Forbedring af sensornøjagtighed for at forhindre overbelastning af elnettet

Elektriske fysikere fra det tjekkiske tekniske universitet har leveret yderligere beviser for, at nye strømsensorer introducerer fejl, når de vurderer strøm gennem jernledere. Det er afgørende at rette op på denne fejl i de nye sensorer, så operatører af det elektriske net kan reagere korrekt på trusler mod systemet. Forskerne viser, hvordan en forskel i en leders magnetiske permeabilitet, graden af ​​materialets magnetiseringsrespons i et magnetfelt, påvirker præcisionen af ​​nye sensorer. De giver også anbefalinger til forbedring af sensorens nøjagtighed. Resultaterne offentliggøres i denne uge i AIP fremskridt .

Med tilføjelsen af ​​nye vedvarende energikilder og smarte hjem, der kræver mere information, elnettet bliver mere komplekst. Forfatteren Pavel Ripka sagde, "Hvis du har [et] gitter på kanten af ​​kapaciteten, du skal være omhyggelig med at overvåge alle transienter (strømstød)." Overspændinger er overbelastninger eller fejl i systemet, som kan være forårsaget af noget så simpelt som en ødelagt elledning, eller mere dramatiske begivenheder som lynnedslag eller geomagnetiske storme.

Ripka forklarede vigtigheden af ​​at overvåge elektriske strømme:"Hver dag får du mange af disse små hændelser (overspændinger) inden for et stort elnet, og nogle gange er det svært at fortolke dem. Hvis det er noget virkelig alvorligt, du bør slukke for dele af nettet for at forhindre katastrofale skader, men hvis det er en kort forbigående, som vil afslutte hurtigt, er der ingen grund til at afbryde nettet. Det er en risikabel forretning at skelne mellem disse begivenheder, For hvis du undervurderer faren, kan dele af distributionsinstallationerne blive beskadiget og forårsage alvorlige strømafbrydelser. Men hvis du overvurderer og afbryder forbindelsen, det er et problem, fordi det er ret kompliceret at forbinde disse net sammen igen, " han sagde.

For at imødegå den stigende kompleksitet af net- og strømafbrydelsestruslerne, der har været en stigning i brugen af ​​jordstrømssensorer i de seneste par år. Nye ågløse strømsensorer er populære på grund af deres lave omkostninger og kompakte størrelse. Disse sensorer er gode til at vurdere strømme i ikke-magnetiske ledere som kobber og aluminium. Imidlertid, jordledere er normalt jern på grund af dets mekaniske styrke, og jern har en høj magnetisk permeabilitet.

At bruge disse nye sensorer til at måle jordstrømme, når jern er til stede, er lidt som at bruge et termometer til at vurdere, om varmen skal tændes, uden hensyntagen til, hvor præcist termometeret er placeret. I nærheden af ​​en dør eller et vindue, termometrets aflæsning kan påvirkes anderledes end andre steder. På samme måde, denne undersøgelse har vist, at hvis en leders magnetiske permeabilitet ikke tages i betragtning, forvrider nøjagtigheden af ​​en aflæsning med en ågfri sensor.

Ripka og hans team matchede eksperimentelle målinger med teoretiske simuleringer for at fremhæve forskellen i ågløse sensoraflæsninger mellem ikke-magnetiske og magnetiske ledere.

"Vi kan vise, hvordan man designer (ågløse) strømsensorer, så de ikke er så modtagelige for denne type fejl, " sagde Ripka. "[Denne undersøgelse er] blot en lille påmindelse om at få [ingeniører] til at designe sensorer sikkert."

For yderligere at bevise pointen, Ripkas gruppe begynder at tage langtidsmålinger på kraftværker, sammenligne resultater med kommercielle ukalibrerede sensorer. I fremtiden, Ripka forestiller sig at samarbejde med geofysikere for at korrelere jordstrømme og geomagnetisk aktivitet, for bedre at forstå, hvordan disse strømme er fordelt i jorden og endda forudsige fremtidige forstyrrelser af nettet.