1. Khái niệm Giải pháp Cốt lõi: Nền tảng Mô-đun với Cách điện Chung
- Thiết kế: Phát triển một nền tảng mô-đun thống nhất chứa cả chức năng cảm biến dòng điện và điện áp trong một cấu trúc tối ưu hóa.
- Cách điện: Sử dụng bao cách điện chung. Hai lựa chọn được thiết kế:
- Khí SF6: Đã được chứng minh có độ bền cách điện cao và đặc tính dập hồ quang xuất sắc cho các lớp điện áp cao hơn (ví dụ: 72,5 kV trở lên). Thiết kế bao gồm giám sát mật độ khí và công nghệ niêm phong đã được chứng minh.
- Vỏ Hợp chất (Cách điện Rắn): Giải pháp bền vững về môi trường sử dụng vật liệu polymer cấp cao với lớp silicone. Phù hợp cho điện áp thấp đến trung bình hoặc nơi yêu cầu tránh dùng SF6. Tối ưu hóa cho khoảng cách bò và hiệu suất chống ô nhiễm.
- Mô-đun: Thiết kế các thành phần và giao diện bên trong để cho phép:
- Khả năng mở rộng qua các lớp điện áp khác nhau (ví dụ: thông qua điều chỉnh chiều dài cách điện).
- Phù hợp với yêu cầu giao diện cụ thể của bushing.
- Tầm nhìn cho các nâng cấp công nghệ cảm biến trong tương lai.
2. Triển khai Công nghệ Cảm biến Tích hợp
- Đo Dòng điện:
- Cảm biến: Cuộn Rogowski chính xác, được bù nhiệt. Được chọn vì:
- Phạm vi Động rộng: Độ tuyến tính xuất sắc từ một phần nhỏ của dòng điện định mức đến dòng điện ngắn mạch cao (ví dụ: >40 kA).
- Không Bão hòa: Lợi thế cơ bản so với CT lõi sắt, loại bỏ nguy cơ bão hòa trong quá trình lỗi.
- Nhẹ: Giảm đáng kể ứng suất cơ học trên toàn bộ cấu trúc.
- Tích hợp: Cuộn được đặt chiến lược bên trong bao cách điện, đồng tâm với dây dẫn chính. Gắn kết cơ học chắc chắn chịu được rung động.
- Đo Điện áp:
- Cảm biến: Chia điện áp bằng tụ điện (CVD) ổn định cao là tiêu chuẩn. Xem xét chia điện áp bằng điện trở (RVD) cho các ứng dụng DC hoặc băng thông rộng yêu cầu phản hồi chuyển tiếp nhanh.
- Tích hợp: Điện cực cảm biến CVD (điện trở thấp) được tích hợp trực tiếp vào cấu trúc cách điện. Điện cực phân cấp chính xác đảm bảo phân phối trường đều và ổn định nhiệt/ô nhiễm. Che chắn quan trọng ngăn chặn sự can thiệp của trường bên ngoài.
3. Mô hình Hóa Trường Điện Từ Tiên tiến & Cách ly (Thách thức Kỹ thuật Quan trọng)
- Mô hình hóa: Mô hình hóa 3D Finite Element Method (FEM) độ chính xác cao bắt buộc cho toàn bộ nền tảng:
- Đặc trưng chính xác các trường điện từ bên trong dưới tất cả các điều kiện hoạt động (sinusoidal, chuyển tiếp, dạng sóng méo).
- Đánh giá hiệu ứng gần từ các dây dẫn, vỏ bọc và pha liền kề.
- Giảm thiểu Crosstalk:
- Phân cách Vật lý: Sắp xếp hình học tối ưu của các yếu tố cảm biến (cuộn, điện cực CVD) dựa trên kết quả mô hình hóa. Tối đa hóa khoảng cách trong giới hạn.
- Che chắn Chủ động: Thực hiện các tấm che tĩnh điện được nối đất đặt giữa các yếu tố cảm biến dựa trên dữ liệu mô phỏng trường.
- Vòng Bảo vệ: Sử dụng vòng bảo vệ dẫn điện xung quanh đầu ra cuộn Rogowski để thoát dòng điện dịch chuyển.
- Cách ly Đo chính xác:
- Đường đi Tín hiệu Riêng biệt: Đường đi tín hiệu từ các cảm biến riêng biệt sử dụng cáp xoắn đôi có che chắn ngay lập tức sau khi thu thập.
- Thiết kế Mạch Bù: Mạch điều chỉnh điện tử được thiết kế với kỹ thuật hủy crosstalk dựa trên mô hình FEM.
- Xác thực: Kiểm tra nhà máy nghiêm ngặt (bao gồm kiểm tra tiêm谐波测试以表征和验证隔离裕度和串扰水平（指定小于0.1%）。
4. 集成数字处理与标准化接口
- 板载信号处理：
- 专用低功耗ASIC或高可靠性微控制器直接集成到传感器平台或相邻密封模块上。
- 功能包括：罗氏线圈积分器、缩放、ADC转换、谐波计算（如适用）、线性化、温度补偿和时间戳。
- 标准化数字输出：
- 嵌入式接口： 在CIT单元内直接集成符合IEC 61869标准的数字输出电路。
- 协议： 标准支持：
- IEC 61850-9-2： 通过以太网（通常是多播）传输采样值（SV）流。
- IEC 61850-9-3LE： 闪电版SV配置文件，保证低延迟确定性。
- 附加选项： 通过可选模块提供传统输出（模拟、IEC 60044-8 FT3）。
- 数据质量： 集成合并单元（MU）功能，符合相关IEC 61869精度（TPE/TPM类）和定时（PLL同步）标准。
5. 工程设计与集成考虑
- 热管理： 模型包括热性能分析。通过使用低功耗组件、潜在局部散热片和优化绝缘子内的对流路径来主动管理电子设备的功率耗散。
- 电磁兼容/电磁干扰鲁棒性： 对内部电子设备应用保形涂层、屏蔽外壳、铁氧体和优化接地策略。浪涌保护符合相关标准（IEC 61000-4-5）。
- 机械完整性： 对地震荷载、风荷载、冰荷载和故障期间的动态力进行结构分析。优化材料使用（复合材料/瓷/SF6）有助于降低地震质量。
- 工厂校准与测试： 全面校准参考标准（光学/VTBI方法）。包括验证电磁隔离效果、时序精度、协议合规性和全功率电介质测试。
- 生命周期与可维护性： 设计为最小维护（特别是SF6或固体绝缘）。模块化电子设备可能无需大拆卸即可访问/测试。考虑了报废处置途径（SF6回收/再利用）。
通过此设计与集成方法实现的优势：
- 占地面积减少： 与单独的CT/VT相比，最多节省40-50%的空间——这对于改造和紧凑型GIS/AIS设计至关重要。
- 提高准确性和安全性： 消除了传统的CT饱和风险，改善了瞬态响应（罗氏/电容分压器），减少了外部连接/风险。
- 简化安装： 单个单元的安装和调试显著减少了现场劳动力和布线复杂性。
- 降低生命周期成本： 减少安装、布线、土建工程和维护开销。
- 数字化变电站就绪： 直接IEC 61850-9-2/3LE输出使无缝集成到现代保护、控制和监控系统（SAS）中。
- 面向未来的平台： 模块化设计适应不断发展的传感器技术和通信标准。
- 减少环境影响（固体绝缘选项）： 消除SF6的使用及其相关风险。
Đăng nhập
