نقش اجزای توالی در ثبات سیستم قدرت و حفاظت

شبکه های الکتریکی مدرن باید برق را با قابلیت اطمینان نزدیک به کامل تحویل دهند، اما با چالش های ثابت از خطا، بارهای نامتعادل و اختلالات ناگهانی مواجه می شوند تا سیستم را پایدار نگه دارند، مهندسان به یک ابزار تحلیلی قدرتمند متکی هستند: اجزای متقارن، با شکستن ولتاژ های نامتعادل و جریان به سه توالی متمایز - مثبت، منفی و صفر - می توانند مشکلات طراحی را مشخص کنند، و جلوگیری از درک عناصر ضروری است.

سیستم قدرت Symmetry و نیاز به تجزیه و تحلیل Sequence

در یک سیستم قدرت ایده آل، سه مرحله کاملا متعادل هستند: هر موج ولتاژ دارای همان اندازه است و هر کدام دقیقاً 120 درجه از دو دیگر تحت شرایط متعادل تغییر می کند، تجزیه و تحلیل ساده با استفاده از معادل تک فاز است.

  • [[ویرایش] [۱] [۱۰] [۱] [۱۰] [۱] [۳] [۳] [۳] [۳] [۳] [۳] [۳] [۳] [۳] [۳] [۳] [۳] [۳] [۳] [۳] [۳] [۳] [۳] [۳] [۳] [۳] [۳] [۳] [۳] [۳] [۳] [۳] [۳] [۳] [۳] [۳] [۳] [۳] [۳] [۳] [۳] [۳] [۳] [۳] [۳] [۳] [۳] [۳] [۳] [۳] [۳] [۳] [۳] [۳] [۳] [۳] [۳] [۳] [۳] [۳] [۳] [۳] [۳] [۳] [۳] [۳] [۳] [۳] [۳] [۳] [۳] [۳] [۳] [۳] [۳] [۳] [۳] [۳] [۳] [۳] [۳] [۳] [۳] [۳]
  • [۱] [۱۰] خطای نامتقارن [۱۰]؛ مانند خطاهای خط به پیش یا خط به خط
  • (فَلَهُمَهُمَهُوا بِنْهُمَهُمَهُمَهُوا مِنَهُوا مِنَهُوا بِهُمَهُمَهُمْهُمَهُمَهُمَهُمَهُوا مِهُمَهُمَهُوا مِنَهُمَهُوا مِنْهُمْهُوا مِنْهُوا مِنْهُوا مِنْهُمَهُمَهُمْهُمْهُمْهُوَهُمْهُوَهُمَهُمَهُوا مَهُمَهُوا مَهُمَهُمَهُمْهُمَهُوا مَهُمَهُمَهُمَهُوَهُمَهُوَهُوَهُمَهُوَهُوَهُوا مَه
  • [[۱] [۱۰] [۱] [۱۰] [۱] [۱]] یا بانک های خازن [۱۰]

هنگامی که عدم تعادل رخ می دهد، تجزیه و تحلیل ساده در فاز شکست می یابد زیرا مراحل دیگر مستقل نیستند.این جایی است که اجزای متقارن در آن قرار می گیرند.این روش، اولین بار توسط چارلز لاکسکو در سال 1918 پیشنهاد شده است، مجموعه ای از سه شکاف نامتعادل را به سه مجموعه متعادل تبدیل می کند: مثبت، منفی، و صفر، این ترکیبات را به طور کامل تجزیه و تحلیل می کند.

تحول فورتسکو در یک نوت بوک

از نظر ریاضی، هر مجموعه ای از ولتاژ سه فاز یا جریان ها را می توان به عنوان:

  • [FLT 1] [FLT: 3] سه تن از اندازه مساوی، 120 درجه جدا، چرخش در همان جهت به عنوان سیستم اصلی (A-B-C).
  • [[۱] [۱۰] [۱] [۱۰] [۱] [۱۰] [۱]] [۱۰] [۱] [۱] [۱۰]] [۱]] [۱] [۱۰] [۱]] [۱]] [۱۰] [۱] [۱]] [۱]] [۱] [۱]] [۱] [۱] [۱] [۱] [۱] [۱] [۱]] [۱] [۳] [۳] [۳] [۳] [۳] [۱] [۳] [۳] [۳] [۱] [۳] [۱] [۱] [۳]]]]] [۱]]]]] [۳] [۳] [۳] [۳] [۳] [۳] [۳] [۳] [۳] [۳] [۳] [۳] [۳] [۳] [۳] [۳] [۳] [۳] [۳] [۳] [۳] [۳] [۳] [۳] [۳] [۳] [۳] [۳] [۳] [۳] [۳] [۳] [۳] [۳] [
  • [[۱] [۱۰] [۱۰] [۱۰] [۱۰] [۱]]: سه تن از پیروان با تغییر فاز صفر (همه در مرحله)، اجزایی را که از طریق زمین یا مسیر خنثی جریان می یابند، نشان می دهند.

با استفاده از ماتریس تحول، مهندسان می توانند این اجزا را از مقادیر مرحله اندازه گیری شده محاسبه کنند و سپس از آنها برای مدل سازی خطا، رله های طراحی و ارزیابی حاشیه های ثبات استفاده کنند. این روش به قدری اساسی است که در هر برنامه درسی مهندسی برق و جاسازی شده در اکثر رله های حفاظت مدرن تدریس می شود.

نگاهی دقیق به هر بخش Sequence

برای قدردانی از اینکه چگونه اجزای توالی بر ثبات تأثیر می گذارند، به درک معنای فیزیکی و اندازه های معمول آنها در شرایط مختلف کمک می کند.

ویژگی های مثبت

جزء مثبت-شکار نشان دهنده بخش متعادل و سالم سیستم است. تحت عمل طبیعی، ولتاژهای مثبت و جریانها غالب هستند.این جزء مسئول ارائه قدرت واقعی برای بارگیری و حفظ همگام سازی بین ژنراتورها است.در یک سیستم پایدار، مقادیر مثبت آن تقریبا ثابت باقی می ماند و هر گونه اختلال انحرافی که ممکن است کل شبکه را تحت تاثیر قرار دهد.

از منظر ثبات، ولتاژهای مثبت باید در محدوده قابل قبول برای جلوگیری از فروپاشی ولتاژ حفظ شوند. ثبات زاویه روتور همچنین به جریانهای مثبت قدرت در سراسر خطوط انتقال بستگی دارد.هنگامی که یک خطا رخ می دهد، شبکه مثبت-شوکیشن اصلاح می شود (به عنوان مثال، تغییرات ضعیف) و نتیجه عبور از زوایای ژنراتور روتور تاثیر می گذارد.

اجزای منفی-بخش

اجزای منفی-آن زمان بوجود می آیند که هر سه مرحله کاملا متعادل نیستند، علل مشترک شامل بارهای بی تعادل (به عنوان مثال، سیستم های کشش تک فاز)، خطاهای تعادلی یا عدم تعادل خط نامتقارن، بر خلاف ضعف های مثبت، جریان های منفی نسبت به روتور یک همگام سازی، باعث آسیب های فعلی و روتور می شود.

اندازه جریان منفی یک شاخص کلیدی از تعادل سیستم است. بسیاری از رله های حفاظت شامل عناصر منفی بیش از حد در حال حاضر برای تشخیص مشکلات پیش بینی قبل از افزایش آن است.

Zero-Sequence Module

اجزای صفر-شقا زمانی ظاهر می شوند که راهی برای جریان از طریق زمین یا خنثی وجود دارد.در یک سیستم سه فاز، جریان های صفر-ترک همگی در مرحله و خلاصه به سه برابر جریان بی طرف وجود دارند.آنها معمولا با گسل های زمینی (خط به پیش زمینه، خط به خط به خط) مرتبط هستند، هادی های باز، یا عملیات بدون تعادل در طول ولتاژ فعلی و همچنین می توانند نفوذ کنند.

شبکه های صفر-quence به شدت به سیستم های زمینی بستگی دارد.یک سیستم جامد به طور جامد مبتنی بر صفر- عدم ثبات، اجازه می دهد جریان های گسل بزرگ که نیاز به روشن سازی سریع دارند، در سیستم های انتخابی غیر قابل پیش زمینه، جریان های صفر محدود هستند، اما نیاز به تشخیص حساس دارند. Zero-quence overcurrent یا عناصر جهت دار در شناسایی دقیق و هماهنگی رفتار های ارتباطی با صفر، و هماهنگی رفتار های حساس است.

تاثیر بر ثبات سیستم قدرت و تجهیزات

اجزای توالی به طور مستقیم بر ثبات دو حالت و ثابت دولت تأثیر می گذارند.در اینجا اثرات کلیدی وجود دارد:

ژنراتور روتاتور و گرمایش De-Rating

هنگامی که یک ژنراتور جریان منفی را فراهم می کند، جریان های شگفت انگیز را در روتور ایجاد می کند، شکاف های ماج و پیچ های میدانی.این جریان های فعلی می توانند باعث گرمایش سریع محلی شوند، به ویژه در ژنراتورهای توربین بزرگ اگر محافظت منفی شکست بخورد، روتور می تواند فراتر از تعمیر و تعمیر، آسیب ببیند.

هماهنگی رله

اجزای توالی طراحی طرح های محافظت را ساده می کنند.

  • انتقال دهنده [FLT 1] از ضعف مثبت برای مکان خطا استفاده می کند، اما آنها باید جریان های منفی و صفر را در هنگام خطا شامل زمین حساب کنند.
  • انتقال جریانی [FLT 1] از مقادیر منفی یا صفر برای تعیین جهت خطا استفاده می کند، که امکان عبور انتخابی را فراهم می کند.
  • انتقال دهنده های مختلف [FLT 1] به جبران صفر برای جلوگیری از سوء استفاده در هنگام خطا خارجی متکی است.

رله های عددی مدرن، هر سه جزء توالی را از داده های نمونه شده محاسبه می کنند و منطق را بر اساس ابعاد نسبی خود اعمال می کنند، این امر به عناصر پیچیده مانند منفی بودن بیش از حد (51Q یا 46) و صفر- عدم وجود بیش از حد (51N یا 50N) اجازه می دهد تا با حساسیت بالا و انتخاب کار کنند.

ثبات سیستم در طول اختلال

خطاهای تعادلی اجزای منفی و صفر را معرفی می کنند که با انتقال قدرت مثبت-شنج ارتباط برقرار می کنند، در طی یک خطای خط به پیش زمینه، به عنوان مثال، ولتاژ مثبت-شنج در افت موقعیت خطا، و دستگاه سرعت یا انحراف بسته به گشتاور خالص را تسریع می کند. مطالعات منفی-آنکرگی به طور موثر یک تجزیه و تحلیل سرعت را در سیستم توالی خاص اضافه می کند.

برنامه های کاربردی در شبکه های مدرن

تجزیه و تحلیل اجزای توالی فقط یک ابزار نظری نیست؛ آن را در تمرین مهندسی روزمره جاسازی شده است:

  • نرم افزار تجزیه و تحلیل [FLT 1] که به طور خودکار ولتاژهای توالی و جریان برای هر نوع خطا محاسبه می شود.
  • مانیتور کیفیت قدرت که تعادل منفی را برای تشخیص آسیب پذیری یا تخریب وضعیت حرکتی دنبال می کند.
  • سیستم های نظارت بر منطقه [FLT 1] که از اندازه گیری های مثبت و ظریف (synchrophasors) برای ارزیابی ثبات پویا در زمان واقعی استفاده می کنند.

منابع خارجی برای مطالعه بیشتر

مهندسانی که به دنبال دانش عمیق تر هستند می توانند به منابع معتبر (استاندارد IEEE برای اتصال) و Interoperability از منابع انرژی توزیع شده (IEEE 1547) مراجعه کنند، الزامات جزء توالی برای منابع مبتنی بر اینورتر را مورد بحث قرار دهند. Power System Analysis [FLT1] توسط گراینگر و استیونسون ارائه یک درمان دقیق.

نتیجه گیری: Master the Elements، Master the Grid

Zero، مثبت و منفی اجزای توالی ستون فقرات تجزیه و تحلیل سیستم قدرت مدرن و حفاظت را تشکیل می دهند.آنها پنجره ای روشن را به شرایط نامتعادل می دهند، تشخیص سریع و دقیق خطا، هماهنگی رله مناسب و مدیریت ثبات موثر را فراهم می کنند - زیرا شبکه با نسل توزیع شده تر و منابع مبتنی بر اینورتر تکامل می یابد، درک این مفاهیم بنیادی حتی انتقادی تر می شود که آیا طراحی یک زیرمجموعه جدید، و یا کنترل کننده قدرت، می تواند به طور قابل اطمینان از توالی های تخصصی پشتیبانی کند.