Combined Instrument Transformer (CIT) Solution: วิศวกรรมการออกแบบและการผสานรวมมุมมอง

​1. แนวคิดแกนกลางของโซลูชัน: แพลตฟอร์มโมดูลาร์พร้อมฉนวนร่วม​

• ​การออกแบบ:​​ พัฒนาแพลตฟอร์มที่เป็นเอกภาพและโมดูลาร์ซึ่งประกอบด้วยฟังก์ชันการวัดกระแสไฟฟ้าและการวัดแรงดันภายในโครงสร้างเดียวที่ได้รับการปรับให้เหมาะสม
• ​ฉนวน:​​ ใช้ซองฉนวนร่วม มีสองทางเลือกที่ได้รับการพัฒนา:
• ​ก๊าซ SF6:​​ มีความแข็งแกร่งด้านอิเล็กทริกสูงและคุณสมบัติในการป้องกันอาร์คไฟฟ้าที่ยอดเยี่ยมสำหรับระดับแรงดันสูง (เช่น 72.5 kV ขึ้นไป) การออกแบบรวมถึงการตรวจสอบความหนาแน่นของก๊าซและเทคโนโลยีการปิดผนึกที่ได้รับการพิสูจน์แล้ว
• ​โครงสร้างคอมโพสิต (ฉนวนแข็ง):​​ โซลูชันที่ยั่งยืนทางสิ่งแวดล้อมโดยใช้วัสดุโพลิเมอร์เกรดสูงพร้อมกับหัวเทียนซิลิโคน เหมาะสำหรับแรงดันต่ำถึงกลาง หรือในกรณีที่ต้องหลีกเลี่ยง SF6 ได้รับการปรับให้เหมาะสมสำหรับระยะทางคลานและประสิทธิภาพในการป้องกันมลภาวะ
• ​โมดูลาร์:​​ ออกแบบชิ้นส่วนภายในและอินเทอร์เฟซเพื่อ:
• ความสามารถในการขยายขวางสำหรับระดับแรงดันต่างๆ (เช่น ผ่านการปรับความยาวของฉนวน)
• การปรับตัวให้เข้ากับความต้องการของอินเทอร์เฟซ bushing ที่เฉพาะเจาะจง
• ศักยภาพในการอัปเกรดเทคโนโลยีเซ็นเซอร์ในอนาคต

​2. การดำเนินการเทคโนโลยีเซ็นเซอร์แบบรวม​

• ​การวัดกระแสไฟฟ้า:​​
• ​เซ็นเซอร์:​​ วงจรโรโกวสกี้ที่มีความแม่นยำสูงและได้รับการชดเชยอุณหภูมิ ถูกเลือกเนื่องจาก:
• ​ช่วงไดนามิกกว้าง:​​ มีความเชิงเส้นที่ยอดเยี่ยมตั้งแต่เศษส่วนเล็กๆ ของกระแสไฟฟ้าที่กำหนดถึงกระแสไฟฟ้าที่เกิดข้อผิดพลาดสูง (เช่น >40 kA)
• ​ไม่มีการอิ่มตัว:​​ เป็นข้อได้เปรียบพื้นฐานเหนือ CT ที่มีแกนเหล็ก ทำให้ไม่มีความเสี่ยงจากการอิ่มตัวในระหว่างข้อผิดพลาด
• ​น้ำหนักเบา:​​ ลดแรงเครียดเชิงกลบนโครงสร้างโดยรวมอย่างมาก
• ​การรวม:​​ วงจรโรโกวสกี้วางอย่างมีกลยุทธ์ภายในซองฉนวน ตรงกับแกนนำหลัก ติดตั้งอย่างมั่นคงทนทานต่อแรงสั่นสะเทือน
• ​การวัดแรงดัน:​​
• ​เซ็นเซอร์:​​ ตัวแบ่งแรงดันแบบแคพาซิทีฟ (CVDs) เป็นมาตรฐาน ตัวแบ่งแรงดันแบบเรซิสเตนท์ (RVDs) ได้รับการพิจารณาสำหรับแอปพลิเคชัน DC หรือความกว้างของแถบที่ต้องการการตอบสนองทรานเซียนท์ที่รวดเร็ว
• ​การรวม:​​ อิเล็กโทรดตรวจจับ CVD (ความต้านทานต่ำ) ได้รับการรวมเข้ากับโครงสร้างฉนวนโดยตรง ขั้วไฟฟ้าที่มีความแม่นยำทำให้การกระจายสนามไฟฟ้าและความมั่นคงทางความร้อนและมลภาวะเป็นไปอย่างสม่ำเสมอ โลหะชีลด์สำคัญป้องกันการแทรกแซงจากสนามไฟฟ้าภายนอก

​3. การจำลองสนามแม่เหล็กไฟฟ้าขั้นสูงและการแยก (ความท้าทายทางวิศวกรรมที่สำคัญ)​​

• ​การจำลอง:​​ การจำลอง FEM 3D ที่มีความละเอียดสูงสำหรับแพลตฟอร์มทั้งหมดเป็นสิ่งจำเป็น:
• อธิบายอย่างแม่นยำถึงสนามแม่เหล็กไฟฟ้าภายในภายใต้สภาพการทำงานทั้งหมด (รูปคลื่นไซนัส, ทรานเซียนท์, รูปคลื่นบิดเบี้ยว)
• ประเมินผลจากความใกล้ชิดของสายนำ, โครงสร้างหุ้ม, และเฟสที่อยู่ติดกัน
• ​การลดการรบกวนข้าม:​​
• ​การแยกทางกายภาพ:​​ การจัดเรียงที่เหมาะสมขององค์ประกอบการตรวจจับ (วงจรโรโกวสกี้, อิเล็กโทรด CVD) ตามผลการจำลอง เพิ่มระยะทางให้มากที่สุดภายใต้ข้อจำกัด
• ​การป้องกันด้วยชีลด์แบบแอคทีฟ:​​ การใช้ชีลด์สถิตย์ที่ติดตั้งอย่างมีกลยุทธ์ระหว่างองค์ประกอบเซ็นเซอร์ตามข้อมูลการจำลองสนาม
• ​วงแหวนป้องกัน:​​ ใช้วงแหวนนำไฟฟ้ารอบ ๆ วงจรโรโกวสกี้เพื่อระบายน้ำประจุ
• ​การแยกการวัดที่แม่นยำ:​​
• ​เส้นทางสัญญาณเฉพาะ:​​ การส่งสัญญาณจากเซ็นเซอร์แต่ละตัวโดยใช้สายเคเบิลที่มีชีลด์และพันสลับภายในโครงสร้างทันทีที่จับสัญญาณ
• ​การออกแบบวงจรที่ได้รับการชดเชย:​​ วงจรควบคุมอิเล็กทรอนิกส์ที่ได้รับการออกแบบด้วยเทคนิคการยกเลิกการรบกวนข้ามที่ได้รับข้อมูลจากแบบจำลอง FEM
• ​การตรวจสอบ:​​ การทดสอบในโรงงานอย่างเข้มงวด (รวมถึงการทดสอบการฉีดฮาร์โมนิก) เพื่อแสดงและยืนยันขอบเขตการแยกและระดับการรบกวนข้าม (< 0.1% ที่กำหนด)

​4. การประมวลผลดิจิทัลแบบรวมและการเชื่อมต่อมาตรฐาน​

• ​การประมวลผลสัญญาณบนบอร์ด:​​
• ASIC หรือไมโครคอนโทรลเลอร์ที่มีความน่าเชื่อถือสูงที่ได้รับการรวมเข้ากับแพลตฟอร์มเซ็นเซอร์หรือโมดูลที่ถูกปิดผนึกไว้
• ฟังก์ชันรวมถึง: วงจรรวมโรโกวสกี้, การปรับขนาด, การแปลง ADC, การคำนวณฮาร์โมนิก (หากจำเป็น), การเชิงเส้น, การชดเชยอุณหภูมิ, และการจัดเวลา
• ​เอาต์พุตดิจิทัลมาตรฐาน:​​
• ​อินเทอร์เฟซที่ฝัง:​​ รวมวงจรเอาต์พุตดิจิทัลที่สอดคล้องกับ IEC 61869 ลงในหน่วย CIT
• ​โปรโตคอล:​​ รองรับมาตรฐาน:
• ​IEC 61850-9-2:​​ สตรีมค่าที่ถูกสุ่ม (SV) ผ่าน Ethernet (โดยทั่วไปเป็น multicast)
• ​IEC 61850-9-3LE:​​ โปรไฟล์ SV สำหรับการกำหนดความหน่วงเวลาต่ำ
• ​ตัวเลือกเพิ่มเติม:​​ รองรับเอาต์พุตแบบเก่า (อนาล็อก, IEC 60044-8 FT3) โดยใช้โมดูลเสริม
• ​คุณภาพข้อมูล:​​ ฟังก์ชัน MU ที่รวมอยู่ตรงตามมาตรฐานความแม่นยำ (TPE/TPM class) และการกำหนดเวลา (การซิงโครไนซ์ PLL) ของ IEC 61869

​5. การพิจารณาการออกแบบและรวมระบบวิศวกรรม​

• ​การจัดการความร้อน:​​ โมเดลรวมถึงการวิเคราะห์ประสิทธิภาพทางความร้อน การกำจัดพลังงานจากอิเล็กทรอนิกส์ได้รับการจัดการโดยใช้ชิ้นส่วนที่ใช้พลังงานต่ำ, ฮีทซิงค์ท้องถิ่น, และเส้นทางการไหลเวียนอากาศที่ได้รับการปรับให้เหมาะสมภายในฉนวน
• ​ความแข็งแกร่ง EMC/EMI:​​ การเคลือบคอนฟอร์มอล, โครงสร้างที่มีชีลด์, ฟีไรต์, และกลยุทธ์การต่อพื้นที่ได้รับการนำไปใช้กับอิเล็กทรอนิกส์ภายใน การป้องกันไฟกระชากสอดคล้องกับมาตรฐานที่เกี่ยวข้อง (IEC 61000-4-5)
• ​ความแข็งแกร่งทางกล:​​ การวิเคราะห์โครงสร้างสำหรับแรงสั่นสะเทือน, แรงลม, แรงน้ำแข็ง, และแรงพลศาสตร์ระหว่างข้อผิดพลาด การใช้วัสดุ (คอมโพสิต/พอร์ซเลน/SF6) อย่างเหมาะสมช่วยลดมวลสั่นสะเทือน
• ​การสอบเทียบและทดสอบในโรงงาน:​​ การสอบเทียบอย่างครอบคลุมกับมาตรฐานอ้างอิง (วิธีการออปติคอล/VTBI) รวมถึงการตรวจสอบความมีประสิทธิภาพของการแยก EM, ความแม่นยำในการกำหนดเวลา, การปฏิบัติตามโปรโตคอล, และการทดสอบดิเอเล็กทริกที่มีกำลังเต็ม
• ​วงจรชีวิตและการบริการ:​​ ออกแบบสำหรับการบำรุงรักษาที่น้อยที่สุด (โดยเฉพาะ SF6 หรือฉนวนแข็ง) อิเล็กทรอนิกส์โมดูลาร์อาจสามารถเข้าถึงและทดสอบได้โดยไม่ต้องทำการแยกส่วนใหญ่ ได้พิจารณาทางออกการกำจัดปลายทาง (การคืน/รีไซเคิล SF6)

​ประโยชน์ที่ได้รับจากแนวทางการออกแบบและรวมระบบ:​​

• ​การลดพื้นที่:​​ ประหยัดพื้นที่ได้สูงสุด 40-50% เมื่อเทียบกับ CTs/VTs แยก - สำคัญสำหรับการปรับปรุงและ GIS/AIS ที่กะทัดรัด
• ​การเพิ่มความแม่นยำและความปลอดภัย:​​ กำจัดความเสี่ยงจากการอิ่มตัวของ CT แบบดั้งเดิม, ปรับปรุงการตอบสนองทรานเซียนท์ (โรโกวสกี้/CVD), ลดการเชื่อมต่อภายนอก/ความเสี่ยง
• ​การติดตั้งที่ง่ายขึ้น:​​ การติดตั้งและตรวจสอบหน่วยเดียวลดแรงงานในสนามและความซับซ้อนของสายเคเบิลอย่างมาก
• ​ต้นทุนตลอดวงจรชีวิตที่ต่ำลง:​​ ลดค่าติดตั้ง, สายเคเบิล, งานโยธา, ค่าใช้จ่ายในการบำรุงรักษา
• ​การเตรียมพร้อมสำหรับสถานีไฟฟ้าดิจิทัล:​​ เอาท์พุต IEC 61850-9-2/3LE ที่ตรงทำให้สามารถรวมเข้ากับระบบป้องกัน, ควบคุม, และตรวจสอบที่ทันสมัย (SAS) ได้อย่างราบรื่น
• ​แพลตฟอร์มที่พร้อมสำหรับอนาคต:​​ การออกแบบโมดูลาร์รองรับเทคโนโลยีเซ็นเซอร์และมาตรฐานการสื่อสารที่กำลังพัฒนา
• ​ลดผลกระทบต่อสิ่งแวดล้อม (ตัวเลือกฉนวนแข็ง):​​ กำจัดการใช้ SF6 และความเสี่ยงที่เกี่ยวข้อง