مراقبة الطاقة الدقيقة: حل محول التيار الرقمي الخارجي ذو النسبة المزدوجة عالي الدقة

ملخص الحل: يدمج حلنا المتقدم لمحولات التيار الخارجية (CT) تقنية الاستشعار متعددة النسب ثنائية النسبة مع الوحدة الرقمية للدمج (MU) لتوفير قياس تيار عالي الدقة ومتكيف لبيئات الطاقة الديناميكية مثل مواقع دمج الطاقات المتجددة. هذا النظام المتوافق مع معيار IEC 61850 يلغي الحاجة للتضحية بين الدقة والموثوقية من خلال تمكين التحويل الفوري للنسب وإخراج البيانات الرقمية.

تفصيل التقنية الأساسية

1. النواة الأساسية للقياس الثنائي النسبة
• الابتكار: ملفات ذات نسب متعددة مضمنة تدعم النسب 200:5 و1200:5 داخل جسم CT واحد.
• المرونة: اختيار النسبة عبر البرامج بواسطة الوحدة MU.
• حل المشكلة: تعديل نطاق القياس تلقائيًا لاستيعاب التغيرات الحادة في الحمل (مثل تقلبات الإضاءة الشمسية أو تشغيل وإيقاف محطات الرياح) دون تدخل فعلي أو تصميم CTs مفرط.
2. وحدة الدمج الرقمية عالية الدقة (MU)
• الدقة: تتجاوز <0.2S Class (وفقًا لـ IEC 60044-1/IEC 61869) لكل من قياس الإيرادات (ANSI C12.1) ووظائف الحماية (IEEE C37.90).
• الإخراج: قيم مأخوذة رقمياً بمعيار IEC 61850-9-2 LE عبر الشبكة الإيثرنت.
• الضبط: معالجة الإشارة الرقمية تعوض عن أخطاء الطور والتغيرات غير الخطية.

الميزات الرئيسية والمزايا

• النسبة الثنائية حسب الطلب: التحويل السلس بين النسب 200:5 (حمل منخفض/حساسية عالية) و1200:5 (تيار خطأ عالٍ) عبر الأوامر البرمجية – بدون إعادة توصيل.
• جاهز للمحطة: الإخراج الرقمي الأصلي (9-2 LE) يندمج مباشرة في أجهزة الحماية وأجهزة القياس وأنظمة التحكم المستندة إلى معيار IEC 61850.
• دقة مستقبلية: الدقة <0.2S تضمن التوافق مع معايير قياس الإيرادات الأكثر صرامة وتتيح حماية الفرق عالي المقاومة.
• تصميم خارجي قوي: الصندوق ذو تصنيف IP67، السكن البوليمر مقاوم للأشعة فوق البنفسجية، والمواد مقاومة للتآكل تضمن الثقة في البيئات القاسية (-40°C إلى +70°C).
• تخفيض تكلفة التركيب: تركيب CT واحد يحل محل الحاجة لعدة CTs تقليدية أو وحدات مساعدة ثقيلة.
• تعزيز استقرار الشبكة: البيانات الدقيقة والمتزامنة تمكن من استجابة أسرع للحماية لتيارات الخطأ المتذبذبة (مثل أعطال المصادر القائمة على المعكوس).

التنفيذ: حالة استخدام الطاقة المتجددة

• السيناريو: اتصال مزرعة شمسية/رياح بقدرة 200 ميجاوات بشبكة فرعية 138 كيلو فولت. تتراوح تيارات الخطأ من القريب من الصفر (معكوسات خارج الخدمة) إلى أكثر من 30 كيلو أمبير (خلل كامل في الشبكة).
• التحدي: تضحي محولات التيار التقليدية بالدقة عند التيار المنخفض (مطلوب نسبة 200:5) ولكنها تشبع عند تيارات الخطأ العالية (مطلوب نسبة 1200:5).
• حلنا:
1. تركيب محولات التيار ثنائية النسبة في نقطة الاتصال (الحافلة الكهربائية عالية الجهد/الكسر).
2. خلال التشغيل الطبيعي (<50% من الحمل)، تقوم الوحدة MU باختيار نسبة 200:5 – لالتقاط بيانات دقيقة لحساب الطاقة ومراقبة الوهج.
3. عند اكتشاف الخلل (ارتفاع سريع في التيار)، تقوم الوحدة MU بتغيير النسبة تلقائيًا إلى نسبة 1200:5 في أقل من 5 مللي ثانية – مما يمنع التشبع ويحافظ على الدقة ويسمح لأجهزة الحماية بالتخلص من الأعطال بشكل موثوق.
4. نقل القيم المأخوذة رقمياً عبر 9-2 LE إلى أجهزة الحماية وأجهزة القياس وأنظمة SCADA – مما يتجنب أخطاء التوصيل التناظرية وتأخير المحولات.

لماذا يفوز هذا الحل

• إلغاء خطر التشبع: الحفاظ على الدقة عبر نطاق ديناميكي 100:1 (مثل 30 أمبير إلى 3000 أمبير أولي).
• توفير النفقات التشغيلية (OPEX): التكوين البعيد وتغيير النسبة يقلل من زيارات الموقع.
• تعزيز السلامة: العزل الرقمي يحل محل فتحات الثانوية الخطرة لـ CT.
• سلامة البيانات: الإخراج الرقمي يتجنب تدهور الإشارة بسبب التداخل الكهرومغناطيسي والإشعاع الراديو.
• جاهز للتوافق: مصمم ليتوافق مع متطلبات IEEE 1547-2018 لتحمل الأعطال للطاقة المتجددة.