
Latar Belakang: Dalam stesen pengubah arus DC, peralatan pemanasan elektrik berskala besar, dan persekitaran lain yang mengalami pencemaran harmonik dan keadaan sementara yang tinggi, transformator arus elektromagnetik (CT) tradisional dalam Gas-Insulated Switchgear (GIS) menghadapi cabaran yang signifikan: jalur frekuensi yang terhad menyebabkan penyelarasan isyarat frekuensi tinggi dan sementara; ketepatan pengukuran tidak mencukupi untuk analisis harmonik dan keperluan perlindungan; dan unit penggabungan luaran (MUs) meningkatkan kos dan kerumitan.
Penyelesaian: Penyelesaian ini secara inovatif mengintegrasikan kumparan Rogowski dan Transformator Arus Rendah Kuasa (LPCTs) di dalam enjin GIS, ditambah dengan teknologi digitalisasi tempatan, memberikan pengukuran tepat seluruh jalur dari hampir DC hingga frekuensi tinggi, dengan output digital langsung yang sesuai dengan piawaian IEC 61850.
Ciri-ciri Teknikal:
- Teknologi Penggabungan Sensor Berganda:
- Kumparan Rogowski: Bertanggungjawab untuk menangkap harmonik broadband/pertingkat tinggi/arusan sementara. Ketidakberadaan kesesakan magnetik memastikan respons linear dalam jalur frekuensi yang sangat luas dari 0.1 Hz hingga 2 MHz, mengambil proses sementara yang cepat di stesen pengubah arus (misalnya, kegagalan komutasi) dan harmonik pertingkat tinggi hingga beberapa ratus kali yang dihasilkan oleh peralatan pemanasan elektrik.
- Transformator Arus Rendah Kuasa (LPCT): Bertanggungjawab untuk pengukuran dan perlindungan yang tepat pada frekuensi asas. Ia mencapai kelas ketepatan sebanyak 0.2S, memastikan pengukuran arus yang stabil, boleh dipercayai, dan sesuai dengan piawaian di bawah frekuensi asas (50/60Hz) dan kondisi harmonik rendah tingkat dekat, memenuhi keperluan untuk pengukuran tenaga dan sumber isyarat perlindungan.
- Penggabungan Cerdas: Unit pemprosesan data melakukan sinkronisasi dan kalibrasi cerdas dua laluan isyarat, mencapai penyambungan tanpa sempadan seluruh jalur frekuensi (0.1 Hz hingga 2 MHz), mengeluarkan aliran data arus yang disatukan dan tepat.
- Digitalisasi Pada Sensor:
- Sampling: Mengintegrasikan cip ADC AD7606 berprestasi tinggi (resolusi 16-bit, kadar sampling 200 kSPS) secara langsung di sisi flens pemasangan CT.
- Output: Data digital dikirim melalui serat optik, sesuai dengan piawaian protokol IEC 61850-9-2LE, menggantikan unit penggabungan luaran (MU) tradisional.
- Kelebihan: Secara lengkap menghapuskan penurunan, gangguan bunyi, dan masalah grounding yang diperkenalkan oleh penghantaran isyarat analog jarak jauh; secara signifikan menyederhanakan struktur sistem; meningkatkan kualiti isyarat dan keupayaan anti-gangguan.
- Reka Bentuk Anti-Gangguan Ekstrem (Jaminan Kebolehpercayaan Utama):
- Struktur Unit Penggabungan (Modul MU):
- Enjin: Enjin aluminium dicetak dengan kekerasan tinggi memberikan kekuatan mekanikal dan penapisan elektromagnetik asas.
- Lapisan Perisai Inti: Menggunakan Permalloy (penetrabiliti magnetik μ ≥ 10⁴), membentuk laluan penapisan magnetik ultra-tinggi. Kecupaan bahan ini terhadap medan magnet kuat frekuensi rendah jauh melebihi enjin aluminium biasa atau lembaran silikon, menjadikannya pilihan ideal untuk persekitaran elektromagnetik yang keras di dalam GIS.
Skenario Aplikasi:
- Stesen Pengubah Arus Tenaga Rata Langsung (HVDC): Mengukur dengan tepat arus sementara dengan hadapan gelombang curam (di/dt yang sangat tinggi) dan harmonik ciri (misalnya, 12k±1 tingkat yang dihasilkan oleh sistem 12-pulsa) semasa penukaran katup pengubah, memastikan operasi yang stabil dan cekap bagi sistem kawalan dan perlindungan DC.
- Peralatan Pemanasan Elektrik Besar / Pabrik Gulungan dan Beban Impak Lain: Menangkap dengan tepat permulaan/penutupan beban yang cepat, arus hubungan pendek, dan harmonik spektrum lebar (2nd hingga 50th tingkat dan seterusnya), menyediakan data setia kepada analisis kualiti kuasa, pengurangan harmonik, dan perlindungan relay.
- Substansi Pintar: Memenuhi keperluan ketat bagi jalur frekuensi dan ketepatan data arus daripada aplikasi maju baru seperti Condition-Based Monitoring (CBM), Phasor Measurement Units (PMU), dan perlindungan spektrum lebar.
Kelebihan Utama:
- Ketepatan Sangat Tinggi Seluruh Jalur Frekuensi: Kesalahan keseluruhan dikawal secara ketat dalam ±0.5% seluruh jalur pengukuran (0.1 Hz - 2 MHz), secara serentak memenuhi keperluan pengukuran frekuensi asas yang tepat (kelas 0.2S) dan keperluan pengukuran frekuensi tinggi/selaras.
- Penembusan dalam Had Jalur Frekuensi: Respons frekuensi yang sangat luas kumparan Rogowski (0.1 Hz - 2 MHz) merangkumi komponen DC, harmonik rendah tingkat yang sangat rendah hingga gangguan RF frekuensi tinggi, yang tidak dapat dicapai oleh CT tradisional.
- Penghematan Kos dan Ruang yang Signifikan: Menghapuskan unit penggabungan luaran (MU) dan kabel berkaitan, ruang pemasangan, mengurangkan kos pembelian, pemasangan, dan pemeliharaan peralatan sistem secara keseluruhan sekitar 30%. Struktur utama GIS menjadi lebih padat.
- Anti-Gangguan Kuat & Operasi yang Boleh Dipercayai: Gabungan enjin aluminium dicetak dan penapisan magnetik Permalloy memberikan perlindungan elektromagnetik yang luar biasa, memastikan operasi yang stabil dan boleh dipercayai dalam jangka masa panjang di dalam persekitaran GIS yang keras.
- Integrasi Grid Digital Tanpa Sempadan: Output digital serat optik IEC 61850-9-2LE asli, sepenuhnya serasi dengan arkitektur substansi digital moden, menyederhanakan bekalan wayar sekunder.
Ringkasan Parameter Prestasi Utama
Kategori Penunjuk
|
Parameter Pengukuran
|
Nilai Prestasi
|
Makna Utama
|
Jalur Frekuensi Pengukuran
|
(Rogowski)
|
0.1 Hz - 2 MHz
|
Mencakupi sementara & harmonik frekuensi tinggi
|
Ketepatan Pengukuran
|
(LPCT @ Frekuensi Asas)
|
Kelas 0.2S
|
Memenuhi keperluan pengukuran tepat & perlindungan
|
Ketepatan Pengukuran
|
(Komposit Seluruh Jalur Frekuensi)
|
< ±0.5%
|
Memastikan ketepatan tinggi seluruh domain
|
Digitalisasi
|
Sampling (ADC)
|
16-bit / 200 kSPS (AD7606)
|
Penukaran digital sensor dengan ketepatan tinggi
|
Digitalisasi
|
Protokol Output
|
IEC 61850-9-2LE (Serat Optik)
|
Akses tanpa sempadan ke substansi digital
|
Anti-Gangguan
|
Bahan Penapisan
|
Permalloy (μ ≥ 10⁴)
|
Menolak gangguan elektromagnetik internal GIS yang kuat
|