
Pozadina: U pretvaračkim stanicija za prenos struje po jednostranoj strujnoj liniji (DC), u velikim električnim lukovima i drugim okruženjima sa značajnom harmonijskom kontaminacijom i visokim prekidnim uslovima, tradicionalni elektromagnetski transformatori struje (CT) unutar gas-insulirane komutacione opreme (GIS) suočeni su sa značajnim izazovima: ograničena frekventna širina povodi do distorzije visokofrekventnih i prekidnih signala; tačnost merenja nedostaje za potrebe analize harmonika i zaštite; a spoljnje jedinice za kombinovanje (MUs) povećavaju troškove i kompleksnost.
Rešenje: Ovo rešenje inovativno integriše Rogowski bobine i niskosnabdevne transformatore struje (LPCTs) unutar GIS kućišta, kombinovano sa lokalnom digitalizacijom tehnologije, pružajući tačnu meru cijelog spektra od blizu-DC do visokih frekvencija, sa direktnim digitalnim izlazom u skladu sa standardom IEC 61850.
Tehničke karakteristike:
- Tehnologija fuzije dvostrukog senzora:
- Rogowski bobina: Odgovorna za hvatanje širokopojasne/višerednih harmonika/prekidnih struja. Njen nedostatak magnetske nasitnosti osigurava linearnu reakciju u ultra-širokom frekventnom opsegu od 0.1 Hz do 2 MHz, tačno hvatajući brze prekidne procese u pretvaračkim stanicama (npr. neuspeli komutacijski procesi) i višeredne harmonike do nekoliko stotina generisane od strane luka.
- Niskosnabdevni CT (LPCT): Odgovoran za visoku tačnost merenja i zaštitu osnovnih frekvencija. Postiže klasu tačnosti do 0.2S, osiguravajući stabilno, pouzdano i standardno-saglasno merenje struje pod osnovnom frekvencijom (50/60Hz) i bližnjim niskorednim harmonikama, ispunjavajući zahteve za merenje energije i izvore zaštitnih signala.
- Pametna fuzija: Jednotka za obradu podataka obavlja pametnu sinhronizaciju i kalibraciju dva signala, postižući bezprekidno spojivanje cijelog frekventnog spektra (0.1 Hz do 2 MHz), izlažući unifikovani, visoko precizan tok podataka o struji.
- Lokalna digitalizacija:
- Uzorkovanje: Integrira visokoperformansnu AD7606 ADC čip (razlučivost 16-bit, stopa uzorkovanja 200 kSPS) direktno na strani flanje za montažu CT-a.
- Izlaz: Digitalizovani podaci se prenose putem optičkih vlakana, u skladu sa standardom protokola IEC 61850-9-2LE, zamenjujući tradicionalnu spoljnju jedinicu za kombinovanje (MU).
- Prednosti: Potpuno eliminira slabejanje, buku i probleme sa zemljom koje dovode daljni prenos analognih signala; značajno pojednostavljava strukturu sistema; poboljšava kvalitet signala i otpornost na interferenciju.
- Ekstremno anti-interferentno dizajniranje (ključna osiguranja pouzdanosti):
- Struktura jedinice za kombinovanje (modul MU):
- Kućište: Kućište od litastog aluminijuma visoke čvrstoće pruža mehaničku čvrstoću i osnovnu magnetsku ekraniranje.
- Magnetni ekran sloj: Koristi Permalloy (magnetska prozirnost μ ≥ 10⁴), formirajući put ultra-visoke magnetske prozirnosti. Kapacitet ekraniranja ovog materijala za niskofrekventne snažne magnetske polja daleko premašuje onaj običnih aluminijumskih kućišta ili silicijumske listove, čineći ga idealnim izborom za teško magnetsko okruženje unutar GIS.
Scenariji primene:
- Stanice za pretvaranje visokonaponske jednostrane struje (HVDC): Tačno meri strujne prekidne procese s oštrim frontom (izuzetno visok di/dt) i karakteristične harmonike (npr. 12k±1 redovi generisani od 12-pulsnih sistema) tokom promene pretvaračkih ventila, osiguravajući stabilno i efikasno funkcionisanje DC sistema za kontrolu i zaštitu.
- Veliki električni lukovi / valjkarske radionice i druge uticajne opterećenja: Precizno hvata brzo pokretanje/zaustavljanje opterećenja, strujne prekidne procese i generisane širokospektralne harmonike (od 2. do 50. reda i dalje), pružajući visokoveze podatke za analizu kvaliteta energije, mitigaciju harmonika i relejnu zaštitu.
- Pametne pretvorne stanice: Ispunjava stroge zahteve za širinu opsega i tačnost podataka o struji od novih naprednih aplikacija poput nadzora stanja (CBM), jedinica za merenje fazorskih vektora (PMU) i širokospektralne zaštite.
Ključne prednosti:
- Izuzetno visoka tačnost u celom spektru: Kompleksna greška strogo kontrolisana unutar ±0.5% u celom opsegu merenja (0.1 Hz - 2 MHz), istovremeno ispunjava zahteve za visokotočnu meru osnovne frekvencije (klasa 0.2S) i visokofrekventne/prekidne merenja.
- Proboj u ograničenjima frekventne širine: Ultra-široka frekventna odziv Rogowski bobine (0.1 Hz - 2 MHz) pokriva DC komponente, izuzetno niske harmonike do visokofrekventne RF interferencije, nedostupne tradicionalnim CT-ovima.
- Značajna ušteda u troškovima i prostoru: Eliminira spoljnju jedinicu za kombinovanje (MU) i povezane kabelove, prostor za instalaciju, smanjujući ukupne troškove nabavke, instalacije i održavanja opreme sistema oko 30%. Glavna struktura GIS postaje kompaktnija.
- Jaka anti-interferentna sposobnost i pouzdan rad: Kombinacija kućišta od litastog aluminijuma i magnetskog ekraniranja Permalloy-om pruža izuzetnu magnetsku zaštitu, osiguravajući dugoročno stabilan i pouzdan rad u teškom GIS okruženju.
- Seamljena integracija u digitalnu mrežu: Prirodni optički digitalni izlaz IEC 61850-9-2LE, u potpunosti kompatibilan sa modernom digitalnom arhitekturom pretvorne stanice, pojednostavljuje sekundarno vezanje.
Pregled ključnih performansnih parametara
Kategorija indikatora
|
Parametar merenja
|
Vrednost performanse
|
Glavno značenje
|
Širina frekventnog opsega merenja
|
(Rogowski)
|
0.1 Hz - 2 MHz
|
Pokriva prekidne procese i visokofrekventne harmonike
|
Tačnost merenja
|
(LPCT @ osnovna frekvencija)
|
0.2S klasa
|
Ispunjava zahteve za točnu meru i zaštitu
|
Tačnost merenja
|
(kompozitni opseg frekvencija)
|
< ±0.5%
|
Osigurava visoku tačnost u celom domenu
|
Digitalizacija
|
Uzorkovanje (ADC)
|
16-bit / 200 kSPS (AD7606)
|
Visokotočna digitalna konverzija na senzoru
|
Digitalizacija
|
Protokol izlaza
|
IEC 61850-9-2LE (vlakna)
|
Seamljena pristupačnost digitalnim pretvornim stanicama
|
Anti-interferentna sposobnost
|
Materijal za ekraniranje
|
Permalloy (μ ≥ 10⁴)
|
Otporno na snažnu interno GIS magnetsku interferenciju
|