Кombineлді түрлендіргіш (CIT) шешімі: Инженерлік есептеу және интеграция позициясы

​1. Негізгі шешім ұғымы: Бөлшектелген платформа және біріктірілген ізоляция​

• ​Құрылым:​​ Екі түрлі өлшету функциясы (ақим және напряжение) бір платформада, біртүрлі модульдік платформаны қалыптастыру.
• ​Ізоляция:​​ Біріктірілген ізоляция конвертін пайдалану. Екі вариант инженерленген:
• ​SF6 Газы:​​ Жоғары диэлектрикалық күш және жоғары напряжение сынынаң (мысалы, 72.5 кВ немесе одан жоғары) үшін идеалды арқылы үнемдердің негізінде жасалған. Конструкцияда газтың тығыздығын бақылау және белсенді затыру технологиясы қолданылады.
• ​Композитті Корпус (Жұмсарты ізоляция):​​ Айналма материалдарды (силикондік шыршылармен) қолданатын экологиялық және уақытша SF6-ді қолданбайтын идеалды шешім. Төмен деңгейдегі немесе орта деңгейдегі напряжация үшін және созылымды бақылау үшін оптимизделген.
• ​Модульділік:​​ Ішкі компоненттер мен интерфейстерді төмендегілерге болатындай қалыптастыру:
• Аралық напряжация деңгейлерін (мысалы, ізолятордың ұзындығын өзгерту арқылы) өзгерту.
• Арналған кабырға интерфейс талаптарына ықпал ету.
• Будущие технологии датчиков для обновления.

​2. Интегрированные технологии измерения​

• ​Измерение тока:​​
• ​Датчик:​​ Высокоточные, компенсированные по температуре катушки Роговского. Выбраны для:
• ​Широкий динамический диапазон:​​ Отличная линейность от малых долей номинального тока до высоких токов короткого замыкания (например, >40 кА).
• ​Нет насыщения:​​ Основное преимущество перед трансформаторами тока с сердечником, исключая риск насыщения при авариях.
• ​Легкий вес:​​ Значительно снижает механическую нагрузку на общую конструкцию.
• ​Интеграция:​​ Катушки стратегически размещены внутри изоляционной оболочки, концентрично с основным проводником. Надежное механическое крепление, устойчивое к вибрации.
• ​Измерение напряжения:​​
• ​Датчик:​​ Высокостабильные емкостные делители напряжения (CVDs) в качестве стандарта. Резистивные делители (RVDs) рассматриваются для специфических DC или широкополосных применений, требующих быстрого переходного отклика.
• ​Интеграция:​​ Электроды CVD (низкоомные) интегрированы непосредственно в структуру изолятора. Точное распределение электродов обеспечивает равномерное поле и термическую/загрязняющую стабильность. Критическое экранирование предотвращает внешнее полевое вмешательство.

​3. Продвинутое моделирование электромагнитного поля и изоляция (критическая инженерная задача)​​

• ​Моделирование:​​ Обязательное, высокоточное 3D моделирование методом конечных элементов (FEM) всей платформы:
• Точно характеризует внутренние электромагнитные поля при всех рабочих условиях (синусоидальные, переходные, искаженные формы сигнала).
• Оценивает эффекты близости от проводников, корпуса и смежных фаз.
• ​Минимизация перекрестных помех:​​
• ​Физическое разделение:​​ Оптимальное геометрическое расположение датчиков (катушки, электроды CVD) на основе результатов моделирования. Максимизировать расстояние в рамках ограничений.
• ​Активное экранирование:​​ Реализация заземленных электростатических экранов, размещенных между элементами датчиков на основе данных моделирования поля.
• ​Защитные кольца:​​ Использование проводящих защитных колец вокруг выходов катушек Роговского для сброса перемещающихся токов.
• ​Точная изоляция измерений:​​
• ​Выделенные пути сигналов:​​ Маршрутизация сигналов от отдельных датчиков с использованием экранированных, скрученных пар кабелей внутри корпуса сразу после захвата.
• ​Компенсированная схема:​​ Электронные схемы обработки, спроектированные с использованием техник отмены перекрестных помех, основанных на моделях FEM.
• ​Проверка:​​ Строгие заводские испытания (включая тесты на внесение гармоник) для характеристики и проверки маржинальности изоляции и уровней перекрестных помех (< 0.1% указано).

​4. Интегрированная цифровая обработка и стандартизированные интерфейсы​

• ​Обработка сигналов на борту:​​
• Специализированные, низкопотребляющие ASIC-микросхемы или микроконтроллеры высокой надежности, непосредственно интегрированные на платформу датчика или рядом расположенный герметичный модуль.
• Функции включают: интегратор катушки Роговского, масштабирование, преобразование ADC, вычисление гармоник (если применимо), линеаризацию, компенсацию температуры и метку времени.
• ​Стандартизированный цифровой выход:​​
• ​Встроенные интерфейсы:​​ Включение цепей цифрового выхода, соответствующего стандарту IEC 61869, непосредственно в блок CIT.
• ​Протоколы:​​ Стандартизованная поддержка:
• ​IEC 61850-9-2:​​ Поток значений выборки (SV) через Ethernet (обычно мультикаст).
• ​IEC 61850-9-3LE:​​ Профиль SV "Lightning Edition" для гарантированной низкой задержки детерминизма.
• ​Дополнительные опции:​​ Предусмотрено наличие устаревших выходов (аналоговых, IEC 60044-8 FT3) при необходимости через дополнительные модули.
• ​Качество данных:​​ Функциональность объединенного устройства (MU), соответствующая стандартам точности IEC 61869 (класс TPE/TPM) и синхронизации (PLL).

​5. Инженерные соображения по проектированию и интеграции​

• ​Управление теплом:​​ Модели включают анализ теплового режима. Теплоотвод от электроники активно управляем с использованием низкопотребляющих компонентов, потенциально локальных радиаторов и оптимизированных путей конвекции внутри изолятора.
• ​Электромагнитная совместимость и устойчивость:​​ Применение конформного покрытия, экранированных корпусов, ферритов и оптимизированных стратегий заземления к внутренней электронике. Защита от импульсов, соответствующая соответствующим стандартам (IEC 61000-4-5).
• ​Механическая целостность:​​ Проведен структурный анализ для сейсмических нагрузок, ветровых нагрузок, ледовых нагрузок и динамических сил при авариях. Оптимизированное использование материалов (композит/фарфор/SF6) способствует уменьшению сейсмической массы.
• ​Заводская калибровка и испытания:​​ Комплексная калибровка по эталонным стандартам (оптические/VTBI методы). Включает проверку эффективности электромагнитной изоляции, точности временных характеристик, соответствия протоколов и полномасштабных диэлектрических испытаний.
• ​Цикл жизни и обслуживание:​​ Разработано с минимальным обслуживанием (особенно для SF6 или твердой изоляции). Модульная электроника потенциально доступна для проверки без значительной разборки. Учитывается утилизация в конце срока службы (восстановление/переработка SF6).

​Преимущества, достигнутые благодаря этому подходу к проектированию и интеграции:​​

• ​Снижение занимаемой площади:​​ До 40-50% экономии пространства по сравнению с отдельными ТТ/ТН - критично для модернизации и компактных GIS/AIS дизайнов.
• ​Улучшенная точность и безопасность:​​ Исключение рисков насыщения традиционных ТТ, улучшение переходного отклика (Роговский/CVD), уменьшение внешних соединений и рисков.
• ​Упрощенная установка:​​ Одиночная установка и ввод в эксплуатацию значительно уменьшают объем работ на месте и сложность кабельных соединений.
• ​Снижение затрат на жизненный цикл:​​ Снижение затрат на установку, кабели, гражданское строительство и обслуживание.
• ​Готовность к цифровым подстанциям:​​ Прямой выход IEC 61850-9-2/3LE позволяет бесшовно интегрироваться в современные системы защиты, управления и мониторинга (SAS).
• ​Перспективная платформа:​​ Модульный дизайн позволяет адаптироваться к развивающимся технологиям датчиков и стандартам связи.
• ​Снижение воздействия на окружающую среду (вариант с твердой изоляцией):​​ Исключение использования SF6 и связанных с ним рисков.