidnim stanjima, tradicionalni elektromagnetski transformatori struje (CT) unutar gasno izolirane aparature (GIS) suoče se s značajnim izazovima: ograničeni frekvencijski pojas dovodi do distorzije visokofrekventnih i prekidnih signala; točnost mjerenja nedovoljna je za analizu harmonika i zahtjeve zaštite; vanjske jedinice spajanja (MUs) povećavaju troškove i složenost.

Rješenje: Ovo rješenje inovativno integrira Rogowske bobine i niskomogućne transformatore struje (LPCTs) unutar GIS oplošja, kombinirano s lokalnom digitalizacijom, pružajući točno mjerenje cijelog pojasa od blizu-DC do visokih frekvencija, s direktnim digitalnim izlazom u skladu s standardom IEC 61850.

Tehnički fokusi:

1. Tehnologija fuzije dvostrukog senzora:
• Rogowska bobina: Odgovorna za hvatanje širokopojasne/višorednih harmonika/prekidnih struja. Njegova odsutnost magnetske nasitnosti osigurava linearni odgovor unutar ultra-širokog frekvencijskog pojasa od 0.1 Hz do 2 MHz, točno hvatajući brze prekidne procese u pretvaralnicama (npr., neuspjela komutacija) i višoredne harmonike do nekoliko stotina puta generirane luko-furnacima.
• Niskomogućni CT (LPCT): Odgovoran za visoku točnost mjerenja i zaštitu osnovnih struja. Postiže razinu točnosti do 0.2S, osiguravajući stabilno, pouzdano i standardizirano mjerenje struje pod osnovnom frekvencijom (50/60Hz) i u blizini niskorednih harmonika, ispunjavajući zahtjeve za mjerenje energije i izvore signala zaštite.
• Pametna fuzija: Jedinka obrade podataka obavlja pametnu sinkronizaciju i kalibraciju dva signala, postižući bezprekidno savijanje kroz cijeli frekvencijski pojas (0.1 Hz do 2 MHz), izlazeći jedinstveni, visokotočan tok podataka struje.
2. Lokalna digitalizacija:
• Uzorkovanje: Integrira visokoperformantni AD7606 ADC čip (16-bitna rezolucija, uzorkovanje 200 kSPS) direktno na strani flanse transformatora struje (CT).
• Izlaz: Digitalizirani podaci se prenose putem optičke vlakne, u skladu sa standardom protokola IEC 61850-9-2LE, zamjenjujući tradicionalnu vanjsku jedinicu spajanja (MU).
• Prednosti: Potpuno eliminira slabljenje, smetnje i probleme zemljišta uzrokovane dugim udaljenim prenosom analognih signala; značajno pojednostavljuje strukturu sustava; poboljšava kvalitetu signala i otpornost na smetnje.
3. Eksremna dizajn otporan na smetnje (ključna jamstva pouzdanosti):
• Struktura jedinice fuzije (modul MU):
• Kutija: Kutija od lisnastog aluminija s visokom tvrdoćom pruža mehaničku čvrstoću i osnovnu magnetsku ekraniranje.
• Središnji sloj ekrana: Koristi Permalloy (magnetska prozirnost μ ≥ 10⁴), formirajući ultra-visoko magnetsko ekranirajuće putanje. Kapacitet ekraniranja ovog materijala za niskofrekventne jaké magnetske polja mnogo nadmašuje one običnih kutija od aluminija ili silicijskih plitaka, čineći ga idealnim izborom za teško magnetsko okruženje unutar GIS.

Primjene:

• Pretvaralnice visokonaponske struje na naponu (HVDC): Točno mjeri prekidne struje s oštrim frontom vala (izuzetno visoki di/dt) i karakteristične harmonike (npr., 12k±1 redovi generirani 12-pulsnim sustavima) tijekom prebacivanja pretvaralnih ventilatorskih ključeva, osiguravajući stabilno i učinkovito funkcioniranje DC kontrole i sustava zaštite.
• Veliki električni luk-furnaci / laminirne radionice i druge impaktno opterećene instalacije: Točno hvata brzi start/stop opterećenja, struju kratkog spoja i generirane širokopojasne harmonike (od 2. do 50. reda i dalje), pružajući visokofidelne podatke za analizu kvalitete energije, mitigaciju harmonika i relejnsku zaštitu.
• Pametne pretvorne: Ispunjava stroge zahtjeve za pojasom i točnošću podataka o strujama od novih naprednih aplikacija poput nadzora na temelju stanja (CBM), jedinica za mjerenje fazorskih vrijednosti (PMU) i širokopojasne zaštite.

Glavne prednosti:

1. Ultra-visoka točnost kroz cijeli pojas: Kompleksna greška strogo kontrolirana unutar ±0.5% kroz cijeli pojas mjerenja (0.1 Hz - 2 MHz), istovremeno ispunjavajući visoku točnost mjerenja osnovne frekvencije (razina 0.2S) i potrebe za visokofrekventnim/prekidnim mjerenjima.
2. Proboj u ograničenjima pojasa: Ultra-širok frekvencijski odgovor Rogowske bobine (0.1 Hz - 2 MHz) pokriva DC komponente, izuzetno niske harmonike do visokofrekventne RF smetnje, nedostižno tradicionalnim CT-ima.
3. Značajne uštede u troškovima i prostoru: Eliminira vanjsku jedinicu spajanja (MU) i povezane kabelske instalacije, instalacijski prostor, smanjujući ukupne troškove nabave, instalacije i održavanja opreme sustava oko 30%. Glavna struktura GIS-a postaje kompaktnija.
4. Jaka otupljivost i pouzdano funkcioniranje: Kombinacija kutije od lisnastog aluminija i Permalloy magnetskog ekrana pruža izvanrednu magnetsku zaštitu, osiguravajući dugoročno stabilno i pouzdano funkcioniranje u teškom GIS okruženju.
5. Seamlessna integracija digitalne mreže: Prirodni digitalni izlaz optičkog vlakna IEC 61850-9-2LE, potpuno kompatibilan s modernom arhitekturom digitalne pretvorne, pojednostavljuje sekundarne vezove.

Pregled ključnih performansnih parametara