מבוא

מערכות חשמל מודרניות חייבות להתמודד עם רמות הפגמים המידרדרות המונעות על ידי הפצת הדור מבוזר, חיבור של רשתות גדולות, ויכולת אשמה גבוהה יותר מהופכים. Fault הנוכחית ההתקנים המגבלה (FCLDs) הם הכרחיים להגן על הציוד, לשמור על יציבות, ולהבטיח את בטיחות האדם.בין הכלים האנליטיים הרבים משתמשים בעיצוב והפעלה של מכשירים אלה, רכיבים סימטריים עומדים כמושג יסוד, אשר מספק את התכונות הקיימות לפני מאה שנים, אשר מספקות את התכונות של תכונות מוכחות של תכונות מוכחות של תכונות אלה.

יסודות של תקפים סימפמטריים

מקור והמטרה

שיטת הרכיב הסימטרית הוצגה על ידי צ'ארלס לנגארד ב-1918, ולאחר מכן מעודנת על ידי אחרים כגון C.L. Fortescue, אשר פירסם נייר כליל בשנת 1918.השיטה מדגימה קבוצה של שלושה phasors שאינם מאוזנים (מתחילים או זרמים) לתוך שלוש קבוצות מאוזנות: ההיקף החיובי (ממאזן, עם שלב AB-C), את השלילי ניתן לשנות את כל בעיה (שלב זה) עם שלוש בעיות חד-השלב קשה יותר) ואפס) עם שלוש קבוצות (שלב זה (שלבים) ופרקות) הפוך (שלב זה (שלב זה שלוש נקודות-השלב זה שלוש נקודות-השלב זה (שלב) הפוך) עם שלוש נקודות-השלב קשה יותר) עם שלוש נקודות-השלב זה (שלב זה שלוש בעיות חד-השלב) הפוך).

מוסד מתמטי

כל מערכת תלת-אפזית שאינה מאוזנת יכולה להיות מיוצגת כסכום של רכיבי הרצף שלה באמצעות ממטריקס טרנספורמציה.רכיב אפס-השוויון הוא וקטור יחיד משותף על ידי כל השלבים, בעוד הרצף החיובי והשלילי מכיל שלושה וקטורים כל אחד עם 120 מעלות שלב שינויים.הכוח המרכזי של רכיבים סימטריים בפענוח המערכת: בתנאים חיוביים בלבד, רק חומרת-יתר; מופיעים תחת תנאים שליליים ופגמים אלה, ואפסיים, ו/אומים, על ידי הפגמים אלה.

המונחים: Power system Analysis

מהנדסים משתמשים במרכיבים סימטריים כדי לחשב זרמים פגומים, תוכניות הגנה עיצוב, ולהגדיר סף העברת.לדוגמה, רשת אפס-השוויון משתנה באופן משמעותי מהרשת החיובית-השוויון בשל ריצוף, חיבורים טרנספורמטיביים ותצורת קו. על ידי ניתוח כל רשת, מהנדסי הגנה יכולים לחזות במדויק את זרמי האשמה עבור כל מצב לא מאוזן, אשר חיוני עבור ריצוף, והגדרה מקיפה של ספר הגנה על ידי LTFEST יכול להיות משקף התקנים מקודמת חומרים:

סוגי Fault Types and their Sequence Componentחת

קו יחיד-to-Ground (SLG) Faults

פגמים ב-SLG הם הסוג הנפוץ ביותר במערכות כוח.הם כרוכים במוליכים שלב אחד ליצור קשר עם קרקע או נייטרלי מעומק. בפגמים כאלה, חיובי, שלילי, אפס-שפירים כל קיימים. רכיב אפס-שזה הוא גדול במיוחד כי האשמה הנוכחית חוזרת דרך נתיב הקרקע.

קו-טו-Line (LL) Faults

תקלות LL מתרחשות כאשר שני שלבים באים במגע.פגמים אלה לייצר זרמי שקיפות שלילית אבל לא אפס-שכיון זרמים (אלא אם כן נתיב קרקע מעורב) זיהוי של רכיבים שלילי-השוויון הוא דרך אמינה לזהות את תקלות LL גם כאשר אפס-השעה נותר נעדר.

קו כפול-to-Ground (LLG) Faults

תקלות LLG כרוכות בשני שלבים מגע זה לזה וקרקע.הם מייצרים הן רכיבים שליליים ואפס-שפיות.הגודל היחסי עוזר להבחין בין תקלות LLG מ- SLG. בחלק מהתוכניות הגנה, גודל רכיב אפס-השוויון ביחס למרכיב השלילי-quence מספק סיווג שגוי עבור מערכות בקרת FCL.

שלוש מנות

שלוש נקודות סימטריות הן נדירות אך הן גורם לזרם הפגמים הגבוה ביותר.מכיוון שכל שלושת השלבים מושפעים באותה מידה, רק רכיבים חיוביים-השוויון קיימים; רצפים שליליים ואפס הם אפסיים תיאורטית.חתימה ייחודית זו משמעה מגבילים הנוכחיים חייבים להבחין בשלושה תקלות מעומסים מאוזנים.

תפקידם של Components סיממטריים ב-Fault Current Limitation

זיהוי ו Classification

מגבילים הנוכחיים של Fault דורשים זיהוי מהיר ומדויק של תחילתה של שיטות מסורתיות מסתמכות על סף זהה, אבל אלה עשויים לא להבחין בין תקלות לבין transients. Symmetrical רכיב ניתוח מספק גישה יותר סלקטיבית במהלך פעולה מאוזנת רגילה, שלילי ואפס-שכיון הנוכחים עשויים גם לחקות פגמים נוכחיים.

סוג של אפליה עבור FCL Control

סוגים שונים של תקלות עשויים לדרוש אסטרטגיות מגבילות שונות.לדוגמה, סוג התנגדות של superconducting תקלות מגביל הנוכחי (SFCL) עשוי להיות צורך למקם במהירות רבה יותר עבור תקלות SLG לעומת LL. על ידי ניטור היחס של אפס-השוויון לזרמים שליליים של הרצף של הרצף, מערכת הבקרה יכולה לקבוע את הסוג הפגום ולתאים את הפעולה בהתאם ל- FCLDs היברידית כי משלבת ו-MRI יכול להשתמש בתקני אבטחה בצורה יעילה כדי למנוע את השירות ה-S ללא הגבלת זמן כדי למנוע את זה.

יסודות וטיול מהיר

ברשתות משובצות או מרופדות, בידיעה אם הבעיה היא קדימה או מאחורי המגביל היא קריטית.רכיבי שקיפות הם הכרחיים להגנה כיווןית.שלילית ו- אפס-הכיומנטים כיוון משתמשים בזווית השלב שבין הרצף הנוכחי לרצף כדי לקבוע כיוון אשם.זה מאפשר ל- FCLDs לפעול רק עבור תקלות על המגזר המוגן, להימנע מנושאים מיותרים של תיאום.

סוגים של מכשירי הגבלת הגבולות הנוכחיים של Fault וכיצד הם משתמשים ב- Symmetrical Components

Superconducting Fault Current Limiters (SFCL)

SFCLs לנצל את המעבר בין מצבים סופר-מוליכים ומנוגדים נורמליים.תחת תנאים רגילים, יש להם התנגדות כמעט אפסית. במהלך אשמה, צפיפות הנוכחית עולה על הזרם הקריטי, מה שגורם לסופר-מוליכים לquench ולהוספת התנגדות המגבילה את מערכת זיהוי ה-Samsam הנוכחית. ⁇ s לעתים קרובות משתמש רכיבים סימטריים כדי לחדד את ההדקדקנות החיובית מספקת את עוצמת השלילית הנוכחית של לחץ שלילי יותר מאשר את ה-ה של ה-outquse-uptexreme-upreme-uption הנוכחי.

סולידריות המדינה מגבילה את הגבולות הנוכחיים (SSFCLs)

SSFCLs להשתמש אלקטרוניקה כוח (למשל, IGBTs, IGCTs) כדי להוסיף מוטציות או לעבור את הנתיב הנוכחי של האשמה.מכשירים אלה יכולים להגיב ב- sub-מחזור זמן ניתוח רכיב סיממטרי הוא מוטבע באלגוריתמים הבקרה כדי לסווג את הפגמים ולקבוע את הניתוק הנדרש.

ה-Fault Current Limiters

Hybrid FCLDs משלב מתגים מכניים עם אלמנטים אלקטרוניים או התנגדות כדי להשיג הפסדים מצב יציב נמוך והגבלת מהירה. מתג מכני נושא את הזרם הרגיל; על זיהוי תקלות, מתג נפתח ומסתיר הנוכחי לאימפולס מגביל. מרכיבים סיממטריים לספק את הבחירה הנדרשת כדי להחליט מתי לפתוח את מתג מכני וכיצד להגדיל את החסימה.

מגנטית זוגת Fault Current Limiters

מכשירים אלה משתמשים בליבת ברזל נשנית או כור סדרה עם שליטה רוח. במהלך אשמה, ליבת הליבה או בשינויים המעצורים.מערכת הבקרה שמניעה את הזרם השטני יכול להשתמש מדידות רכיב סימטרי כדי להתאים את רמת הגבלת רמת הדינמיקה.זה מאפשר הגבלת הסתגלות: עבור זרמי אשמה גבוהים (שלושת-phase), הגבול יכול לשתק; עבור תקלות לחלוטין; אך לא מאוזנות, עלולות להגביל את הפגמים חלקית.

היתרונות של החלת Components סימפמטריים ב- FCLDs

אפשרויות ותיאום

שימוש ברכיבי רצף מאפשר מהנדסי הגנה להגדיר סף נפרדים עבור סוגים שונים של תקלות.זה מקטין את הסיכון של הגבלת מיותרים במהלך energization או מנוע הופך לייצר זרמי אפס זמניים. תיאום נכון בין FCLDs לבין ממסרי מגן קיימים הופך להיות אפשרי כי FCLD לא יפעל עבור עומסים מאוזנים כי מעבר לממסר אבל הם מתחת לרמה.

מהירות יותר תפעול מעגל

גילוי רכיב הזיהוי ניתן להשיג בתוך חלק של מחזור באמצעות עיבוד דיגיטלי.רכיבי השלילי והאפס-הכיון מופיעים כמעט מיד לאחר תחילת ההתקדשות, ומאפשרים ל- FCLDs להתחיל להגביל את הזרם לפני השיא הראשון.זה מקטין את השגיאה הפסגות הנוכחית באופן דרמטי, מגן על פורצי המעגלים והופכים מכוחות אלקטרו-מכניים הרסניים.

שיפור יציבות המערכת

על ידי הגבלת זרמי אשמה ושמירה על מתח על שלבים בריאים, FCLDs עם שליטה סימטרית המבוססת על רכיב מבוסס רכיב עוזר לשמר סינכרון בגנרטורים ולמנוע קריסת מתח.הרכיב שלילי הוא שימושי במיוחד עבור גילוי פגמים לא מאוזנים שעלולים לגרום לריצה של גנרטור; הגבלת זרמים כאלה מגינה על מכונות רוטט.

מקור מידע עבור Post-Fault Analysis

בקרים דיגיטליים מודרניים מתעדים פגמים בגלימות כולל רכיבי רצף.הנתונים האלה הם בלתי נסבלים לניתוח אירועי מערכת, אימות הגדרות הגנה, ותיקון מערכות שדרוגים. IEEE מספקים דוגמאות נרחבות של יישומים כאלה (ראו:0:0;0;EE Xplore עבור מסמכי ניתוח תקלות רכיב סימטרי של ניתוח פגמים רכיב סימטרי FLT:1).

אתגרים ושיקולים

המונחים: Transient Conditions

במהלך תחילת transient של אשמה, רכיבי הרצף עשויים להיות מבודדים בשל תדרי DC שאינם מימון.טכניקות סינון ועיבוד אותות דיגיטליים נדרשים כדי לחלץ מרכיבים בסיסיים אמינים. הרבה בקרים FCLD משתמשים בגילויים דיסקרטיים ארבעה יותר (DFT) או לפחות ממותקים משווה כדי ליישר חיובי, שלילי, אפס-סוג של פילטרים אלה של השפעות עיצוב.

השפעה על דור ה-Moder-Interfaced

משאבים מבוססי חומרים (IBRs) כגון רוח ושמש יכולים לעוות את החתימות הנוכחיות של החתימות הנוכחיות.התרומות שלהם הן לעתים קרובות מוגבלות ולא-סנואידיות. ניתוח רכיב השוויון הופך מסובך כי מופנים עלולים להזריק רק חיובי-היתר הנוכחי או עלולים לדכא זרמי-היתר שליליים בהתאם לאסטרטגיה שלהם לשליטה.

עלויות ומורכבות

יישום ניתוח רכיב סימטרי מלא בקר FCLD מוסיף מורכבות חישובית דרישות חיישן. 3-phase מתח ואת המדידות הנוכחיות נדרשים, ואת בקר חייב לטפל במהירות את הטרנספורמציה. עם זאת, ירידה עלויות של מעבדי אותות דיגיטליים וחיישנים אופטיים לעשות יישום כזה יעיל מבחינה כלכלית עבור יישומים ברמת שידור.

מגמות עתידיות ודרכים מחקר

מערכות הגנה רחבות-שטח

ככל שהשימושים נעים לעבר רשתות חכמות ומפקח רחב-שטחי, ה- FCLDs יהפכו לחלק מתכניות הגנה מאוחדות.נתוני רכיב סיממטריים מיחידות מדידה phasor (PMUs) יכולים להיות משותפים בין תת-קרקעיות כדי לתאם מספר רב של FCLDs ולמנוע תקלות של חיפוי.

Machine Learning for Fault Classification

החוקרים חוקרים אלגוריתמים של למידת מכונה כדי לסווג סוגים פגומים ישירות מדגימות זרם גולמי, פוטנציאל להחליף ניתוח מרכיבים סימטריים מסורתיים.עם זאת, הפירוש של רכיבים סימטריים נשאר יתרון חזק עבור מהנדסי הגנה.

הגבלת Fault הנוכחית

עם ניטור מרכיב סימטרי בזמן אמת, FCLDs יכול להתאים את חוסר העכבות שלהם על בסיס האופי של האשמה ואת מצב הרשת.לדוגמה, במהלך תקלה נמוכה ללא איזון, המגבלה עשויה להוסיף תנופה מתונה כדי למנוע פגיעה באיכות גבוהה יותר של כוח.זה שליטה הסתגלות מסתמכת במידה רבה על רצף מדויק.

מסקנה

מרכיבים סיממטריים נשארים אבן הפינה של הגנת מערכת החשמל, ואת היישום שלהם בתקני הגבלה נוכחית הוכיח הכרחי. על ידי מתן זיהוי מהיר, סלקטיבית וסיווג, רכיבים רצף לעזור ל- FCLDs להגביל את הזרם בדיוק תוך שמירה על יציבות המערכת.טווח טכנולוגיות FCLD - ניהול, מוצק, מוצק-מדינה, היברידית, מגנטית - כל תועלת מניתוח רכיב סימטרי כדי לייעל את התגובה שלהם, בעוד אתגרים כגון דיוק יעיל ודיוק יעיל יותר ויותר, כגון פונקציות דיגיטליות, דורשות יעילה יותר, כמו גם תכונות מאובטחות יעילה יותר, כגון פונקציות יעילות, כמו גם תכונות מאובטחות, כגון פונקציות חשמל מתקדמות יותר ויותר, כמו גם תכונות מאובטחות, כגון פונקציות יעילה יותר, יעיל יותר, כגון פונקציות יעיל יותר, יעיל יותר, יעיל יותר, יעיל יותר, יעיל יותר, יעיל יותר, יעיל יותר, יעיל יותר, יעיל יותר, יעיל יותר, יעיל יותר, יעיל יותר, יעיל יותר, יעיל יותר, כגון פונקציות חשמל מבוזרות, יעיל יותר, יעיל יותר, יעיל יותר, יעיל יותר, יעיל יותר, יעיל יותר ויותר, יעיל יותר, תכונות מבוזרות, כגון פונקציות אבטחה יעילה יותר, תכונות מבוזרות, כגון פונקציות הגנה סימטריות, יעיל יותר, כגון פונקציות הגנה סימטריות, יעיל יותר, כגון פונקציות מתקדמות