Rogowski-spole + lågspänningsströmnät (LPCT) integrerat GIS-bredbandsströmmätningssystem

Bakgrund: I DC-överföringsomvandlingsstationer, stora elektriska bågugnar och andra miljöer med allvarlig harmonisk förorening och höga tillfälliga förhållanden, står traditionella elektromagnetiska strömtransformatorer (CTs) inuti gasisoleringsswitchgear (GIS) inför betydande utmaningar: begränsad frekvensbandbredd orsakar förvrängning av högfrekventa och tillfälliga signaler; mätningens noggrannhet räcker inte för harmonisk analys och skyddsbehov; och externa sammanslagningsenheter (MUs) ökar kostnader och komplexitet.

Lösning: Denna lösning integrerar innovativt Rogowski-spolar och lågspänningströmtransformatorer (LPCTs) inuti GIS-höljet, kombinerat med lokal digitaliseringsteknik, vilket ger exakt fullbandmätning från nära-DC till höga frekvenser, med direkt digital utdata som är kompatibel med IEC 61850-standarden.

Tekniska Högdrag:

1. Dubbel Sensorfusions-teknik:
• Rogowski-spool: Ansvarig för att fånga bredbands/högordningens harmoniska/tillfälliga strömmar. Dess brist på magnetisk mättnad säkerställer en linjär respons inom ett överdrivet brett bandbreddsområde på 0,1 Hz till 2 MHz, vilket möjliggör exakt mätning av snabba tillfälliga processer i omvandlingsstationer (t.ex. kommuteringsfel) och högordningens harmoniker upp till flera hundra gånger genererade av bågugnar.
• Lågspänning CT (LPCT): Ansvarig för högnoggrann mätning och skydd av nätspänningens grundfrekvens. Den uppnår en noggrannhetsklass så hög som 0,2S, vilket garanterar stabil, pålitlig och standardkompatibel strömuppmätning under grundfrekvens (50/60Hz) och närliggande lågordningens harmoniska förhållanden, vilket uppfyller kraven för energimätning och skyddssignalkällor.
• Intelligent Fusion: En dataprocessenhet utför intelligent synkronisering och kalibrering av de två signalvägar, vilket möjliggör sömlös sammanfogning över hela frekvensbandet (0,1 Hz till 2 MHz), och ger en enhetlig, högnoggrann strömdataprov.
2. Digitalisering vid sensor:
• Provtagning: Integrerar den högpresterande AD7606 ADC-chip (16-bitars upplösning, 200 kSPS provtagningshastighet) direkt vid CT-monteringsflänsen.
• Utdata: Digitaliserade data skickas via optisk fiber, kompatibla med IEC 61850-9-2LE-protokollstandard, vilket ersätter den traditionella externa sammanslagningen (MU).
• Fördelar: Utan tvekan eliminerar dämpning, brusstörningar och jordningsproblem introducerade av långdistansanaloga signalöverföring; förenklar systemstrukturen betydligt; förbättrar signalens kvalitet och motståndskraft mot störningar.
3. Extremt Motstånd mot Störningar (Nyckel Tillförlitlighetsgaranti):
• Fusionsenhet (MU-modul) Struktur:
• Hölje: Högstyvhets gjutaluminiumshölje ger mekanisk styrka och grundläggande elektromagnetisk skärmning.
• Kärn Skärmningslager: Använder Permalloy (magnetisk permeabilitet μ ≥ 10⁴), vilket bildar en ultra-högpermeabilitet magnetisk skärmningsväg. Detta materials skärmningsförmåga för lågfrekventa starka magnetfält överträffar med marginal den vanliga aluminiumhöljes eller siliciostålplattors, vilket gör det till det idealiska valet för den hårda elektromagnetiska miljön inuti GIS.

Användningsområden:

• Högspänningsdirektström (HVDC) Omvandlingsstationer: Mäter exakt stegvågsfront (extremt hög di/dt) tillfälliga strömmar och karakteristiska harmoniker (t.ex. 12k±1 ordning genererade av 12-puls-system) under omvandlingsventilens växling, vilket säkerställer stabilt och effektivt drift av DC-styr- och skyddssystemet.
• Stora Elektriska Bågugnar / Valmet och andra Påverkande Lastar: Fångar exakt lastsnabb start/sluta, kortslutningsströmmar och de genererade bredspektra harmonikerna (2:a till 50:e ordning och mer), vilket ger högtrogen data för energikvalitetsanalys, harmonisk minskning och reläskydd.
• Smart Understations: Uppfyller de strikta kraven på strömdatans bandbredd och noggrannhet från nya avancerade tillämpningar som tillstånds-baserad övervakning (CBM), fasormätning (PMU) och bredbandskydd.

Kärnfördelar:

1. Ultra-Hög Noggrannhet Över Full Bandbredd: Kompletta fel strikt kontrollerade inom ±0,5% över hela mätbandet (0,1 Hz - 2 MHz), samtidigt uppfyller högnoggranna nätspänningens mätning (0,2S-klass) och högfrekventa/tillfälliga mätbehov.
2. Genombrott i Bandbreddsbegränsningar: Rogowski-spoolens överdrivet brett frekvenssvar (0,1 Hz - 2 MHz) täcker DC-komponenter, extremt lågordningens harmoniker till högfrekventa RF-störningar, osynligt för traditionella CTs.
3. Betydande Kostnads- och Platssparsamhet: Eliminerar den externa sammanslagningen (MU) och associerade kablar, installationsutrymme, vilket reducerar den totala systemutrustningens inköps-, installations- och underhållskostnader med ungefär 30%. GIS-huvudstrukturen blir mer kompakt.
4. Starkt Motstånd mot Störningar & Pålitlig Drift: Kombinationen av ett gjutaluminiumshölje och Permalloy-magnetisk skärmning ger exceptionell elektromagnetisk skydd, vilket säkerställer långsiktig stabil och pålitlig drift i den hårda GIS-miljön.
5. Sömlös Digital Nätintegration: Inbyggd IEC 61850-9-2LE optisk fiber-digital utdata, fullt kompatibel med modern digital understationsarkitektur, förenklar sekundär kablage.

Översikt över Nyckelprestationsparametrar