ปัญหาที่ซ่อนอยู่กับการรบกวนของวงจรรอง

การรบกวนวงจรทุติยภูมิในการติดตั้งฉนวนเซ็นเซอร์แรงดันปานกลางจะไม่แสดงตัวออกมาเอง มันจะไม่ทำให้รีเลย์ป้องกันทำงาน ไม่ทำให้ไฟแสดงข้อผิดพลาดสว่างขึ้น หรือสร้างสัญญาณเตือนในระบบควบคุมสถานีย่อย มันจะบิดเบือนข้อมูลการวัดทีละน้อย — ทำให้ค่าแรงดันไฟฟ้าเปลี่ยนแปลงไปเป็นเศษส่วนของเปอร์เซ็นต์ นำเข้าข้อผิดพลาดของมุมเฟสที่สะสมจนเกิดความคลาดเคลื่อนในการวัดพลังงาน และสร้าง การคายประจุบางส่วน¹ การตรวจพบสัญญาณผิดพลาดที่ทำให้ทีมบำรุงรักษาต้องตรวจสอบฉนวนที่อยู่ในสภาพสมบูรณ์ ในระบบพลังงานหมุนเวียนที่วงจรรองของฉนวนเซ็นเซอร์มีระยะทางหลายร้อยเมตรระหว่างหอคอยกังหันลมและห้องควบคุมของสถานีรวบรวม และที่อุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์กำลังไฟฟ้าก่อให้เกิดสเปกตรัมการรบกวนแม่เหล็กไฟฟ้าที่การออกแบบสถานีแบบดั้งเดิมไม่เคยคาดการณ์ไว้ การรบกวนวงจรรองไม่ใช่ปัญหาที่เกิดขึ้นเป็นครั้งคราวมันเป็นภาษีความแม่นยำที่คงอยู่และมองไม่เห็นในทุกการวัดที่ระบบฉนวนเซ็นเซอร์ผลิตขึ้น — ภาษีที่สะสมเงียบๆ จนกว่าจะเกิดการทำงานผิดพลาดของการป้องกัน การตรวจสอบการวัดรายได้ล้มเหลว หรือการตัดสินใจบำรุงรักษาที่ทำบนข้อมูลที่เสียหาย ซึ่งเผยให้เห็นว่าปัญหานี้มีอยู่นานแค่ไหน คู่มือนี้ระบุกลไกการรบกวนที่ซ่อนอยู่นานที่สุด อธิบายว่าทำไมการติดตั้งพลังงานหมุนเวียนจึงมีความเสี่ยงเป็นพิเศษ และให้กรอบการแก้ไขปัญหาที่แยกและกำจัดสัญญาณรบกวนที่ต้นกำเนิดแทนที่จะปกปิดอาการของมัน.

สารบัญ

• ทำไมการรบกวนในวงจรทุติยภูมิจึงยังคงซ่อนอยู่ในระบบฉนวนเซ็นเซอร์?
• กลไกการรบกวนใดบ้างที่เป็นเอกลักษณ์เฉพาะสำหรับการติดตั้งระบบแรงดันไฟฟ้าปานกลางของพลังงานหมุนเวียน?
• การรบกวนในวงจรทุติยภูมิทำให้ข้อมูลการวัดฉนวนของเซ็นเซอร์เสียหายได้อย่างไร?
• คุณจะแก้ไขปัญหาและกำจัดการรบกวนในวงจรรองอย่างเป็นระบบได้อย่างไร?
• คำถามที่พบบ่อย

ทำไมการรบกวนในวงจรทุติยภูมิจึงยังคงซ่อนอยู่ในระบบฉนวนเซ็นเซอร์?

การรบกวนในวงจรทุติยภูมิในระบบฉนวนเซ็นเซอร์ยังคงซ่อนอยู่ด้วยเหตุผลที่เฉพาะเจาะจงและคงที่: สัญญาณรบกวนครอบคลุมพื้นที่ความถี่เดียวกับสัญญาณการวัด โดยมีระดับความแรงที่อยู่ในช่วงความคลาดเคลื่อนของชั้นความถูกต้องที่กำลังตรวจสอบอยู่ นี่ไม่ใช่เรื่องบังเอิญ — แต่เป็นผลโดยตรงจากการออกแบบวงจรทุติยภูมิของระบบฉนวนเซ็นเซอร์ และวิธีการตรวจสอบความถูกต้องของระบบดังกล่าว.

กลไกการซ่อนแถบความทนทาน

ตัวฉนวนเซ็นเซอร์ที่ปรับเทียบให้ IEC 61869² คลาส 1 มีความคลาดเคลื่อนของอัตราส่วน ± 1.0% สัญญาณรบกวนที่ก่อให้เกิดการเบี่ยงเบนของแรงดันไฟฟ้าเชิงระบบ 0.7% จะอยู่ภายในช่วงความคลาดเคลื่อนนี้ทั้งหมด — ซึ่งไม่สามารถตรวจพบได้โดยกระบวนการตรวจสอบความแม่นยำใดๆ ที่ตรวจสอบเพียงว่าค่าที่อ่านได้อยู่ภายในคลาสหรือไม่การรบกวนมีอยู่จริง สามารถวัดได้ด้วยเครื่องมือที่เหมาะสม และมีผลกระทบต่อทุกฟังก์ชันปลายน้ำที่ใช้เอาต์พุตของฉนวนเซ็นเซอร์ แต่ไม่ได้ก่อให้เกิดสัญญาณเตือน ไม่มีธงแจ้งเตือน และไม่มีการบ่งชี้ใด ๆ ว่าค่าการวัดถูกรบกวน.

กลไกการซ่อนเร้นนี้สร้างความเสียหายมากที่สุดในระบบการติดตั้งพลังงานหมุนเวียนที่:

• การวัดรายได้ขึ้นอยู่กับการส่งออกแรงดันไฟฟ้าของฉนวนเซ็นเซอร์ที่มีความแม่นยำถึง Class 0.2S — ซึ่งเป็นแถบความทนทานที่ ± 0.2% ที่สัญญาณรบกวนสามารถทะลุผ่านได้โดยไม่มีระบบตรวจจับอัตโนมัติทำงาน
• การตรวจสอบคุณภาพไฟฟ้าใช้เอาต์พุตของฉนวนเซ็นเซอร์เพื่อกำหนดลักษณะของเนื้อหาฮาร์มอนิก — ฮาร์มอนิกจากการรบกวนของอิเล็กทรอนิกส์กำลังไม่สามารถแยกแยะได้จากเหตุการณ์คุณภาพไฟฟ้าที่แท้จริงในข้อมูลการวัด
• การตรวจสอบสภาพการทำงานอาศัยข้อมูลการปลดปล่อยประจุบางส่วนที่ได้จากวงจรทุติยภูมิของฉนวนเซ็นเซอร์ — สัญญาณรบกวนในช่วงความถี่ UHF จะก่อให้เกิดเหตุการณ์ PD ปลอม ซึ่งทำให้สิ้นเปลืองทรัพยากรในการบำรุงรักษาเพื่อตรวจสอบฉนวนที่ยังอยู่ในสภาพดี

ปัญหาการขยายความไม่ต่อเนื่อง

การรบกวนในวงจรรองของการติดตั้งพลังงานหมุนเวียนมักเกิดขึ้นเป็นช่วง ๆ โดยมีลักษณะเฉพาะ คือ ขนาดของการรบกวนจะเปลี่ยนแปลงตามความเร็วลม ระดับการแผ่รังสีของแสงอาทิตย์ การโหลดของอินเวอร์เตอร์ และการปรับความถี่ในการสลับสัญญาณ ความไม่ต่อเนื่องนี้ทำให้การตรวจจับการรบกวนยากกว่าข้อผิดพลาดที่เกิดขึ้นคงที่ เนื่องจาก:

• การตรวจสอบการสอบเทียบเป็นระยะ ซึ่งดำเนินการในช่วงเวลาบำรุงรักษาที่ระบบอาจทำงานบางส่วน จะบันทึกระดับการรบกวนที่แตกต่างจากสภาวะการทำงานปกติ
• ระบบแนวโน้มที่แจ้งเตือนความผิดปกติของการวัดอย่างต่อเนื่องจะไม่ทำงานเมื่อเกิดการรบกวนที่ปรากฏและหายไปตามรอบการผลิต
• บุคลากรฝ่ายบำรุงรักษาที่สังเกตเห็นค่าการอ่านที่ไม่สอดคล้องกันมักสันนิษฐานว่าเป็นเหตุการณ์ที่เกิดขึ้นจริงในระบบไฟฟ้า แทนที่จะทำการตรวจสอบวงจรทุติยภูมิ

ผลลัพธ์คือปัญหาการรบกวนที่เกิดขึ้นตั้งแต่เริ่มใช้งาน ซึ่งได้ถูกสังเกตเห็นซ้ำแล้วซ้ำเล่าในรูปแบบของ “ความแปรปรวนของค่าการอ่านที่ไม่สามารถอธิบายได้” และไม่เคยได้รับการตรวจสอบเนื่องจากไม่มีการสังเกตการณ์ใดที่ผิดปกติมากพอที่จะเป็นเหตุผลในการแก้ไขปัญหา.

ลักษณะการรบกวน	ทำไมมันถึงซ่อนอยู่	ข้อกำหนดในการตรวจจับ
แอมพลิจูดภายในค่าความคลาดเคลื่อนของคลาสความแม่นยำ	ไม่มีการแจ้งเตือนความแม่นยำ	การเปรียบเทียบอ้างอิงพร้อมกัน
เป็นระยะ ๆ ตามรอบการผลิต	การสอบเทียบเป็นระยะพลาดการรบกวนสูงสุด	การตรวจสอบอย่างต่อเนื่องในระหว่างการใช้งานเต็มกำลัง
ความถี่เท่ากับสัญญาณการวัด	ไม่สามารถแยกแยะได้จากความแปรปรวนของสัญญาณจริง	การวิเคราะห์สเปกตรัมของวงจรทุติยภูมิ
ข้อผิดพลาดสะสมในเฟส	ปรากฏเป็นความแปรผันของตัวประกอบกำลัง	การวัดมุมเฟสแบบแม่นยำ
เหตุการณ์ PD ปลอม	ถูกพิจารณาว่าเป็นการเสื่อมสภาพของฉนวน	การระบุแหล่งกำเนิดคลื่นความถี่ UHF

กลไกการรบกวนใดบ้างที่เป็นเอกลักษณ์เฉพาะสำหรับการติดตั้งระบบแรงดันไฟฟ้าปานกลางของพลังงานหมุนเวียน?

การติดตั้งพลังงานหมุนเวียนทำให้วงจรรองของฉนวนเซ็นเซอร์สัมผัสกับกลไกการรบกวนที่ไม่มีอยู่ในสภาพแวดล้อมของสถานีย่อยแบบดั้งเดิม การทำความเข้าใจกลไกเหล่านี้เป็นข้อกำหนดเบื้องต้นสำหรับการแก้ไขปัญหาการรบกวนที่วิธีการวินิจฉัยแบบดั้งเดิมไม่สามารถระบุได้.

ฮาร์มอนิกจากการสวิตช์ของอิเล็กทรอนิกส์กำลัง

อิเล็กทรอนิกส์กำลังสำหรับกังหันลมและอินเวอร์เตอร์พลังงานแสงอาทิตย์ทำงานที่ความถี่สวิตชิ่งตั้งแต่ 2 กิโลเฮิรตซ์ถึง 20 กิโลเฮิรตซ์ ซึ่งก่อให้เกิดสเปกตรัมกระแสและแรงดันฮาร์มอนิกที่แพร่กระจายผ่านเครือข่ายการรวบรวมแรงดันไฟฟ้าปานกลางและเชื่อมต่อเข้าสู่วงจรรองของฉนวนเซ็นเซอร์ผ่านสามเส้นทางพร้อมกัน:

• การเชื่อมต่อแบบนำ — ฮาร์มอนิกจากการสวิตช์จะแพร่กระจายไปตามเครือข่ายสายเคเบิลแรงดันปานกลางและปรากฏเป็นความผิดเพี้ยนของแรงดันบนตัวนำที่ตรวจสอบโดยฉนวนเซ็นเซอร์; ฉนวนเซ็นเซอร์จะจำลองความผิดเพี้ยนนี้ได้อย่างแม่นยำในสัญญาณขาออกทุติยภูมิ ซึ่งไม่สามารถแยกความแตกต่างจากเหตุการณ์คุณภาพไฟฟ้าจริงได้
• การเชื่อมต่อแบบความจุ³ — สายสัญญาณรองที่เดินใกล้สายไฟฟ้าแรงดันปานกลางในรางเคเบิลของหอคอยกังหันลมจะสะสมฮาร์มอนิกจากการสวิตช์ที่เกิดจากการเชื่อมต่อแบบคาปาซิทีฟที่ความถี่การสลับ 5 กิโลเฮิรตซ์ถึง 20 กิโลเฮิรตซ์ ความต้านทานการเชื่อมต่อแบบคาปาซิทีฟระหว่างสายเคเบิลที่อยู่ติดกันจะลดลงเหลือ 10 กิโลโอห์มถึง 100 กิโลโอห์ม ซึ่งต่ำพอที่จะฉีดแอมพลิจูดการรบกวนได้ 50 มิลลิโวลต์ถึง 500 มิลลิโวลต์เข้าสู่วงจรทุติยภูมิที่มีระดับสัญญาณ 1 โวลต์ถึง 10 โวลต์
• การเชื่อมต่อแบบแม่เหล็ก — ความถี่สูงของกระแสไฟฟ้าในสายไฟแรงดันปานกลางทำให้เกิดสนามแม่เหล็กซึ่งเหนี่ยวนำให้เกิดแรงดันในวงจรลูปทุติยภูมิ; ที่ความถี่ 10 kHz แรงดันเหนี่ยวนำต่อหน่วยพื้นที่ลูปจะสูงกว่าที่ความถี่ 50 Hz ถึง 10 เท่าถึง 100 เท่า สำหรับระยะห่างของสายไฟเดียวกัน

การฉีดกระแสไฟฟ้ากลับสู่สายดินของอินเวอร์เตอร์ความถี่แปรผัน

ระบบเสริมของกังหันลม — พัดลมระบายความร้อน, มอเตอร์ควบคุมการปรับมุมใบพัด, ระบบขับเคลื่อนการหมุน — ทำงานผ่าน ตัวควบคุมความเร็วรอบมอเตอร์แบบปรับได้⁴ (VFDs) ที่ฉีดกระแสไฟฟ้าร่วมโหมดความถี่สูงเข้าสู่ระบบกราวด์ของโครงสร้างกังหัน กระแสไฟฟ้ากราวด์เหล่านี้จะไหลผ่านตัวนำกราวด์ที่ใช้ร่วมกันระหว่างระบบ VFD และจุดกราวด์ของวงจรรองของฉนวนเซ็นเซอร์ ก่อให้เกิดความแตกต่างของศักย์ดินที่ปรากฏเป็นสัญญาณรบกวนร่วมโหมดบนวงจรรอง.

กลไกการฉีดกระแสพื้นดินนั้นมีความร้ายแรงเป็นพิเศษเนื่องจาก:

• มันทำงานที่ความถี่สวิตชิ่งของ VFD (4 kHz ถึง 16 kHz) ซึ่งอยู่นอกแถบความถี่ผ่านของเครื่องวิเคราะห์คุณภาพไฟฟ้าแบบดั้งเดิมที่ใช้สำหรับการแก้ไขปัญหาวงจรทุติยภูมิ
• ความกว้างของคลื่นของมันเปลี่ยนแปลงตามภาระของ VFD — สูงสุดในช่วงเหตุการณ์ที่ความเร็วลมเพิ่มขึ้นอย่างรวดเร็วเมื่อระบบเสริมทั้งหมดทำงานพร้อมกัน
• ปรากฏที่ขั้ววงจรรองของตัวแยกเซ็นเซอร์ในรูปของแรงดันโหมดร่วมที่ระบบวัดแบบปลายเดียวแปลงเป็นข้อผิดพลาดในการวัดโหมดต่างโดยตรง

การสั่นสะเทือนจากการวิ่งของสายเคเบิลยาวในเครือข่ายการเก็บสะสม

เครือข่ายการรวบรวมพลังงานจากฟาร์มกังหันลมทะเลและฟาร์มกังหันลมบนบกขนาดใหญ่ใช้สายเคเบิลแรงดันปานกลางที่มีความยาวระหว่าง 5 กิโลเมตรถึง 30 กิโลเมตรระหว่างสายกังหันลมกับสถานีรวบรวมพลังงาน สายเคเบิลเหล่านี้ก่อให้เกิดวงจร LC แบบกระจายตัวที่มีค่าความถี่เรโซแนนซ์อยู่ในช่วง 200 เฮิรตซ์ถึง 2,000 เฮิรตซ์ ซึ่งทับซ้อนโดยตรงกับช่วงการวัดฮาร์มอนิกของระบบตรวจสอบคุณภาพไฟฟ้าที่เชื่อมต่อกับเอาต์พุตของฉนวนเซ็นเซอร์.

เมื่อฮาร์มอนิกจากการสลับของอินเวอร์เตอร์กระตุ้นการสั่นพ้องของสายเคเบิลเหล่านี้ การกระจายแรงดันคลื่นสถิตที่เกิดขึ้นจะสร้างความผิดปกติในการวัดฉนวนของเซ็นเซอร์ซึ่งเปลี่ยนแปลงตามตำแหน่งตลอดแนวสายป้อนเก็บ — กังหันลมที่อยู่ตรงจุดกึ่งกลางทางไฟฟ้าของช่วงสายเคเบิลที่เกิดการสั่นพ้องจะแสดงแอมพลิจูดแรงดันฮาร์มอนิกที่แตกต่างกันอย่างมากเมื่อเทียบกับกังหันลมที่ปลายสายป้อน ส่งผลให้เกิดความไม่สอดคล้องในการวัดซึ่งดูเหมือนจะบ่งชี้ถึงปัญหาความแม่นยำของฉนวนเซ็นเซอร์ แทนที่จะเป็นปรากฏการณ์การสั่นพ้องของระบบเครือข่าย.

ฟาร์มโซลาร์เซลล์ ไฟฟ้ากระแสตรงรั่วเนื่องจากไฟฟ้าลัดวงจร

ในฟาร์มพลังงานแสงอาทิตย์ขนาดใหญ่ กระแสไฟฟ้ารั่วจากข้อบกพร่องของฉนวนแผงเซลล์แสงอาทิตย์จะไหลผ่านระบบกราวด์ของเครือข่ายการเก็บรวบรวมไฟฟ้ากระแสสลับ กระแสไฟฟ้ารั่วเหล่านี้—ซึ่งโดยทั่วไปมีความถี่ DC ถึง 300 Hz—จะไหลเข้าสู่ตัวนำกราวด์ของวงจรทุติยภูมิของฉนวนเซ็นเซอร์และก่อให้เกิดสัญญาณรบกวนความถี่ต่ำ ซึ่งจะทำให้การวัดแรงดันไฟฟ้าความถี่พื้นฐานเกิดความผิดพลาดจากการผสมสัญญาณกับสัญญาณความถี่ 50 Hz ของระบบ.

กลไกการรั่วไหลของกระแสตรง (DC) ก่อให้เกิดการบิดเบือนที่ไม่สมมาตรของรูปคลื่นสัญญาณขาออกของฉนวนเซ็นเซอร์ ซึ่งเป็นลักษณะเฉพาะ โดยมีครึ่งรอบบวกและครึ่งรอบลบที่มีความสูงของแอมพลิจูดต่างกัน ซึ่งปรากฏเป็นองค์ประกอบฮาร์มอนิกที่สองที่ไม่พึงประสงค์ในการวัดคุณภาพพลังงาน และเกิดค่าเบี่ยงเบนแบบเป็นระบบในค่าแรงดันไฟฟ้า RMS.

การรบกวนในวงจรทุติยภูมิทำให้ข้อมูลการวัดฉนวนของเซ็นเซอร์เสียหายได้อย่างไร?

กลไกการทุจริตที่ทำให้เกิดการรบกวนในวงจรรองซึ่งส่งผลให้ความแม่นยำของการวัดฉนวนของเซ็นเซอร์ลดลงนั้นสามารถวัดได้ การเข้าใจขนาดของข้อผิดพลาดที่เกี่ยวข้องกับแต่ละกลไกช่วยให้สามารถจัดลำดับความสำคัญของการแก้ไขปัญหาตามความรุนแรงของผลกระทบได้.

ข้อผิดพลาดจากอัตราส่วนที่เกิดจากการรบกวนทางไฟฟ้า

การสลับการทำงานของฮาร์มอนิกส์ที่เกิดขึ้นซ้อนทับกับเอาต์พุตทุติยภูมิของฉนวนเซ็นเซอร์ทำให้การวัดแรงดัน RMS เสียหายตาม:

$U_{measured} = \sqrt{U_{fundamental}^2 + \sum_{n=2}^{N} U_n^2}$

ที่ $$U_n$$ คือแอมพลิจูดขององค์ประกอบความถี่ประกอบที่ n ของการแทรกแซงแบบ $$n$$ สำหรับเซ็นเซอร์ที่มีฉนวนซึ่งมีเอาต์พุตพื้นฐาน 10 V และองค์ประกอบความถี่ประกอบจากการสลับสัญญาณรวมกัน 500 mV RMS:

$U_{วัด} = \sqrt{10^2 + 0.5^2} \approx 10.012\ \text{โวลต์}$

นี่แสดงถึงค่าความผิดพลาดของอัตราส่วน +0.12% จากการรบกวนเพียงอย่างเดียว — อยู่ในขอบเขตความทนทานของ Class 1 แต่เกินขีดจำกัดของ Class 0.2Sในแอปพลิเคชันการวัดรายได้ ข้อผิดพลาด 0.12% บนฟาร์มพลังงานแสงอาทิตย์ขนาด 100 MW จะแปลเป็นการผลิตไฟฟ้าที่ไม่ได้รับการวัดอย่างเป็นระบบ 120 kW — ซึ่งเป็นการขาดรายได้ประมาณ $52,000 ต่อปี ที่อัตราค่าไฟฟ้าพลังงานหมุนเวียนทั่วไป.

การบิดเบือนการเลื่อนเฟสจากการรบกวนของลูปกราวด์

กระแสลูปพื้นดินที่ไหลผ่านตัวนำในวงจรทุติยภูมิทำให้เกิดแรงดันไฟฟ้าตก $U_{GL}$ ซึ่งถูกเลื่อนเฟสเมื่อเทียบกับสัญญาณวัดพื้นฐาน ส่วนประกอบที่เลื่อนเฟสนี้รวมกันทางเวกเตอร์กับสัญญาณจริง ทำให้เกิดข้อผิดพลาดในการเลื่อนเฟส:

$\delta_{error} = \arctan\left(\frac{U_{GL} \times \sin\phi_{GL}}{U_{signal} + U_{GL} \times \cos\phi_{GL}}\right)$

สำหรับแรงดันไฟฟ้าลูปกราวด์ 200 mV ที่การเลื่อนเฟส 90° บนสัญญาณ 5 V:

$\delta_{error} = \arctan\left(\frac{0.2}{5}\right) ≈ 2.3°\ (138\ \text{นาทีของมุม}$

ข้อผิดพลาดในการเลื่อนเฟส 138 นาที เกินขีดจำกัดของ IEC 61869 Class 1 ที่ 40 นาที — แต่ข้อผิดพลาดอัตราส่วนจากลูปกราวด์เดียวกันอาจยังคงอยู่ภายในความทนทานของ Class 1 ทำให้ฉนวนเซ็นเซอร์ผ่านการตรวจสอบข้อผิดพลาดอัตราส่วนแต่ล้มเหลวในการจำกัดการเลื่อนเฟสด้วยปัจจัย 3.

เหตุการณ์การคายประจุบางส่วนเท็จจากสัญญาณรบกวนความถี่สูง

ระบบตรวจสอบการคายประจุบางส่วนแบบ UHF ที่เชื่อมต่อกับวงจรทุติยภูมิของฉนวนเซ็นเซอร์จะตรวจจับสัญญาณในช่วงความถี่ 300 MHz ถึง 3 GHz ฮาร์มอนิกจากการสวิตช์ของอิเล็กทรอนิกส์กำลังและผลิตภัณฑ์การผสมสัญญาณข้ามความถี่ของมันขยายตัวเข้าสู่ช่วงความถี่นี้ ก่อให้เกิดสัญญาณรบกวนที่ระบบตรวจสอบ PD ไม่สามารถแยกแยะออกจากกิจกรรมการคายประจุบางส่วนที่แท้จริงได้หากไม่มีการวิเคราะห์ระบุแหล่งกำเนิด.

ในการติดตั้งพลังงานหมุนเวียนที่มีการรบกวน UHF จากการสวิตช์ของอินเวอร์เตอร์ อัตราเหตุการณ์ PD ปลอมที่ 50 ถึง 200 เหตุการณ์ pC ที่ปรากฏต่อนาที ถูกวัดเป็นประจำบนฉนวนเซ็นเซอร์ในสภาพไดอิเล็กทริกที่สมบูรณ์แบบ — ซึ่งใช้ทรัพยากรการบำรุงรักษาและสร้างรายงานการประเมินสภาพที่แนะนำให้เปลี่ยนฉนวนสำหรับส่วนประกอบที่ไม่มีการเสื่อมสภาพจริง.

คุณจะแก้ไขปัญหาและกำจัดการรบกวนในวงจรรองอย่างเป็นระบบได้อย่างไร?

ขั้นตอนที่ 1 — กำหนดเส้นฐานรบกวนในระหว่างการผลิตเต็มรูปแบบ
ดำเนินการประเมินการรบกวนเบื้องต้นในระหว่างการผลิตเต็มกำลัง — ความเร็วลมสูงสุดหรือการแผ่รังสีแสงอาทิตย์สูงสุด — เมื่อกิจกรรมการสวิตช์ของอิเล็กทรอนิกส์กำลังและการฉีดกระแสไฟฟ้าลงดินอยู่ในระดับสูงสุด เชื่อมต่อเครื่องวิเคราะห์สเปกตรัมเข้ากับขั้วต่อเอาต์พุตทุติยภูมิของฉนวนเซ็นเซอร์ และบันทึกสเปกตรัมความถี่ทั้งหมดตั้งแต่ DC ถึง 30 MHzระบุองค์ประกอบสเปกตรัมทั้งหมดที่อยู่เหนือระดับสัญญาณรบกวนพื้นฐาน และจัดประเภทแต่ละองค์ประกอบเป็นพื้นฐาน (50/60 Hz และฮาร์มอนิกส์), ความถี่ที่เกี่ยวข้องกับการสวิตช์ (ช่วง 2 kHz ถึง 20 kHz), หรือสัญญาณรบกวนแบบแบนด์วิดท์กว้าง.

ขั้นตอนที่ 2 — วัดปริมาณการรบกวนเชิงแอมพลิจูดเปรียบเทียบกับระดับความแม่นยำ
คำนวณค่าความเพี้ยนฮาร์มอนิกทั้งหมด (THD) ของสัญญาณวงจรทุติยภูมิและแสดงเป็นเปอร์เซ็นต์ของความแรงพื้นฐาน เปรียบเทียบกับค่าความคลาดเคลื่อนของคลาสความแม่นยำ:

$\text{THD}{ผลกระทบ} = \frac{\sqrt{\sum{n=2}^{N} U_n^2}}{U_{fundamental}} \times 100$

หากผลกระทบของ THD เกิน 50% ของความทนทานต่อความผิดพลาดของอัตราส่วนชั้นความถูกต้อง การรบกวนนี้กำลังทำให้ความถูกต้องของการวัดลดลง และจำเป็นต้องกำจัด — ไม่ใช่การบรรเทา.

ขั้นตอนที่ 3 — ระบุเส้นทางการรบกวนหลัก
แยกเส้นทางรบกวนโดยการตัดการเชื่อมต่อทีละขั้นตอน:

• ถอดสายดินของสายเคเบิลรองที่ปลายด้านห้องควบคุม — หากแอมพลิจูดของสัญญาณรบกวนลดลงมากกว่า > 50% เส้นทางหลักคือลูปกราวด์ผ่านสายเคเบิล
• เปลี่ยนเส้นทางชั่วคราวของสายเคเบิลรองช่วงสั้นๆ ให้ห่างจากสายไฟฟ้าแรงดันปานกลาง — หากการรบกวนลดลงมากกว่า > 30% เส้นทางหลักคือการเชื่อมต่อแบบความจุไฟฟ้าหรือแม่เหล็กจากสายไฟฟ้าที่อยู่ติดกัน
• วัดความต่างศักย์ศักย์ไฟฟ้าของพื้นดินระหว่างฐานฉนวนของเซ็นเซอร์กับพื้นดินของห้องควบคุมในระหว่างการผลิตเต็มกำลัง — ค่าที่เกิน 1 โวลต์ ยืนยันการไหลของกระแสไฟฟ้าจากระบบกราวด์ของ VFD เป็นแหล่งกำเนิดสัญญาณรบกวนที่สำคัญ

ขั้นตอนที่ 4 — ขจัดสัญญาณรบกวนจากวงจรกราวด์
สำหรับสัญญาณรบกวนจากวงจรกราวด์ที่ตรวจพบในขั้นตอนที่ 3:

• ตรวจสอบการต่อลงดินของแผ่นป้องกันไฟฟ้าสถิตที่จุดเดียวที่ปลายด้านห้องควบคุมเท่านั้น — ทำการต่อสายดินใหม่สำหรับแผ่นป้องกันไฟฟ้าสถิตที่ต่อลงดินสองจุดที่ปลายด้านสนามให้ต่อลงดินที่ขั้วแยกเท่านั้น
• ติดตั้งหม้อแปลงแยกในวงจรทุติยภูมิที่มีความต่างศักย์ของศักย์ดินเกิน 5 โวลต์ และไม่สามารถลดได้ด้วยการปรับเปลี่ยนระบบสายดิน
• สำหรับฉนวนเซ็นเซอร์อัจฉริยะที่มีเอาต์พุตแบบดิจิทัล ให้ติดตั้งการเชื่อมต่อสื่อสารด้วยไฟเบอร์ออปติกระหว่างโมดูลอิเล็กทรอนิกส์ของฉนวนเซ็นเซอร์กับห้องควบคุม — การเชื่อมต่อด้วยไฟเบอร์ออปติกให้การแยกทางไฟฟ้าอย่างสมบูรณ์ซึ่งกำจัดเส้นทางการรบกวนจากลูปกราวด์ทั้งหมดพร้อมกัน

ขั้นตอนที่ 5 — ขจัดสัญญาณรบกวนจากการเชื่อมต่อแบบความจุไฟฟ้าและแม่เหล็ก
สำหรับการรบกวนจากการเชื่อมต่อที่ยืนยันในขั้นตอนที่ 3:

• เปลี่ยนเส้นทางสายเคเบิลรองเพื่อให้ได้ระยะห่างขั้นต่ำตามที่กำหนด IEC 61000-5-2⁵ — ห่างจากสายเคเบิล 6 kV อย่างน้อย 300 มม. โดยมีแผงกั้นโลหะที่ต่อลงดินระหว่างรางเคเบิล
• เปลี่ยนสายเคเบิลรองที่ไม่ได้มีการป้องกันเป็นสายเคเบิลที่มีการป้องกันแต่ละเส้นและมีการป้องกันโดยรวม (ISOS) — การป้องกันแต่ละเส้นให้การปฏิเสธการเชื่อมต่อแม่เหล็กความถี่สูงที่สายเคเบิลที่มีการป้องกันโดยรวมเท่านั้นไม่สามารถทำได้เหนือกว่า 1 kHz
• ติดตั้งชักโครกแบบโหมดร่วมแกนเฟอร์ไรต์บนสายเคเบิลรองที่ขั้วเอาต์พุตของฉนวนเซ็นเซอร์ — ระบุค่าความต้านทาน > 200 Ω ที่ 10 kHz เพื่อลดสัญญาณรบกวนความถี่สวิตชิ่งของ VFD โดยไม่ส่งผลกระทบต่อสัญญาณการวัดที่ 50 Hz

ขั้นตอนที่ 6 — แก้ไขปัญหาการรบกวนทางฮาร์มอนิกที่เกิดจากการสลับทิศทาง
สำหรับสัญญาณรบกวนฮาร์มอนิกจากการสวิตช์ที่นำผ่านซึ่งไม่สามารถกำจัดได้ด้วยการเปลี่ยนเส้นทางสายเคเบิล:

• ติดตั้งตัวกรองความถี่ต่ำ (low-pass filter) ที่เอาต์พุตทุติยภูมิของฉนวนเซ็นเซอร์ — ระบุความถี่ตัดที่ 500 Hz ถึง 1 kHz สำหรับการใช้งานวัดคุณภาพพลังงาน; 150 Hz สำหรับการใช้งานวัดค่าพลังงานที่เนื้อหาฮาร์มอนิกเกินฮาร์มอนิกที่ 3 ไม่จำเป็น
• ตรวจสอบว่าการแทรกตัวกรองไม่ทำให้เกิดการเลื่อนเฟสที่ 50 Hz — ระบุการเลื่อนเฟสสูงสุดไม่เกิน < 5 นาทีของมุมอาร์คที่ 50 Hz สำหรับการใช้งานในระดับการป้องกัน
• สำหรับฉนวนเซ็นเซอร์อัจฉริยะ ให้กำหนดค่าตัวกรองการประมวลผลสัญญาณดิจิทัลในโมดูลอิเล็กทรอนิกส์เพื่อปฏิเสธส่วนประกอบความถี่การสวิตช์ — ฉนวนเซ็นเซอร์ส่วนใหญ่ตามมาตรฐาน IEC 61850 มีค่าการตั้งค่าตัวกรองป้องกันการเกิดสัญญาณปลอมที่สามารถปรับแต่งได้ ซึ่งสามารถปรับให้เหมาะสมกับสเปกตรัมการรบกวนเฉพาะของการติดตั้ง

ขั้นตอนที่ 7 — ตรวจสอบความถูกต้องของการกำจัดเหตุการณ์ PD ที่ไม่ถูกต้อง
หลังจากดำเนินการขั้นตอนการกำจัดสัญญาณรบกวนเสร็จสิ้นแล้ว ให้เชื่อมต่อระบบตรวจสอบการปลดประจุบางส่วนแบบ UHF อีกครั้ง และวัดอัตราการเกิดเหตุการณ์ PD ที่ปรากฏในสภาวะการผลิตเต็มกำลัง เปรียบเทียบกับค่าพื้นฐานก่อนการดำเนินการกำจัดสัญญาณรบกวน หากประสบความสำเร็จในการกำจัดสัญญาณรบกวน จะสามารถลดเหตุการณ์ PD ปลอมให้เหลือน้อยกว่า 5 เหตุการณ์ต่อนาที ซึ่งถือเป็นเกณฑ์ต่ำสุดที่สามารถแยกแยะสัญญาณการเสื่อมสภาพของฉนวนที่แท้จริงออกจากสัญญาณรบกวนตกค้างได้อย่างน่าเชื่อถือ.

ขั้นตอนที่ 8 — ดำเนินการตรวจสอบความถูกต้องหลังการแทรกแซง
ดำเนินการสอบเทียบค่าความผิดพลาดของอัตราส่วนสามจุดและการเลื่อนเฟสอย่างสมบูรณ์ตามมาตรฐาน IEC 61869-11 หลังจากที่ได้ดำเนินการมาตรการกำจัดสัญญาณรบกวนทั้งหมดแล้ว ในระหว่างการผลิตเต็มรูปแบบ การสอบเทียบหลังการแก้ไขนี้เป็นการยืนยันความถูกต้องที่แท้จริงของระบบฉนวนเซ็นเซอร์ภายใต้สภาวะรบกวนขณะปฏิบัติงาน ซึ่งเป็นผลการสอบเทียบเดียวที่มีความหมายสำหรับการติดตั้งพลังงานหมุนเวียนที่สัญญาณรบกวนขึ้นอยู่กับการผลิต.

ขั้นตอนที่ 9 — บันทึกแหล่งที่มาของการรบกวนและมาตรการลดผลกระทบ
บันทึกการวิเคราะห์ลักษณะการรบกวนอย่างครบถ้วน — ผลการวิเคราะห์สเปกตรัม, เส้นทางที่ตรวจพบ, ค่าความแรงที่วัดได้, และมาตรการบรรเทาผลกระทบทั้งหมดที่ได้ดำเนินการ — ในบันทึกทรัพย์สินของฉนวนเซ็นเซอร์ เอกสารนี้มีความสำคัญอย่างยิ่งสำหรับ:

• บุคลากรฝ่ายบำรุงรักษาในอนาคตที่สังเกตเห็นความผิดปกติในการวัดและจำเป็นต้องแยกแยะสัญญาณรบกวนใหม่จากแหล่งที่เคยได้รับการระบุและแก้ไขแล้ว
• การตอบสนองการตรวจสอบการวัดรายได้ที่ต้องการการสาธิตความสมบูรณ์ของระบบการวัดภายใต้เงื่อนไขการดำเนินงาน
• การเรียกร้องการรับประกันและการรับประกันประสิทธิภาพที่ความแม่นยำในการวัดเป็นข้อกำหนดในสัญญา

สรุป

การรบกวนในวงจรทุติยภูมิในการติดตั้งฉนวนเซ็นเซอร์แรงดันปานกลางในพลังงานหมุนเวียนถูกซ่อนโดยการออกแบบ — ความกว้างของคลื่นอยู่ในช่วงความทนทานของคลาสความแม่นยำ ความไม่ต่อเนื่องของมันทำให้การตรวจจับการสอบเทียบเป็นระยะล้มเหลว และความถี่ของมันทับซ้อนกับสัญญาณการวัดที่มันทำให้เสียหาย กลไกการรบกวนที่เป็นเอกลักษณ์ของพลังงานหมุนเวียน — การสลับฮาร์มอนิกส์ของอิเล็กทรอนิกส์กำลัง, การฉีดกระแสกราวด์ของ VFD, การสั่นพ้องของเครือข่ายการเก็บรวบรวม, และการเชื่อมต่อรั่วของกระแสตรง — ต้องการวิธีการแก้ไขปัญหาที่การวินิจฉัยสถานีไฟฟ้าแบบดั้งเดิมไม่ได้รวมไว้โปรโตคอลเก้าขั้นตอนในคู่มือนี้ — การวิเคราะห์สเปกตรัมเป็นพื้นฐาน, การแยกเส้นทาง, การกำจัดลูปกราวด์, การลดการเชื่อมต่อ, การกรองการรบกวนที่นำพา, และการตรวจสอบความถูกต้องหลังการแทรกแซง — แก้ไขแต่ละกลไกที่ต้นเหตุแทนที่จะปกปิดอาการ ในระบบพลังงานหมุนเวียนที่ความแม่นยำในการวัดเป็นทั้งรายได้, การป้องกัน, และความรับผิดชอบด้านความน่าเชื่อถือ การกำจัดสัญญาณรบกวนในวงจรรองไม่ใช่การบำรุงรักษาที่เลือกได้ แต่เป็นพื้นฐานที่ทุกการตัดสินใจที่ขับเคลื่อนด้วยข้อมูลในการติดตั้งต้องพึ่งพา.

คำถามที่พบบ่อยเกี่ยวกับการรบกวนวงจรรองในระบบฉนวนเซ็นเซอร์

1. การแตกตัวทางไดอิเล็กทริกแบบเฉพาะที่ของส่วนเล็ก ๆ ของระบบฉนวนไฟฟ้าที่เป็นของแข็งหรือของเหลวภายใต้ความเครียดแรงดันไฟฟ้าสูง. ↩

2. มาตรฐานสากลที่กำหนดข้อกำหนดทั่วไปและระดับความถูกต้องสำหรับหม้อแปลงเครื่องมือและฉนวนเซ็นเซอร์ที่ผลิตใหม่. ↩

3. การถ่ายโอนพลังงานไฟฟ้าผ่านเครือข่ายที่แยกจากกันผ่านตัวกลางไดอิเล็กทริกเนื่องจากกระแสไฟฟ้าที่เกิดจากการเคลื่อนที่ของประจุไฟฟ้าที่เกิดจากสนามไฟฟ้าที่เปลี่ยนแปลง. ↩

4. ประเภทของตัวควบคุมมอเตอร์ที่ขับเคลื่อนมอเตอร์ไฟฟ้าโดยการปรับความถี่และแรงดันไฟฟ้าที่จ่ายให้ มักจะสร้างฮาร์มอนิกจากการสลับความถี่สูง. ↩

5. รายงานทางเทคนิคที่ให้แนวทางสำหรับการติดตั้งและลดผลกระทบของระบบสายดินและสายเคเบิลเพื่อให้มั่นใจถึงความเข้ากันได้ทางแม่เหล็กไฟฟ้า. ↩