Rogowski Spoel + Laagverbruiks CT (LPCT) Geïntegreerde GIS Breedband Strometaal Meetoplossing

Achtergrond: In omvormerstations voor gelijkstroomoverdracht, grote elektrische ovens en andere omgevingen met ernstige harmonische vervuiling en hoge tijdelijke toestanden, staan traditionele elektromagnetische stroomtransformatoren (CT's) in gasgeïsoleerde schakelkasten (GIS) voor significante uitdagingen: de beperkte frequentiebandbreedte veroorzaakt vervorming van hoge-frequentie- en tijdelijke signalen; de meetnauwkeurigheid is onvoldoende voor harmonische analyse en beschermingsvereisten; en externe fusie-eenheden (MUs) verhogen de kosten en complexiteit.

Oplossing: Deze oplossing integreert vernieuwend Rogowski-spoelen en laagvermogentransformatoren (LPCT's) binnen de GIS-huls, gecombineerd met lokale digitalisatietechnologie, waardoor nauwkeurige volle-bandmetingen mogelijk zijn van bijna-gelijkstroom tot hoge frequenties, met directe digitale uitvoer die voldoet aan de IEC 61850-norm.

Technische hoogtepunten:

1. Dual-Sensor Fusietechnologie:
• Rogowski-spoel: Verantwoordelijk voor het vastleggen van breedband/hogere harmonischen/tijdelijke stroom. Het ontbreken van magnetische verzadiging zorgt voor een lineaire respons binnen een ultra-brede bandbreedte van 0,1 Hz tot 2 MHz, waardoor snelle tijdelijke processen in omvormerstations (bijvoorbeeld commutatiefouten) en hogere harmonischen tot meerdere honderden keren, gegenereerd door boogovens, nauwkeurig worden vastgelegd.
• Laagvermogentransformator (LPCT): Verantwoordelijk voor hoge-nauwkeurigheidsmeting en -bescherming van netfrequentiebasistonen. Het bereikt een nauwkeurigheidsklasse van 0,2S, waardoor stabiele, betrouwbare en standaard-compatibele stroommetingen onder basistoonfrequentie (50/60Hz) en nabije lage-orde harmonische omstandigheden worden gegarandeerd, voldoend aan de eisen voor energiemeting en signaalbronnen voor bescherming.
• Intelligente fusie: Een dataprocessoreenheid voert intelligente synchronisatie en kalibratie van de twee signaalpaden uit, waardoor naadloze hechting over de hele frequentieband (0,1 Hz tot 2 MHz) wordt bereikt, met als resultaat een geünificeerde, hoge-precisie stroomdatastream.
2. Digitisering op sensor:
• Sampling: Integreert de high-performance AD7606 ADC-chip (16-bit resolutie, 200 kSPS samplingfrequentie) direct aan de CT-mounting flange zijde.
• Uitvoer: Gedigitaliseerde gegevens worden via glasvezel overgebracht, in overeenstemming met de IEC 61850-9-2LE-protocolnorm, wat de traditionele externe fusie-eenheid (MU) vervangt.
• Voordelen: Elimineert volledig de demping, storingen en aardingproblemen die worden geïntroduceerd door langeafstands analoge signaaloverdracht; vereenvoudigt significant de systeemstructuur; verbetert de signaal-kwaliteit en anti-storingcapaciteit.
3. Uiterste anti-storingontwerp (belangrijke betrouwbaarheidsborging):
• Fusie-eenheid (MU-module) structuur:
• Huis: Hoge-stijfheid gegoten aluminium behuizing biedt mechanische sterkte en basis elektromagnetische schildering.
• Kernschildlaag: Gebruikt Permalloy (magnetische permeabiliteit μ ≥ 10⁴), vormt een ultra-hoge-permeabiliteit magnetisch schildpad. De schildcapaciteit van dit materiaal voor lage-frequentie sterke magnetische velden overstijgt verre dat van gewone aluminium behuizingen of siliciumstaalplaten, waardoor het de ideale keuze is voor de strenge elektromagnetische omgeving binnen GIS.

Toepassingsscenario's:

• Hoogspanningsgelijkstroom (HVDC) omvormerstations: Meet nauwkeurig steile golfvlak (extreem hoge di/dt) tijdelijke stroom en karakteristieke harmonieën (bijvoorbeeld 12k±1 ordes geproduceerd door 12-puls systemen) tijdens het schakelen van omvormers, waarbij een stabiele en efficiënte werking van het Gelijkstroomcontrole- en beschermingssysteem wordt gegarandeerd.
• Grote elektrische boogovens / Walserijen en andere impactlasten: Vastlegt nauwkeurig de snelle start/stop van belasting, kortsluitstroom en de geproduceerde breedbandharmonieën (2e tot 50e orde en daarbuiten), biedt hoge-fideliteitsgegevens voor kwaliteit-analyse van elektriciteit, harmonische verminderingsmaatregelen en relaisbescherming.
• Smart substations: Voldoet aan de strenge eisen voor stroomdatumbandbreedte en -nauwkeurigheid van nieuwe geavanceerde toepassingen zoals Condition-Based Monitoring (CBM), Phasor Measurement Units (PMU) en breedbandbescherming.

Kernvoordelen:

1. Ultra-hoge nauwkeurigheid over de volledige bandbreedte: Algemene fout streng gecontroleerd binnen ±0,5% over de hele meetband (0,1 Hz - 2 MHz), tegelijkertijd voldoend aan hoge-nauwkeurigheidsmetering (klasse 0,2S) en hoge-frequentie/tijdelijke meetbehoeften.
2. Doorbraak in bandbreedtelimieten: De ultra-brede frequentierespons van de Rogowski-spoel (0,1 Hz - 2 MHz) dekt gelijkstroomcomponenten, uiterst lage-orde harmonieën tot hoge-frequentie RF-interferentie, onbereikbaar voor traditionele CT's.
3. Significante kosten- en ruimtespar: Elimineert de externe fusie-eenheid (MU) en bijbehorende bedrading, installatieruimte, vermindert de totale systeemapparatuurinkoop, installatie- en onderhoudskosten met ongeveer 30%. De hoofdstructuur van de GIS wordt compacter.
4. Sterk anti-storing & betrouwbaar functioneren: De combinatie van gegoten aluminium behuizing en Permalloy magnetisch schild biedt uitzonderlijke elektromagnetische bescherming, waardoor langdurig stabiel en betrouwbaar functioneren in de strenge GIS-omgeving wordt gegarandeerd.
5. Naadloze integratie in digitale grid: Native IEC 61850-9-2LE glasvezel digitale uitvoer, volledig compatibel met moderne digitale substationarchitectuur, vereenvoudigt secundaire bedrading.

Overzicht van belangrijke prestatieparameters