דיאגרמות Phasor הן אבן הפינה של ניתוח מעגלים AC, מתן שיטה אינטואיטיבית חזותית להבנת התנהגות של מתחים וזרמים במערכות כוח. כאשר תקלות חשמליות מתרחשות - כגון מעגלים קצרים, תקלות קרקעיות, או מעגלים פתוחים - מערכות יחסים סינוסים מצב קבועות מופרכות, לעתים קרובות מוביל לנזקים בציוד, ירידה או סכנות בטיחות.

מה זה Phasor Diagrams?

(ה) דיאגרמות הן ייצוגים גרפיים של כמויות סינוסאידים – מתח אטי וזרם נוכחי – בתחום התדר.בעיגול הנוכחי משתנה (AC), כל גלנוסי יכול להתבטא כקטור (phasor) בעל שלב זעיר:0magnitudeFLT:1 (RMS או שיא) ו-ALTF:2phasor) שיש לו שלב מרכזי בדרך כלל בין מספר ריבועים (x) על פני ריבועים).

הבסיס המתמטי שוכן בנוסחה של אוילר: (A /cos(\omega t + / pi) = /text {Rej(A e^{j(\omega t +\phi)\big) / או בקיצור שלב קבוע (acon-state Analysis) הוא קבוע, כך ה- phasor הוא מספר מורכב (aphir) של strase) או סגסוגת של תאים (a) הם למעשה strase) של כל אחד (או s) של 3 strach) {\displaystyle סימטריים (או סימטריים (a) {\displaystyle סימטריים (a) או ⁇ mcretrase) או ⁇ mcretrase) או ⁇ mcretrah) {\displaystyle atric (a) או ⁇ (a) {\displaystyle atric (a) {\displaystyle ara) {\displaystyle artrase) או aramc} {\displaystyle atric (a) {\displaystyle ara) או ara) {\displaystyle ara) או artrastrastrastrastrastrastrastrastrastra

הכוח של דיאגרמות phasor הוא ביכולת שלהם לחדד מידע בזמן מורכב לתוך תמונה אחת, סטטית.בניגוד oscilloscope עקבות המציגות גלפורים לאורך זמן, דיאגרמה phasor מציגה את המיקום היחסי של אותות ברגע אחד (או יותר נכון, בזווית שלב הפניה).זה הופך אותו אידיאלי להשוואה pre-fault ו שלאחר ault, במיוחד כאשר הם נלקחים במידות שונות במערכת.

לצליל עמוק יותר לתוך מתמטיקה phasor ואת היישום שלהם במערכות כוח, לראות את המאמר (FLT:0Wikipedia מאמר על phasorsuaFLT:1 וסטנדרט IEEE על ניתוח תקלות מערכת החשמל.

יסודות ניתוח AC עם Phasors

לפני צלילה לתוך בעיות בפתרון תקלות, חיוני להבין כיצד phasors נגזרים ומשמשים בפעולה נורמלית. במעגל התנגדות טהור, זרם ומתח הם בשלב (הבדל זוויתי = 0 °) במעגל אינדוקטיבי, מתחי לב נוכחיים עד 90 מעלות; במעגל קיבוליבי, מוביל מתח הנוכחי.

מערכות תלת-phase מציגות מורכבות נוספת.בתצורה מאוזנת או wye, את המתחים קו-to-neutral שווים בגודל ושטח 120 מעלות בנפרד.השורה יש גם גודל שווה והם ממוחלים באותה מידה בזמן, המוביל ל- סימטרית phasor להגדיר.הנקודה נייטרלית (או וירטואלי) נשארת באפס.

דיאגרמות Phasor יכולות לייצג לא רק את התדירות הבסיסית (50 הרץ או 60 הרץ) כמויות אבל גם הרמוניות, למרות ניתוח תקלות טיפוסי, רק המרכיב הבסיסי נחשב.הדמיה נמשכת בדרך כלל עם הפניה ההתייחסות לאורך ציר האופקי (ציר אמיתי חיובי), וזוויתות נמדדות על דלפקאט (בפועל, שלוש נקודות מבט של פאזה נמשכים לעתים קרובות עם שלב כנקודת ההתייחסות של 0 ° 120 (שלב C).

עבור רענון מעשי על ייצוג phasor במערכות כוח, מאמר Electrical4U על phasor דיאגרמות FLT:1 מציע הסבר ברור עם דוגמאות.

פודוקסמת חשמל משותפת ואפקט שלהם על Phasor Diagrams

תקלות במערכות כוח מסווגות באופן רחב לסוגי סימטרי ובלתי-סימטריים. (הסתבכויות (שלוש-phase) הן נדירות אך חמורות; פגמים לא-סימטריים (פסת קו אל-קרקע, קו-ליין, קו כפול אל-קרקע) נפוצים יותר.כל אחד מהם משאיר טביעת אצבע ייחודית על דיאגרמת הphasor.

קו יחיד-to-Ground (SLG) Fault

הסוג הנפוץ ביותר של אשמה.כאשר שלב אחד (אומר שלב א) יוצר קשר עם הקרקע, המתח בשלב זה מתמוטט ליד אפס במיקום הפגום, בעוד זרם השבר הופך גדול. במערכת מוצפת מוצקה, השלבים הבריאים (B ו- C) חווים שלב מתפתל (עד 1.73 פעמים זרם ה- nominal line-to-ne-utral מתח).

קו-טו-Line (L-L) Fault

כאשר שני שלבים הם קצר-מחוש ללא מעורבות קרקעית.לדוגמה, השלבים B ו- C הופכים מחוברים.המתח בין שני השלבים המוטעים טיפות, בעוד המתח בשלב השלישי נשאר יחסית לא מושפע.על שלב הphasor דיאגרמת, ה- קו-V-line phasor בין B ו- C הופך קטן מאוד, ואת שלב-to-to-to-ne-to-to-to-to-to-to-i-u-i-i-i-i-i-i-i-i-i-i-i-שלב של מתחים של השלב השני עשוי להיות שונה בשלב הנוכחי של מתחים של שינוי צורה שונה של שינוי בצורת זרם אחד- t- t-con-con- t- t- t- t- t- t-con-con-line-con-con-con-con- t-con-to-to- t-con-con-con-con-line-line-line-line-to- t- t-to-to-line מתחים של מתחים (ב-con-to- t-con-to- t-line-con- t- t-line-to-to- t- t- t

קו כפול-to-Ground (DLG) Fault

הן B והן C שלבות שגויות לקרקע בו זמנית.זה חמור יותר מ-L-L. המתחים של שני השלבים המוטעים יורדים, והנקודה הנייטרלית הופכת לעקרונית (הזרמים הנוכחיים של אפס-הטווח) דיאגרמת הפזורה מראה חוסר איזון ברור: שני פאצים מתח מתכווץ ומסובב, בעוד שלב בריא (A) הנוכחי עשוי לעלות.

שלוש מנות

כל שלושת השלבים קצרים יחד (עם או ללא קרקע) זוהי טעות סימטרית: המערכת נותרה מאוזנת, אך מתחים יורדים באותה מידה וזרםים עולים באותה מידה. בתרשים הphasor, כל שלושת הphasors המתח מתכווץ באופן יחסי תוך שמירה על 120 מעלות ספיגה; הphas הנוכחי גם נשאר סימטרי.

הבנת דפוסים אלה מאפשרת לטכנאים לסווג במהירות את האשמה מכמה מדידות phasor.עבור התייחסות סמכותית על סוגי תקלות ורכיבים סימטריים, מתייחס לרכיבי FLT:0סימטריים מהמדריך מאוניברסיטת מערב אנגליה, אנדרט 1:1.

שלב-בי-שלב פותר את השימוש ב-Phasor Diagrams

כדי ליישם ביעילות דיאגרמות phasor בתחום, בצע הליך שיטתי.זה מניח את הזמינות של מתח ואת המדידות הנוכחיות - גם מהודעות מגן, מ"ר איכות כוח, או כלי מוחזקים עם יכולת תצוגהphasor.

שלב 1: קבלת הבסיס (Normal) Phasor Diagram

(ב) לפני ש[דרוש מקור] [ה]], יש להוסיף את ה[[המאה ה-20]], [[המאה ה-20]], [[1924]], [[1924]], [[1924]]]], [[1924]]]]]], [[1924]]]]]]]]]], [[1924]]]]]]]], [[1924]]]]]]]]]]]]]]]], [[1924]]]]]]]]]], [[1924]]]]]]]]]]]]]], [[1924]]]]]]]]]]]]]]]], [[1924]]]]]]]]]]]]]], [[1924]]]], [[1924]]]]]]]]]], [[1924]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]

שלב 2: לכידת אמצעי במהלך ה- Fault

כאשר מתרחש אירוע אשמה, מיד לאסוף את המתח והקריאה הנוכחית של ציוד ניטור.מסרים דיגיטליים רבים ירשום את pre-fault ו-פגמים גלפורים; חלקם אפילו מבססים באופן אוטומטי.אם באמצעות מכשיר נייד, מדד בלוח ההפצה הראשי או במיקום המגן.וודא כי המדידות הן זמן-סונרציה (הפניות באופן אידיאלי), משתמשים במכשיר זה דוחות phaorsor עבור זווית משותפת (PM) כגון בדיקות GPS (MS-H) כגון בדיקות GPS) כגון בדיקות רחבות).

שלב 3: פשטו על הערכים המדוייקים

ידנית או באמצעות תוכנה, לצייר את הדיאגרמת phasor אשם.מארק כל מתח ו הנוכחי phasor עם גודלו וזוויתו.המידה הטיפוסית צריכה לאפשר השוואה קלה עם בסיס. overlay את התרבמה הבסיסית אם אפשרי, באמצעות צבעים שונים (למשל, כחול לנורמלי, אדום עבור אשמה).

שלב 4: השוואה וזיהוי פערים

חפשו את הדפוסים הבאים:

  • (ב) אילו שינויים:0 מאגינונד: מה ירד מתחים?
  • (ב) [ה]: [ה]: [ה]] [ה]] [ה]] [ה]] [ה]]] [ה]], [ה], [ה]]]]], [ה], [ה], [ה], [ה]ה], [ה] האם ה'המשט' [ה']']']' [ה']']']']' [ה'''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''
  • (ב) אם נמדד מתח נוכחי או חי, אשר מעיד על פגם אסימטרית הכרוכה באדמה.
  • (ב) סעיף 1:0) לרכיב השוויון: ⁇ 1 (ב) מופיע בפגמים קו-לשורה ופרק כפול-קרקע.

שלב 5: קביעת סוג ומיקום

באמצעות זיהוי דפוס שתואר קודם לכן, לסווג את האשמה.לדוגמה, אם אחד מתח phasor הוא כמעט אפס והשניים גדולים יותר ויותר יחד, סביר להניח שזו טעות קו-קרקע אחד.אם שני זרמים דומים בגודל ומנוגדים בשלב, זה הוא קו-לקו-קו-אין-קו-דאם להשתמש במידות כדי להרחיק את הפגמים (השורה הידועה) להגדרה הגנה או להגדרה).

לדוגמה, בתיבת קו שידור, את המתח יורד על פני השלב המוטע (s) ניתן להשתמש חישוב פשוט מבוסס תגובה: ( Z {fault) = V {ph} / I {fault) והשוואה למוטציה קו נותן את המרחק. phasor דיאגרמות לעשות זאת אינטואיטיבית כי אתה רואה את מערכת היחסים הווקטורית ישירות.

טיפים מעשיים לשימוש שדה: תמיד לאמת כי דיאגרמתphasor נמשכת בקנה מידה. השתמש כלי פרוטרקטור או תוכנה דיוק.אם הרמוניות הן נוכחות, לשקול סינון לתדירות הבסיסית לפני העלילה.בנוסף, לציין כי דיאגרמות phasor מייצגים תנאים יציבים של מדינתיים; במהלך אירועים טרנספורמטיביים, הדיאגרמות עשויות להיות oscillate, אבל עבור ניתוח, לאחר רצף ערכים יציבים (מצבים) הם לעתים קרובות יותר מרעומים).

יתרונות ומגבלות של Phasor Diagrams עבור פתרון בעיות

יתרונות

  • (ב) ⁇ :0) בהירות ויסקיאלית: 1FLT:1 דיאגרמת phasor מנסיגה היטב מגלה מיד חוסר איזון שעשוי להיות מוסתר בטבלאות של מספרים.
  • ערך חינוכי:0 [FLT:] תרשים Phasor מגשר הפער בין ניתוח מעגלים תיאורטי לבין מדידות בעולם האמיתי, מה שהופך אותם כלי הוראה מצוינים לסטודנטים ומהנדסים זוטרים.
  • (ב) כל סוג של פגם משאיר חתימה גיאומטרית ייחודית, ומאפשר זיהוי מהיר ללא חישובים מורכבים.
  • (ב) ⁇ :0) ⁇ : ⁇ 1 (בשילוב מתח ועקרונות נוכחיים, ניתן להעריך את המרחק לאשמה באמצעות שיטות מבוססות עכבות.
  • (FLT:0System תובנה:00P) 1 (מעבר לפגמים, דיאגרמות phasor לעזור לנתח זרימת עומס, תיקון גורם כוח, עיוות הרמוני.

הגבלות

  • (FLT:0Steady-state הנחה:FLT:1 ⁇ phasor דיאגרמות מייצגות כמויות סינוסאידים בתדר יחיד.הם אינם תופסים התנהגות חולפת, הרמוניות, או לא sinusoidal גלפורפורות.אם האשמה כרוכה בשחיקה או שינויים מהירים, התראגרמת עשויה להיות מטעה.
  • (FLT:0) ,Need עבור סינכרוניזציה מדויקת: ibph:1 ; עבור מדידות רב-נקודות, זווית ההתייחסות חייבת להיות עקבית.ללא בסיס זמן משותף (למשל, באמצעות PMUs), זווית phasor ממיקומים שונים לא ניתן להשוות ישירות.
  • (FLT:0) מיומנות של אינטרפורציה הנדרשת: FLT:1 מקריאה תרשים יכול להוביל למסקנות שגויות.לדוגמה, ירידה בלחץ עלולה להיות שגויה ככישלון כאשר היא למעשה בשל התחלה מוטורית גדולה או שינוי קלף טרנספורמטיבי.
  • (ב) רזולוציה:0) רזולוציה מוגבלת: במערכות חלשות עם תקלות קשות, שינויים גודל הם קטנים, ושינויים שלב זווית עשוי להיות עדין, הדורשים כלי מדויק.
  • (FLT:0) לא כלי סטנד-ליין: FLT:1 ⁇ Phasor יש להשתמש בשילוב עם שיטות אבחון אחרות כגון ניתוח רשת רצף, בדיקת גלימות בזמן, ו יומני אירוע מגן.

למרות מגבלות אלה, דיאגרמות phasor נשאר אחד הכלים החשובים ביותר ניתוח קו ראשון עבור מהנדסי מערכת חשמל.

דוגמאות ליישומים אמיתיים

דוגמה: תחנת דלק תעשייתית

[המתקן התעשייתי] חווה טריפ פתאומי של ההפסקה העיקרית האכלה של 4.16 kV מתגג'אר.המסר המגן שנתפס מתח ו-phasors הנוכחי בדיוק לפני הנסיעה.הדמיה הבסיסית הראו מתחים מאוזנים (VirFLT:0abph-pLT 1=4.16 kV ⁇ 0 °, VFLT2bcLTF3=R=R) ⁇ 4.

דוגמה 2: חלוקת קו פונו על מזון כפרי

צוות שימושי הגיב לתלונה "אובדן מתח" (באמצעות מד phasor כף יד בתת המצע, המהנדס הקליט מתחים וזרמים במהלך תקלה זמנית (הסגרה אוטומטית) התרשים הראו שלבים B ו C זרמים כמעט שווים בגודל (500 A) עם הבדל של כ-180 מעלות, בעוד שלב היה רק 50.

כלי תוכנה עבור Phasor Diagram Analysis

ניתוח תקלות מודרני מבוסס על כלים דיגיטליים שיוצרים באופן אוטומטי והצגת דיאגרמות phasor.כאן הם כמה פלטפורמות נפוצות:

  • (FLT:0) תוכנת העברת Protective ממסר:FLT:1eur מוצרים כמו GE Enervista, SEL AcSELerator ו- ABB PCM600 כוללים יכולות צפייה מקודמות מהנתונים.
  • (FLT:0) Power systemסימולציה תוכנה: FLT:1 ETAP, DIgSIL PowerFactory ו- PSCAD מאפשרים למשתמשים מודל תקלות ולהציג phasors במהלך סימולציה.
  • (FLT:0) כלי הנדסה כללי: FLT:1 MATLAB / Simulink עם Simscape חשמל יכול לייסד phasors מהנתונים מיובאים או מעגלים מדומים.
  • (FLT:0) מנתח איכות כוח:FLT:1 מכשירים כמו Fluke 435 סדרה II או Dranetz HDPQ לספק דיאגרמות בזמן אמת בתחום.

עבור מהנדסים המעוניינים להעמיק את הבנתם של ניתוח האשמה מבוסס רכיב סימטרי באמצעות phasors, תיעוד של ההרחבה:0 (MathWorks תיעוד על רכיבים סימטריים FLT:1 הוא משאב מצוין.

מסקנה

דיאגרמות Phasor הופכות פרמטרים חשמליים מופשטים לשפה חזותית ברורה שמזרזת את האבחנה של תקלות ומפחיתה את ההסתמכות על ניחושים.על ידי הבנת מערכות היחסים הנורמליות של מערכת חשמל והכרה בחתימות האופייניות של תקלות שונות - קידוד קו-קרקע, גם תרחישים קו-לטווח-לטווח, כפול-קרקע, ושלושה-phase-, אנשי עזר וטכנאים יכולים במהירות, להעריך תקלות, אך לא רק עם בעיות יעילות מוכחות, אלא גם כן, אך הן יכולות להיות מכוונות קריטיות, אך הן יכולות להיות מכוונות קריטיות, אך הן יכולות להיות מכוונות קריטיות, אך הן עדיין לא פשוטות, אך הן יכולות להיות מכוונות, אך הן יכולות להיות מכוונות, אך הן יכולות להיות מכוונות, אך הן יכולות להיות מכוונות, אך הן יכולות להיות מכוונות, אך הן יכולות להיות מכוונות, אך הן יכולות להיות מכוונות, אך הן יכולות להיות מכוונות מוכחות, אך הן יכולות להיות מכוונות מוכחות, אך הן יכולות להיות מכוונות קריטיות, אך הן יכולות להיות מכוונות מוכחות, אך הן אינן מספקות, אך הן יכולות להיות מכוונות, אך הן יכולות להיות מכוונות מוכחות, אך הן אינן מספקות, אך הן אינן מספקות, אך הן