Phasors כבר זמן רב אבן הפינה של ניתוח מעגלים AC, אבל תפקידם בניהול איכות כוח מודרני, במיוחד מייגציה הרמונית, הפך הכרחי. כמו מערכות חשמל גדל יותר מורכב עם חדירה מוגברת של עומסים לא לינאריים ודור מתחדש, שמירה על רמות הרמוניות בתוך גבולות מקובלים היא קריטית עבור אמינות מערכת וציוד ארוך-טווח.

יסודות של Phasors ב-AC Analysis

(ה) phasor הוא מספר מורכב המייצג את גודלו של סינוס וזווית שלב בתדירות נתונה. בניתוח AC יציב, מתח וסינוסים נוכחיים של אותו תדירות באים לידי ביטוי כ-phasors, מה שהופך משוואות שונות לרכיבים מורכבים של אלגבריות (VFal Sims) = VFLT:0mLTFalures1, LT=R) {\displaystyle V {t=R} ⁇ d=R=R=R=R=R} ⁇ i=R=R=V {i=R=R=R=R=VR=V {i=R=R=R} ⁇ ⁇ =V}

במערכות כוח, פאצינור משמשים כדי למקם את זרימת הכוח האמיתית והפעילה, טיפות מתח, ועיוות זרמי זרם.המושג משתרע באופן טבעי לתדרים הרמוניים: כל רכיב הרמוני הוא סינוס במספר רב של התדר הבסיסי (50 או 60 הרץ) על ידי טיפול בכל אחד הרמוני כמשט עצמאי בתדר שלו, מהנדסים יכולים ליישם ניתוח סופרפוזיציה ללא הפרעה של התדרים חד-פעמיים זה הוא ניתוח רב-פעמי.

הבנה של התנתקות הרמונית

עיוות הרמוני מתייחס לסטיית של מתח סינוסאיד אידיאלי או גלפור נוכחי בשל נוכחות של תדרים כי הם מספריים של היסוד.העיוות ההרמוני הכולל (THD) הוא מדד נפוץ, מוגדר כיחס של הערך RMS של כל רכיבי הרמוניים לערכים RMS של היסוד. בעוד כמה עיוותים הוא בלתי נמנע, מזיקים מוגזמת לגרום להתחממות של חומרים מוטוריים, והפרעות אוטומטיות, עם יעילות מופחתת, והפרעות הגנה.

מקורות הרמוניים

המקורות העיקריים של הרמוניות הם עומסים לא לינאריים שמושכים את הזרם ב הדופק ולא גלים סינוסאידים.

  • (ב) דחפים בתדרים קלים (VFDss): 1FLT (השימוש בבקרת מהירות מוטורית, VFDs לייצר 5th, 7th, 11th, ו-13th סדר הרמוניות.
  • (FLT:0) Power e Convertersure:FLT:1 Rectifiers, מופנים, ואספקת חשמל מחוסנת במחשבים, מטעןים, ונהגי LED הם מקורות הרמוניים פרוליביים.
  • (ב) ⁇ :0) , ⁇ ⁇ וציוד ציוד: ⁇ 1:1 גבוה ללא לינארי לייצר קשת רחבה של הרמוניות והרמוניה הדדית.
  • (FLT:0) אספקת חשמל בלתי ניתנת להפרדה (UPS): ההרחבה 1:1 הן באינטרנט והן ללא הפרעה UPS לתרום הרמוניות, במיוחד במהלך טעינת סוללות או פעולה לא מופנית.
  • (ב) ,0) ממורמרים פוטו-וולטאיים: FIRLT:1 , Grid-tied Inject Harmononics בהתאם להחלפת תוכנית ומניעי רשת.

הבנת הפרופיל ההרמוני של כל סוג עומס היא הצעד הראשון בניתוח הקטנת. Phasor בכל תדירות הרמונית מסייע לכמת את גודל וזווית שלב של זרמי עיוות, המאפשר תכנון סינון ממוקד.

השפעות על איכות כוח וציוד

הרמוניים משפיעים על כלי השירות ועל ציוד הלקוחות.אפקטים שליליים מרכזיים כוללים:

  • (ב) התחממות יתר: ⁇ 1:1; אובדן הנוכחי וההיסטריה עולה עם תדירות; ניתן לדרוש את העלייה.
  • (ב) ויקרא י"א): "הזרם ההרמוני מייצר שדות מגנטיים שוטים ופריטים טורקים שגורמים לרטט ולהתחממות.
  • (ב) כישלונות בנק קפקאטור:0) ,FLT:1reaics יכול ליצור תנאי התחדשות, מה שמוביל להתמוטטות יתר ודינמית.
  • (FLT:0) מוליך המוליכים מעל להתחממות: FIRLT:1 ; הרמוניות משולשות (3rd, 9th, 15th) להוסיף נייטרלי של שלוש מערכות מיקוד, לעתים קרובות מעל שלב הנוכחי.
  • (התערבויות:0) התערבות תקשורתית: 1FLT:1; הרמוניים מתאחדים לתוך מעגלים טלפוניים ולשלוט, גרימת רעש וטעויות נתונים.

רבים מהאפקטים הללו ניתן לחזות ולהעריך באמצעות מודלים הרמוניים שלphasor-domain, שבו כל הרמוני מטופל כמקור נפרד ברשת של המערכת.

Phasor Domain Harmonic Analysis

(ה) ב[[המאה ה-20]], [[1924]]]], [[1924]]]]]], [[1924]]]]]], [[1924]]]]]]]], [[1924]]]]]]]]]]]]]]]]]], [[1924]]]]]]]]]]]]]]]]]]]], [[1924]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]], [[1924]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]], [[1924]]]]]]]]]]]]]]]]]] [[1924]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]] [[1924]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]] [[1924]]]] [[1924]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]], [[[[1924]]]]]] [[1924]]]]]]]] [[[[1924]]]]]]]] [[[[1924]]]]]]]]]]]]]]]]]]]] [[[[1924]]]]]] [[[[1924]]]]]]]]]] [[[[[[[[1924]]

Fourier Transform and Harmonic Phasors

מערכות מדידה מודרניות להשתמש ב-DFT ארבעהייה (DFT) או את ה- 4ier הטרנספורמציה המהיר (FFT) כדי לחלץ phasors הרמוניים מהנתונים המדגם של זמן-דומיין (DFT) או יחידת מדידה מהירה (PMU) בדרך כלל מדווחת תדרים בסיסיים מסונכרנים באמצעות GPS. מתקדם PMUs יכול גם לדווח על phasonic פגיעה אישית, אם כי עם דיוק נמוך יותר עקב תדרים ספציפיים ל-63 או לנתח רוחב פסים מתקדמים עם מגבלות על ידי פילטרים.

מידע שלב זוויתי עבור Identification Source

זווית של פוזיטים הרמוניים היא קריטית לקביעת הכיוון של זרימת כוח הרמונית וזיהוי המקור ההרמוני הדומיננטי ברשת.לדוגמה, אם הפזורה הנוכחית הרמונית בנקודה של הפיכה משותפת (PCC) היא כמעט בשלב עם המתח ההרמוני המכוון phasor, הכוח ההרמוני הפעיל הוא חיובי, המציין כי העומס בצד הוא מזרק נזקי צורה בעייתית, אשר מאפשר שילוב של חומר מכניקה מקומית, כלומר, כלומר, כלומר, הוא גורם פוגעני, הוא חיובי, כלומר, קרוב ל-מתאים פגומים, כלומר, כלומר, כלומר, כלומר, כלומר, כלומר, כלומר, הוא בעל מבנה שלילי, כלומר, כלומר, הוא קרוב ל-180 מעלות, הוא גורם שלילי, הוא גורם שלילי, הוא קרוב ל-מתאים מנוגד, גורם שלילי, הוא קרוב.

טכניקות מתקדמות, כגון estimation המדינה הרמונית, להשתמש במספר רב של מדידות synchronized כדי להעריך את חלוקת מקורות הרמוניים ברחבי רשת.שיטות אלה מסתמכות על נתונים מדויקים ומערכת מרתיעה, למעשה מרחיבה את הרעיון של estimation המדינה לתחום הרמוני.

טכניקות למינוף הורמונליות (Heic Mitigation Techniques Leveraging Phasor Data)

ניתוח מבוסס Phasor מודיע עיצוב ותפעול של מכשירים מייגציה שונים.המטרה היא להפחית את הזריקה הרמונית במקור, לחסום את ההתפשטות הרמונית, או לספוג זרמים הרמוניים באמצעות מסננים.התתתתות הבאות מתארות את הטכניקות העיקריות וכיצד phasor מאמת את יעילותם.

המונחים: filive

מסננים פסיביים מורכבים ממתינים, קפצואים, ומתנגדים המספקים נתיב נמוך-סרפס עבור תדרים הרמוניים ספציפיים. מסנן חד-מכווני מיועד לסדר הרמוני מסוים, למשל החמישי, על ידי בחירת L ו- C כך שהסדרה חוזרת מתרחשת ב-250 הרץ (עבור 50 הרץ) .הפילטרים של המערכת הפילטרים בתדירות נמוכה מאוד, מנזקים נמוכים מאוד, מאספקה זו.

ניתוח Phasor חיוני לתכנון מסנן פסיבי כי זה חשבונות עבור שינויים במערכת, רמות הרמוניות רקע, מסנן detuning עקב טמפרטורה והזדקנות. מהנדסים לבצע מחקרים זרימה עומס הרמוני באמצעות מודלים phasor כדי לוודא כי מסנן לא ליצור resonance בתדרים אחרים.השלב של זרם הרמוני במיקום המסנן קובע אם מסנן יהיה יעיל תחת כל תנאי התפעול.

לדוגמה, מסנן מכוון ל- 5th הרמוני יכול אינטראקציה עם מערכת אינדוקציה במערכת ב 4 או 6 הרמוני, גרימת התחדשות מקבילים ואפקטיבי מתח. phasor-domain סריקות לעזור לזהות סיכונים כאלה לפני ההתקנה.

פילטרים Active Power filter

מסנני כוח פעילים (APFs) משתמשים במרנים אלקטרוניים כוח כדי להזריק זרמים המניבים כי ביטול רכיבים הרמוניים.בניגוד לסננים פסיביים, APFs יכול להתאים לשינויים בתנאים הרמוניים.הם מודדים את זרם העומס, לחלץ את הרכיבים הרמוניים באמצעות phasor בזמן אמת phasor estimation (באמצעות DFT או synous Reference Method), ולאחר מכן גל נוכחי הוא 180 מעלות של נזק בשלב הנוכחי.

מדידות Phasor הן בלב של שליטה APF.הבקר חייב לקבוע במדויק את גודל וזווית שלב של כל רכיב הרמוני לייצר את הפיצוי הנכון.זה נעשה בדרך כלל באמצעות לולאה מובעת שלב (PLL) כדי לסנכרן את הפלט של מסנן עם העומס הבסיסי, ולאחר מכן באמצעות מיצוי phasor הרמוני (למשל, באמצעות הסרת דיוק ומהירות של מתח כגון שינויים transientsphasectsient במיוחד במהלך ביצוע שינויים.

מתקדם APFs יכול גם לפצות על כוח תגובתי ולאזן שלושה-phase זרמים.הם יותר ויותר פרוסים בבניינים מסחריים וצמחים תעשייתיים שבהם רמות הרמוניות משתנות.השימוש בנתונים synchronized phasor מכמה APFs מאפשר שליטה מתואמת במערכות גדולות, מניעת אינטראקציות בין מסננים.

פילטרים היברידיים ו-Unified Power Quality Conditioners

מסננים היברידיים משלבים אלמנטים פסיביים ופעילים כדי להשיג ביצועים טובים יותר ועלות נמוכה יותר. מסנן היברידי טיפוסי מורכב מסנן פעיל קטן מדורג בסדרה או במקביל עם מסנן פסיבי. החלק הפעיל מטפל בנזקים מסדר נמוך יותר ולחות, בעוד החלק הפסיבי סופג הרמוניות גבוהה סדר ניתוח Phasor קובע את הפיצול האופטימלי בין נקודות פעילות המבוססות על ספקטרום הרמוני, מערכת מזיקה, אימפולסיבי, מגבלות, ומגבלות.

מצב איכות הכוח המאוחד (UPQC) משלב סדרה ופילטרים פעילים מפצה לפצות על המתח והנזקים הנוכחיים, כמו גם מתח חבלים ונפיחות.שליטה שלו מסתמכת על מיצוי מתח וphasors הנוכחיים בנקודת ההתקנה. Synchronized phasor מאפשרת את UPQC לפעול במצב סגור עם שגיאה מינימלית קבועה.

יחידות מדידה בזמן אמת (PMUs)

יחידות מדידה Phasor (PMUs) לספק נתונים synchronized על שיעורי דגימה גבוהה (בדרך כלל 30 עד 120 דגימות לשנייה עבור תדירות יסודית) בעוד PMUs משמשים בעיקר עבור ניטור רחב של phaors יסוד, כמה מודלים מתקדמים יכולים לדווח על phasonic גם. אלה "פרמוני PMUs" הם טכנולוגיה מתפתחת עבור ניטור נרחב של חומרים מזיקים באינטרנט ניטור ורטידוד.

על ידי פריסת מספר רב של PMUs הרמונית ברחבי רשת הפצה או שידור, מפעילי מערכת יכולים לעקוב אחר רמות הרמוניות בזמן אמת, לזהות תנאים resonant, ולשלוט התקנים הקטנת דינמי.לדוגמה, אם PMU מזהה עלייה פתאומית בהווה הרמוני 11th, זה יכול לגרום מסנן מכוון או להתאים את דפוס המעבר של מערכת תקשורת קרובה VFD. את התשתית (בדרך כלל באמצעות פרוטוקול C3) להבטיח מיקומים שונים, כגון קידוד נתונים.

כמה כלי רכב טסו לפרויקטים של PMU הרמונית (למשל, נייר LT:0IEEE על estimation המדינה הרמונית באמצעות PMUsssph 1) מראה כיצד phasonic synchronized יכול לאתר מקורות עם דיוק גבוה.הטכנולוגיה מבטיחה להעביר הפחתה הרמונית מגישה עיצוב סטטית למערכת בקרה דינמית, הסתגלות.

מחקרים ויישומים מעשיים

יישומים בעולם האמיתי ממחישים את הערך של phasor מבוסס הקטנת משככי כאבים. תרחיש אחד נפוץ מתרחשת בצמחים תעשייתיים עם מספר VFDs. ללא הפחתה, הזרמים 5 ו -7 יכול לעלות על IEEE 519 גבולות, גרימת שינוי יתר על המידה של בדיקות מחשבי נשימה ו ניו-nuisance. לנהל ביקורת הרמונית מזיקה באמצעות ניתוח איכות הדוחה פוגענית פוגענית של 519% בשלב 5C) לאחר בדיקות זיכרון (שלבים) על ידי תאים 7CDC).

דוגמה נוספת כוללת חוות רוח שבה סריקות התדרים של פורמולר אינטראקציה עם קיבול כבל תת-קרקעי, יצירת התחדשות מקבילה ליד סריקות ה- 17th הרמוני. Phasor לחשוף את השיא המהדהד. מסנן פעיל קטן מותקן באוטובוס אספני, מכוון באמצעות משוב phasor לחסן את ההשיאה.

השימוש בנתונים הרמוניים יותר ויותר לphasor כדי לאכוף קודים ברשת.באירופה, EN 50160 specifies מתח גבולות הרמוניים במערכת ההפצה PCC. פריסת PMUs או PQ מ"מ ב substations מפתח כדי לווגן phaors. כאשר הפרות הרמוניות הרמוניות מתרחשות, הם יכולים לזהות את הלקוח אחראי על ידי ניתוח הכיוון של כוח הרמוני זורם באמצעות זווית של phaor.

תקנים והנחיות

תקן IEEE 519-2022, "Recommended Practice and Conditions for Harmonic Control in Electric Power Systems", הוא ההתייחסות העיקרית להפחתה הרמונית.It מגדיר מגבלות למתח ולנזקים הנוכחיים ברמות שונות של מתח המערכת.הסטנדרט משתמש ב-THD ובעיוות הביקוש הכולל (TDD) כדי לכמת רמות הרמוניות. בעוד IEEE 519 אינו דורש במפורש מדידות, זה ממליץ על מחקרים פגומים, אשר מבוססים על מודלים טפלומטיים, אשר הם מודלים טפלומטיים, אשר מבוססים על תדרים.

תקני IEC 61000-series לטפל בפליטות הרמוניות וחסינות.IEC 61000-4-7 מתאר את שיטת המדידה, כולל השימוש ב- DFT כדי להשיג phasors הרמוניים.IEC 61000-3 מגדיר מגבלות על פליטות הרמוניות מפני מתקנים הקשורים במערכות בינוניות-וולנטיות.ערכת Compliance לעיתים קרובות דורשות מדידת phasor הרמונית על פני תקופות.

לקבלת הדרכה מפורטת יותר על מדידת phasor עבור יישומים הרמוניים, המעבדה הלאומית לאנרגיה מתחדשת (NREL) מפרסם מחקר על השפעה הרמונית של אינטגרציה מתחדשת 1 .

כיוונים עתידיים

שילוב של phasor מבוסס הפחתה לתוך פלטפורמות רשת חכמות ממשיך להתקדם. מגמות מפתח כוללות:

  • (ב) ⁇ :0) ,5 ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇
  • (ב) ,0) למידה מקנה: 1 (אלגוריתמים) אשר הוכשרו על נתונים היסטוריים של phasor כדי לחזות רמות הרמוניות ולהתאים באופן מכריע את המכשירים המיליטנטיים.
  • (FLT:0) תאומים: 1FLT:1 מודלים הרמוניים של רשתות הפצה מעודכנים בזמן אמת עם נתונים של PMU phasor כדי לדמות תרחישים הקטנת.
  • (FLT:0Wide-area Harmononic control:03: ⁇ 1) שימוש ברשתות סינכרון ממערכות שידור כדי לתאם מכשירים מרובים של הקטנת ברחבי האזור.

ככל שאלקטרוניקה כוח הופכת להיות יותר ויותר בכל מקום, הצורך בניתוח phasor הרמוני במהירות גבוהה במהירות גבוהה יהיה רק לגדול.התכנסות של טכנולוגיית PMU, בקרה מתקדמת, ו- AI מבטיח עתיד שבו עיוות הרמוני מנוהל באופן יזום ולא תגובתי.

מסקנה

Phasors לספק כלי מתמטי אלגנטי ורב עוצמה לניתוח והפחתה של הרמוניות במערכות חשמל. על ידי ייצוג כל רכיב הרמוני כמשט מורכב, מהנדסים יכולים ליישם טכניקות ניתוח מעגלים כדי להבין עיוות, לזהות מקורות, ועיצוב מסננים יעילים.השילוב של מדדי phasor בזמן אמת על ידי מערכות בקרה יעילה יותר ו- PQ מנתחים הוביל לפגיעה דינמית יותר, כמו פילטרים יעילים יותר של נתונים המבוססים על ידי פשטות כוח.

לצליל עמוק יותר לתוך יסודות phasor, מתייחס ל-FLT:0 (Wikipedia) מאמר של phasorsveFLT:1, וטכניקות הפחתה הרמונית מתקדמות, ראה את ה-FLT:2IEEE 51922-2022 סטנדרטיFLT 3: 3.