Se ti sei mai chiesto perché due piccoli-localizzatori di guasti di messa a terra sembrano identici all'esterno ma differiscono di un fattore due nel prezzo, la risposta è solitamente nascosta nel front-end analogico. I CT, il convertitore analogico-a-digitale, l'orologio che sincronizza tutto-è lì che vivono il costo reale e le prestazioni reali. In un sistema con un neutro senza messa a terra o con messa a terra risonante-, la corrente di guasto sull'alimentatore difettoso è notevolmente piccola. Pochi amp in condizioni normali e quando la resistenza al guasto è elevata può scendere a decine di milliampere. A quel livello, il dispositivo non si limita a misurare un segnale; sta cercando di far uscire un sussurro da una stanza rumorosa. E la qualità di tale estrazione dipende interamente dalla precisione del campionamento.
La prima cosa da capire è cosa stai effettivamente cercando di catturare. Quando si verifica un guasto di tipo-fase-a-terra, la corrente transitoria a sequenza zero-è l'impronta digitale più utile. Si alza bruscamente, oscilla per alcuni millisecondi e poi si stabilizza in uno stato stazionario molto più piccolo. La frequenza di oscillazione è tipicamente compresa tra diverse centinaia di hertz e alcuni kilohertz. Questa esplosione transitoria è il punto in cui l'alimentatore difettoso si separa da quelli sani. Se la frequenza di campionamento è troppo bassa, non vedrai il picco. Non vedi lo squillo. Ottieni una versione attenuata-che assomiglia molto a ciò che vedono gli alimentatori sani. In una rete da 10 kV con cinque alimentazioni, ad esempio, quando la resistenza di terra raggiunge 1 kΩ, è necessaria una frequenza di campionamento di almeno 6 kHz per mantenere l'errore di registrazione transitoria al di sotto del 10%. Scendendo al di sotto di questo valore, la forma d'onda che stai analizzando non sarà più la forma d'onda che si è effettivamente verificata.
L’accuratezza dell’ampiezza è il prossimo ostacolo. La maggior parte dei trasformatori di corrente a sequenza zero- sono progettati per essere precisi alla corrente nominale, che potrebbe essere pari o superiore a 5 A. Ma a 0,5 A, molti di essi presentano errori di rapporto dal 20% all'80% ed errori di fase da 10 gradi a 50 gradi. Non è una deviazione minore. Se il tuo metodo di selezione confronta l'ampiezza delle correnti di sequenza zero-tra gli alimentatori, un errore del 20% può facilmente ribaltare la classifica. L'alimentatore che dovrebbe essere contrassegnato come difettoso improvvisamente sembra sano e un alimentatore sano si prende la colpa. Anche se il CT è perfetto, l'ADC presenta i propri problemi. Un convertitore a 12-bit con una scalatura di ingresso mal progettata può perdere i dettagli di bassa ampiezza. Il rumore di quantizzazione può seppellire proprio il segnale necessario quando la resistenza ai guasti è elevata.
La precisione della fase è altrettanto importante e spesso viene trascurata. Molti algoritmi si basano sul fatto che la corrente a sequenza zero-dell'alimentatore difettoso è più o meno in fase opposta a quella dell'alimentatore sano. Teoricamente, questa è una differenza di 180 gradi. Ma se il tuo CT introduce uno sfasamento di 15 gradi e il tuo orologio ADC aggiunge altri 5 gradi, hai compresso quella distinzione. Ora una mangiatoia sana e una mangiatoia difettosa potrebbero differire solo di 140 gradi o 150 gradi, il che è molto più difficile da discriminare, soprattutto quando si hanno più mangiatoie con lunghezze e profili di carico simili. Il problema peggiora nelle sottostazioni digitali, dove la corrente a sequenza zero viene sintetizzata da tre correnti di fase separate. Qualsiasi discrepanza nella precisione o nella sincronizzazione di questi tre canali si propaga direttamente nel valore della sequenza zero. Abbiamo riscontrato casi in cui una mancata corrispondenza di fase di 2 gradi tra le fasi ha creato un errore del 15% nella-corrente di sequenza zero sintetizzata- sufficiente a confondere la logica di selezione.
Poi c'è la frequenza di campionamento e la sincronizzazione. Per i metodi basati sui transitori-, il criterio di Nyquist è solo il punto di partenza. Vuoi abbastanza punti per ciclo per catturare la forma del transitorio, non solo la sua esistenza. Se la frequenza transitoria dominante è 1,5 kHz, una frequenza di campionamento di 4 kHz fornisce meno di tre punti per ciclo. Si tratta di un valore pericolosamente vicino al limite e qualsiasi filtro anti-aliasing con una leggera attenuazione-attenuerà proprio le frequenze che portano la firma dell'errore. Frequenze di campionamento più elevate aiutano, ma richiedono anche più potenza di elaborazione e generano più dati. In un sistema multi-feeder, la sincronizzazione tra i canali diventa fondamentale. Uno sfasamento temporale di pochi microsecondi tra i canali si traduce in un errore di fase. Tale errore di fase può simulare una caratteristica di guasto reale, innescando una falsa selezione o facendo mancare un guasto autentico.
Cosa significa questo quando si sceglie un dispositivo? Ciò significa che non puoi considerare l'accuratezza del campionamento come una specifica secondaria. Non è qualcosa da scambiare con un prezzo inferiore o con un involucro più piccolo. L'algoritmo-che sia basato su wavelet-, sulla correlazione-o qualcos'altro-può funzionare solo con i dati che riceve. Se i dati vengono distorti, nessun calcolo intelligente potrà recuperare la verità. Quando si valutano i localizzatori di guasti per i mercati di esportazione, chiedere informazioni sulla classe di precisione del TA a correnti basse, non solo alla corrente nominale. Chiedi informazioni sulla risoluzione dell'ADC e sulla frequenza di campionamento effettiva per canale. Chiedi informazioni sulla sincronizzazione da canale-a-canale. Un dispositivo con una precisione di corrente dello 0,5% e un campionamento a 10 kHz supererà le prestazioni di un'unità più economica con una precisione del 2% e un campionamento a 4 kHz praticamente in ogni scenario reale-del mondo, in particolare nei sistemi con messa a terra ad alta-resistenza o cavi lunghi dove il segnale di guasto è più debole.
Alla fine, l’accuratezza del campionamento è il fondamento. Se lo fai bene, la selezione funziona in modo affidabile. Sbagli e stai installando un dispositivo che sembra buono sulla carta ma fallisce quando conta di più.
