تطبيق المكونات التماثلية في أجهزة التقادم الحالية

مقدمة

ويجب أن تجابه نظم الطاقة الكهربائية الحديثة مستويات تخلفها باستمرار عن الركب، نتيجة لانتشار الجيل الموزع، وترابط الشبكات الكبيرة، وارتفاع القدرة على إحداث الأخطاء من المحولات، وأجهزة الحد من الفشل الحالية ضرورية لحماية المعدات والحفاظ على الاستقرار وضمان سلامة الموظفين، ومن بين العناصر التحليلية العديدة التي يستخدمها مهندسو الأدوات في تصميم وتشغيل هذه الأجهزة، تبرز عناصر المقاييس التماثلية كمفهوم أساسي، متطور على مدى قرن.

أساسيات المكونات المتماثلة

Origin and Purpose

وقد استحدث تشارلز ليغيرد طريقة المكوِّنات المتوازية في عام 1918، ثم صُنِّفت لاحقاً من قبل آخرين مثل C.L. Fortescue، الذين نشروا ورقة نصف سنوية في عام 1918، وتحلل هذه الطريقة مجموعة من ثلاثة مكوِّنات غير متوازنة (المتطوِّرات أو التيارات) إلى ثلاث مجموعات متوازنة: مجموعة التعاقب الإيجابي (المواضيعة، مع التناوب التدريجي ألف - باء - جيم)،

مؤسسة رياضيات

ويمكن تمثيل أي نظام غير متوازن من ثلاث مراحل كمجموع عناصره المتعاقبة باستخدام مصفوفة التحول، والعنصر الصفري هو ناقل واحد تتقاسمه جميع المراحل، في حين أن التسلسلات الإيجابية والسلبية تتضمن ثلاثة ناقلات لكل منها تغيرات تدريجية تبلغ 120 درجة، وتكمن القوة الرئيسية للعناصر المتكافئة في إزالة تواتر النظام: في ظل ظروف متوازنة لا تظهر إلا علاقات إيجابية من النوع.

تطبيق نظام الطاقة

EIEineers use symmetrical components to calculate fault currents, design protection schemes, and set relay thresholds. For example, the zero-sequence impedance network differs significantly from the positive-sequence network due to grounding, transformer connections, and line formation. By analyzing each sequence network, protection engineers can accurately predict fault currents for any unmetrics condition, which is essential for

الأنواع الافتراضية ومكوناتها

التخلف عن الدفع من خط إلى آخر

إن أخطاء الغازات العنيفة هي أكثر أنواع نظم الطاقة شيوعاً، فهي تشمل موصلاً واحداً للمرحلة يتواصل مع الأرض أو محايدة مبرّرة، وفي هذه الأخطاء، توجد كل ما هو إيجابي وسلبي وذي أثر صفري، والعنصر الذي لا يتكرر على وجه الخصوص كبير لأن الخطأ الذي يحدث حالياً يعود عبر الطريق الأرضي، ويمكن للمحدّدين الحاليين الذين يعتمدون على كشف الترددات الصفرية أن يحددوا بسرعة أخطاء الغازات التي لا تتجاوز الحدود الحالية.

الخزنات من خط إلى خط لاين (LL)

وتحدث أخطاء في القانون عندما تصل مرحلتان إلى مستوى الاتصال، وتنتج هذه الأخطاء تيارات سلبية تنجم عن عدم حدوث أي تيار (ما لم يكن هناك مسار أرضي) ويعد الكشف عن عناصر التعاقب السلبي وسيلة موثوقة لتحديد أخطاء القانون المحلي حتى عندما لا تزال هناك آثار سلبية، ويستخدم عادة التواتر المفرط في التكرار لهذا الغرض.

إخفاقات خطية إلى أرضية مزدوجة

وتشمل أخطاء الـ LLG مرحلتين تتصلان ببعضهما البعض والأرض، وتنتج كل من عنصري الآثار السلبية واللاصفية، وتساعد الضخامة النسبية على التمييز بين أخطاء الـ LLG من أخطاء SLG، وفي بعض مخططات الحماية، يوفر حجم عنصر عدم التعاقب مقارنة بعنصر الآثار السلبية تصنيفاً للأخطاء بالنسبة لنظم مراقبة حركة تحرير الكونغو.

ثلاثة - قوارب

فالأخطاء الثلاثة المتباينة نادرة ولكنها تسبب أعلى التيارات الخاطئة، حيث أن جميع المراحل الثلاث تتأثر بنفس القدر، لا توجد سوى عناصر إيجابية في التعاقب؛ ولا توجد تسلسلات سلبية ولا تسلسل نظريا، وهذا التوقيع الفريد يعني أن الحد من الأخطاء يجب أن يميز ثلاثة مراحل عن الحمولات الزائدة المتوازنة.

دور المكونات المتماثلة في أجهزة الحد من التخلف

الكشف والتصنيف

فالحديات الحالية الافتراضية تتطلب الكشف السريع والدقيق عن النشأة الخاطئة، فالطرق التقليدية تعتمد على العتبات المفرطة، ولكن هذه الطرق قد لا تميز بين الأخطاء وخطائب الشحن الكبيرة، كما أن تحليل العناصر المتماثلة يوفر نهجا أكثر انتقائية، وقد تكون تيارات التعاقب السلبي وغير المستقرة، أثناء العمليات المتوازنة العادية، غير مهمة، وعندما تحدث أخطاء، فإن هذه المكونات المتعاقبة تزيد بدرجة كبيرة على العتبات المحددة مسبقا، مما يساعد على كشف الأخطاء في عدد قليل من العناصر.

التمييز حسب النوع الافتراضي لمكافحة العنف ضد المرأة

وقد تتطلب أنواع مختلفة من الأخطاء استراتيجيات تقييدية مختلفة، فعلى سبيل المثال، قد يحتاج جهاز التحكم إلى الحد الأقصى للخطأ الذي يحدثه هذا النوع من التجاوزات إلى أن يخفف بسرعة أكبر من أخطاء الفريق العامل المعني بغسل الأموال مقابل أخطاء الليزر، ومن خلال رصد نسبة عدم التواتر إلى تيارات التعاقب السلبية، يمكن أن يحدد نوع الخطأ وأن يعدل الإجراءات التقييدية وفقا لذلك.

العناصر المباشرة والمحاولة السريعة

In cycleed or meshed networks, knowing whether the fault is forward or behind the limiter is critical. Sequence components are essential for directional protection. Negative- and zero-sequence directional elements use the phase angle between the sequence current and sequence voltage to determine fault direction. This allows FCLDs to operate only for faults on the protected segment, avoiding unnecessary coordination issues. More information on directional protection fundamentals can be found at [1]

أنواع أجهزة التقادم الحالية وكيفية استخدامها للمكونات المتماثلة

خاملات التخريب الحالية

وتستغل القوى العاملة في القطاع الخاص الانتقال بين الدول التي تجتاز عمليات السطو والعصيان، وفي الظروف العادية، تكون مقاومة شبه صفرية، وفي حالة حدوث خطأ، تتجاوز الكثافة الحالية التيار الحرج، مما يتسبب في أن يُحدث الموصل الخارق للمضغ ويُدخل مقاومة تحد من حجم الخطأ، وكثيرا ما يستخدم نظام الرقابة على الكوادر الخفية مكونات غير متماثلة لكشف الدافع.

شاحنات الخزنة الحالية التابعة للدولة الصلبة

وتستخدم وحدات الطاقة الكهربائية السائلة (مثلاً، مركبات الإيغ بي تي، مركبات ثلاثية النيتروجين، مركبات ثلاثية النيتروجين) لإدخال اللوم أو تبديل المسار الحالي، ويمكن لهذه الأجهزة أن تستجيب في حدود زمنية من الدورات الفرعية، ويُدرج تحليل العناصر اللامتكافئة في خوارزميات التحكم لتصنيف الخطأ وتحديد الانحرافات الضرورية، مثلاً، بالنسبة لمراحل الاختلال من خط إلى آخر.

الشاحنات الحالية

وتجمع هذه المراكز بين مفاتيح التبديل الميكانيكية والعناصر الإلكترونية أو المقاومة للكهرباء لتحقيق خسائر منخفضة في الدول ثابتة والحد السريع، ويحمل التحول الميكانيكي الطارئ العادي؛ وعند كشف الأخطاء، يفتح التبديل ويحوّل التيار إلى عجز محدود، وتوفر المكونات اللامتكافئة القدرة الانتقائية اللازمة لتحديد متى يفتح التحول الميكانيكي وكيفية تحديد حجم التخلف السلبي المقيد.

القيد الحالي المزدوج

وتستخدم هذه الأجهزة نواة حديدية قابلة للاشتعال أو مفاعل سلسلة مجهزة بريح التحكم، وفي حالة حدوث خطأ، فإن البيوت القاعدية أو تغيرات الارتداد، ويمكن لنظام الرقابة الذي يدفع التيار المشبع أن يستخدم قياسات المكونات المتوازية لتعديل المستوى المقيد بصورة دينامية، مما يسمح بالحد من التكييف: بالنسبة للتيارات العالية الغل (ثلاث مراحل)، يمكن أن يشبع المقيد بالكامل؛ بالنسبة للأخطاء الأقل وإن كانت غير متوازنة.

مزايا تطبيق المكونات المتماثلة في المناطق النامية غير الساحلية

تعزيز الانتقائية والتنسيق

ويسمح استخدام عناصر التسلسل لمهندسي الحماية بتحديد عتبات مختلفة لأنواع مختلفة من الأخطاء، مما يقلل من خطر الحد غير الضروري أثناء عملية تحريك المحولات أو بدء تشغيل السيارات التي تنتج تيارات مؤقتة لا تتكرر، ويصبح التنسيق السليم بين العشائر الميدانية والتقاليد الواقية القائمة ممكنا لأن القوات الديمقراطية لتحرير رواندا لن تعمل على تحميل مبالغ متوازنة تتجاوز حجم الشحن ولكنها أقل من مستوى الخطأ.

أسرع عملية Cycle

ويمكن تحقيق الكشف عن عنصر التعاقب في جزء من دورة باستخدام التجهيز الرقمي، ويبدو أن عنصري التعاقب السلبي والصف الصفري يقتربان من البدء في ارتكاب الأخطاء، مما يتيح للمراكز الميدانية للأخشاب المدارية أن تبدأ في الحد من الوضع قبل بلوغ الذروة الأولى، مما يقلل من حدة التخلف الشديد الذي يحدثه ذلك، ويحمي أجهزة الكسر الحرارية والمحولين من القوى الكهروميكانيكية المدمرة.

تحسين استقرار النظام

ومن خلال الحد من التيارات الخاطئة والحفاظ على التطاير في المراحل الصحية، تساعد العادات المحلية ذات الرقابة المتوازية القائمة على العناصر على الحفاظ على التزامن في المولدات الكهربائية ومنع انهيار الفولطية، ويفيد عنصر الآثار السلبية بشكل خاص في كشف الأخطاء غير المتوازنة التي يمكن أن تسبب تدفئة المولدات الكهربائية؛ ويحمي الحد من هذه التيارات الآلات الدوارة.

مصدر البيانات المتعلقة بالتحليل بعد انتهاء الخدمة

(ج) تُسجل أجهزة التحكم الرقمية الحديثة في القوات المسلحة للتحرير المفاجئة المفاجئة المحتوية على عناصر متتالية، وهذه البيانات لا تقدر بثمن بالنسبة لمناسبات نظام التحليل، والتحقق من أوضاع الحماية، وتحسين نظام التخطيط.() وتُقدِّم منشورات المعهد أمثلة واسعة النطاق على هذه التطبيقات (انظر ]IEE Xplore for symmetrical component analysis papers).

التحديات والنظر في المسألة

Accuracy Under Transient conditions

وخلال فترة التبديل المبكر للخطأ، يمكن أن تُنَفَّذ عناصر التسلسل بسبب الترددات التي تُقابلها البلدان النامية وغير المالية، إذ يلزم استخدام تقنيات التصوير وتجهيز الإشارات الرقمية لاستخراج عناصر موثوقة ذات تردد أساسي، ويستخدم العديد من متحكمي الرابطة في أربع عمليات تحويل منفصلة أو أقل مواضع للكشف عن التصاميم الإيجابية والسلبية والموثوقية.

أثر التوليد المتعمد

فالموارد التي تستخدم في استخدام اللافقاريات مثل الرياح والشمس يمكن أن تشوه التوقيعات الحالية، وكثيرا ما تكون مساهماتها غير محدودة وغير متزامنة، ويصبح تحليل عنصر التكافؤ معقدا لأن المحافر لا يمكن أن يحقن إلا آثارا إيجابية، أو قد يوقفوا تيارات الآثار السلبية تبعا لاستراتيجية المراقبة التي يتبعونها، ويجب أن تتكيف الخوارزمات التي تستخدمها القوات الديمقراطية لتحرير رواندا مع هذه الظروف، مع استخدام معايير إضافية مثل هذه التغيرات.

التكلفة والتعقيد

ويضيف تطبيق تحليل كامل للعناصر المتوازية في جهاز مراقبة في منطقة التجارة الحرة العالمية إلى التعقيدات الحسابية ومتطلبات الاستشعار، إذ يلزم إجراء ثلاث مراحل من التطاير والقياسات الحالية، ويجب على المراقب أن يتعامل مع التحول بسرعة، غير أن انخفاض تكاليف أجهزة تجهيز الإشارات الرقمية والمجسات البصرية يجعل هذه التنفيذات قابلة للتطبيقات على مستوى البث من الناحية الاقتصادية، أما بالنسبة للأجهزة التي تستخدم مستويات التوزيع، فإن الأساليب المبسطة التي لا تستخدم سوى الكشف عن التكاليف غير الفعالة.

الاتجاهات المستقبلية والتوجيهات البحثية

التكامل مع نظم الحماية في منطقة أفريقيا الوسطى

ومع انتقال المرافق إلى الشبكات الذكية والرصد في المناطق الواسعة، ستصبح العُشَر في المناطق الخالية من الأسلحة الصغيرة جزءاً من خطط الحماية الموحدة، ويمكن تقاسم بيانات العناصر المتوازية من وحدات القياس التدريجي عبر المراكز الفرعية لتنسيق العُلَى المتعددة في المناطق الخالية من الأسلحة الكيميائية ومنع حدوث أخطاء في التكرار.() وتدعم IEC 61850 المعياري التواصل مع عناصر التكامل المتعاقبة،

تعليم الآلات للتصنيف الافتراضي

ويستكشف الباحثون خوارزميات التعلم الآلاتي لتصنيف أنواع الخطأ مباشرة من العينات الحالية الخام، ويمكن أن يحلوا محل تحليل العناصر المتوازية التقليدية، غير أن قابلية تفسير المكونات المتوازية لا تزال ميزة قوية بالنسبة لمهندسي الحماية، وقد تنشأ نُهج هجينة تستخدم التعلم الآلي للتحقق من العتبات المتعاقبة.

التخلف الحالي

ومع رصد العناصر المتوازية في الوقت الحقيقي، يمكن أن تعدل العيوب غير المتوازنة التي تعاني منها البلدان النامية غير الساحلية عدم قدرتها على التكيف على أساس طبيعة الخطأ وشرط الشبكة، مثلا، قد يُدخل الحد، أثناء وجود خطأ غير متوازن متدني الحد، عجزا معتدلا لتفادي تدهور نوعية الطاقة غير الضرورية، وتعتمد هذه الرقابة التكييفية اعتمادا كبيرا على تقدير عنصر التسلسل الدقيق.

خاتمة

وتظل المكونات المتماثلة حجر الزاوية في حماية نظام الطاقة، وقد ثبت أن تطبيقها في أجهزة التقادم الحالية غير ضرورية، إذ إن عناصر الاكتشاف والتصنيف السريعين للأخطاء، تساعد على الحد من التواريخ التي تصيب المناطق النامية غير الساحلية، مع الحفاظ على استقرار النظام، فإن مجموعة تكنولوجيات القدرة على إحداث تآزر، ودرجة تآزر، ودرجة مغناطيسية، ودرجة مغناطيسية، تتحول إلى أفضل من حيث دقتها في تحليل العناصر الأساسية.