Cewka Rogowskiego + Niskomocznikowy Przekształtnik Prądowy (LPCT) Zintegrowane GIS Szerokopasmowe Rozwiązanie do Pomiaru Prądu

Tło: W stacjach konwerterowych przesyłu stałoprądowego, dużych elektrycznych piecach łukowych i innych środowiskach z poważnym zanieczyszczeniem harmonicznych i wysokimi warunkami przejściowymi, tradycyjne elektromagnetyczne transformatory prądowe (CT) w gazowo-izolowanym sprzęcie rozdzielczym (GIS) stają przed znacznymi wyzwaniami: ograniczona szerokość pasma częstotliwości powoduje zniekształcenia sygnałów o wysokiej częstotliwości i przejściowych; dokładność pomiaru jest niewystarczająca do analizy harmonicznych i wymogów ochrony; zewnętrzne moduły łączenia (MUs) zwiększają koszty i złożoność.

Rozwiązanie: To rozwiązanie innowacyjnie integruje cewki Rogowskiego i niskomoczkowe transformatory prądowe (LPCTs) w obudowie GIS, połączone z lokalną technologią cyfryzacji, zapewniając dokładny pomiar pełnego pasma od blisko-prądu stałego do wysokich częstotliwości, z bezpośrednim cyfrowym wyjściem zgodnym ze standardem IEC 61850.

Techniczne wyróżniki:

1. Technologia fuzji podwójnych czujników:
• Cewka Rogowskiego: Odpowiada za rejestrację szerokopasmowych/wysokich harmonicznych/przejściowych prądów. Brak nasycenia magnetycznego gwarantuje liniową odpowiedź w nadzwyczaj szerokim paśmie częstotliwości od 0,1 Hz do 2 MHz, dokładnie uchwyt szybkich procesów przejściowych w stacjach konwerterowych (np. awarie komutacji) i wysokich harmonicznych do kilkuset razy generowanych przez piecy łukowe.
• Niskomoczkowy CT (LPCT): Odpowiada za precyzyjne pomiary i ochronę podstawowych składowych częstotliwości sieciowej. Osiąga klasę dokładności 0,2S, zapewniając stabilne, niezawodne i zgodne ze standardami pomiary prądu przy częstotliwości podstawowej (50/60Hz) i pobliskich niskich harmonicznych, spełniając wymagania dla źródeł sygnałów pomiaru energii i ochrony.
• Inteligentna fuzja: Jednostka przetwarzania danych wykonuje inteligentną synchronizację i kalibrację dwóch ścieżek sygnałowych, osiągając bezszwowe połączenie całego pasma częstotliwości (0,1 Hz - 2 MHz), emitując jednolity, wysokoprecyzyjny strumień danych prądowych.
2. Cyfryzacja na czujniku:
• Próbkowanie: Integracja wysokowydajnego chipa ADC AD7606 (rozdzielczość 16-bit, częstotliwość próbkowania 200 kSPS) bezpośrednio na stronie flangu montażowego CT.
• Wyjście: Cyfrowe dane są przesyłane poprzez światłowód, zgodnie ze standardem protokołu IEC 61850-9-2LE, zastępując tradycyjny zewnętrzny moduł łączenia (MU).
• Zalety: Zupełnie eliminuje tłumienie, zakłócenia i problemy z zazemienieniem wprowadzane przez długodystansową transmisję sygnałów analogowych; znacznie upraszcza strukturę systemu; zwiększa jakość sygnału i odporność na zakłócenia.
3. Eks-tremalne projektowanie antyzakłócające (kluczowe zagwarantowanie niezawodności):
• Struktura modułu łączenia (MU):
• Obudowa: Obudowa z odlewanego aluminium o wysokiej sztywności zapewnia mechaniczną wytrzymałość i podstawową ekranizację elektromagnetyczną.
• Warstwa ekranująca rdzenia: Zastosowanie permalloyu (przenikalność magnetyczna μ ≥ 10⁴), tworzącego ścieżkę ekranowania magnetycznego o nadzwyczaj wysokiej przenikalności. Ekraniująca zdolność tego materiału dla niskoczęstotliwościowych silnych pól magnetycznych znacznie przekracza zdolności zwykłych obudów aluminiowych lub taśmy silikonowej, co czyni go idealnym wyborem dla surowego środowiska elektromagnetycznego wewnątrz GIS.

Scenariusze zastosowania:

• Stacje konwerterowe wysokiego napięcia (HVDC): Dokładnie mierzy przejściowe prądy o stromym frontie fali (bardzo wysoka di/dt) i charakterystyczne harmoniczne (np. rzędy 12k±1 generowane przez systemy 12-pulsowe) podczas przełączania zaworów konwerterowych, zapewniając stabilne i efektywne działanie systemu sterowania i ochrony DC.
• Duże piecy łukowe / stolarnie tocznicze i inne obciążenia impulsowe: Dokładnie uchwyt szybkiego startu/zatrzymania obciążeń, prądy krótkiego spięcia i generowane szerokopasmowe harmoniczne (od 2 do 50 rzędu i więcej), dostarczając wysokiej wierności dane do analizy jakości energii, redukcji harmonicznych i ochrony relacyjnej.
• Inteligentne stacje przekształcające: Spełnia surowe wymagania dotyczące szerokości pasma i dokładności danych prądowych nowych zaawansowanych aplikacji, takich jak monitorowanie oparte na stanie (CBM), jednostki pomiaru fazora (PMU) i szerokopasmowa ochrona.

Kluczowe zalety:

1. Nadzwyczajna dokładność w całym paśmie częstotliwości: Całkowity błąd ściśle kontrolowany w granicach ±0,5% w całym zakresie pomiarowym (0,1 Hz - 2 MHz), jednocześnie spełniając wymagania precyzyjnego pomiaru częstotliwości sieciowej (klasa 0,2S) i potrzeby pomiaru wysokich częstotliwości i przejść.
2. Przełamanie ograniczeń szerokości pasma: Cewka Rogowskiego o nadzwyczaj szerokim zakresie częstotliwości (0,1 Hz - 2 MHz) obejmuje składowe prądu stałego, ekstremalnie niskie harmoniczne aż do wysokich częstotliwości zakłóceń RF, niedostępne dla tradycyjnych CT.
3. Znaczące oszczędności kosztów i przestrzeni: Eliminacja zewnętrznego modułu łączenia (MU) i związanych z nim kabli, miejsca montażowego, zmniejszając całkowite koszty zakupu, instalacji i konserwacji sprzętu systemowego o około 30%. Główna struktura GIS staje się bardziej zwarta.
4. Wysoka odporność na zakłócenia i niezawodna obsługa: Połączenie obudowy z odlewanego aluminium i ekranowania magnetycznego permalloyu zapewnia wyjątkową ochronę elektromagnetyczną, gwarantując długoterminowe stabilne i niezawodne działanie w surowym środowisku GIS.
5. Seamless Digital Grid Integration: Natywne cyfrowe wyjście światłowodowe IEC 61850-9-2LE, w pełni zgodne z nowoczesną architekturą cyfrowej stacji przekształcającej, upraszczając druty wtórne.

Przegląd kluczowych parametrów wydajnościowych