حفاظت اضافه ولتاژ سيستم كابل زميني

 

 يكي از مطالعاتي كه شركت DSTAR   در آمريكا در مورد كابل هاي

 زميني انجام داده است ، بررسي اثرات ولتاژهاي گذراي ضربه در

 آنها به دلايلي همچون صاعقه مي باشد . نقص كابل هاي زميني با

عايق پلي اتيلني و امثال آن بخشهايي از صنعت را دچار مشكل

كرده است. يكي از دلايل اصلي خرابي هاي زودرس، اضافه ولتاژهاي

 مكرري است كه بعلت حالت هاي گذرا در سيستم ايجاد مي شوند .

يك سيستم كامل آزمايشي در آزمايشگاه GE   (جنرال الكتريك) براي

 آزمايش روشهاي مختلف حفاظت كابل در مقابل اضافه ولتاژ ايجاد

 شده است. اين مجموعه شامل كابل نوترال مركزي لخت بوده كه در

 يك محفظه انعطاف پذير حمل مي گردد و امكان آزمايش كابل هاي

 كوتاه( ft300  ) و بلند ( f t  1350 ) را فراهم مي كند. براي انجام

آزمايش ولتاژ ضربه يك سر كابل را به يك    riser pole  وصل نموده

كه از طريق آن ولتاژ ضربه شبيه سازي شده صاعقه به آن اعمال

 ميگردد. ولتاژ ضربه مشابه صاعقه توسط يك مولد ولتاژ ضربه از

 نوع ماركس با قابليت توليد ولتاژ ضربه 6 ميليون ولتي توليد ميگردد.

طرح هاي مختلف از نحوه نصب برقگير با يكديگر مقايسه گرديده اند.

 در بعضي از آنها صرفا" در محل riser pole برقگير نصب شده ودر

بعضي ديگر علاوه برriser pole در طول كابل نيز برقگير قرار داده

 شده است. يكي از يافته هاي مهم اين بود كه معلوم شد در سيستم هاي

كابل نواري يا دو شاخه اي ، اضافه ولتاژ شديد تر عمل كرده و در

 اين سيستم ها نياز به توجه بيشتري در نصب برقگيرها مي باشد .

نتايج حاصل از اين آزمايشها اكنون بوسيله شركتها جهت بهينه سازي

 حفاظت كابل در مقابل اضافه ولتاژ مورد استفاده قرار مي گيرد.

آزمايش ولتاژ ضربه برروي سيستم كابل زميني براي انواع ديگر كابل ها

 ادامه يافت. كابل جلددار (jacketed cable)  بطور وسيع براي به حداقل

 رساندن مشكلات ناشي از خوردگي نول به كار مي رود. سيم نول خود

 يك هادي عايق شده است كه مي تواند امواج ضربه را همانگونه كه در

 شكل (1) ديده مي شود انتقال دهد . تحقيقاتDSTAR   نشان داد كه

حالت هاي گذراي سيم نول ، مشكلات ديگري را نيز ايجاد مي كند.

 وقتي يك اضافه ولتاژ ناشي از صاعقه باعث مي شود كه برقگير

 تخليه كند ، جريان بين زمين برقگير و نول  كابل تقسيم مي شود .

 ولتاژهاي قابل توجه اي بين نول كابل و زمين ايجاد مي گردد و

 جلد كابل مي تواند سوراخ شود. به خصوص اين حالت  زماني

رخ ميدهد كه مقاومت زمين پاي برقگير زياد باشد و در نتيجه جريان

 بيشتري از نول كابل عبور كند.آزمايشهاي ديگري براي تشخيص ميزان

مقاومت جلد كابلها در DSTAR  انجام شده است .

شكل (1)

 

در صورت عدم تخليه صاعقه دربرقگير محل riser pole خطر انتقال

 ولتاژ ضربه به سيم پيچي هاي ترانسفورماتور و صدمه به آنها در

 طرف اوليه و يا ثانويه وجود خواهد داشت. نتايج آزمايشها نشان ميدهند

 كه در حالت استفاده از برقگير تنها در محل riser pole خطر خرابي و

 آسيب وجود دارد. براي حل مشكل فوق و جلوگيري از سرايت اضافه

 ولتاژ صاعقه به سيم پيچي هاي ترانسفورماتور تحقيقات قابل ملاحظه اي

انجام گرفته است كه بر اساس آنها ايده استفاده از يك سيم لخت خوابانده

 شده در كنار كابل جلددار بمنظور كاهش ولتاژ ايجاد شده در بدنه كابل

ارائه  گرديده است. اين روش باعث كاهش چشمگير ولتاژ بين نول و

نقطه زمين  محلي مي گردد. يكي ديگر از روشهاي مهم كاهش حالت هاي

 گذراي نول دركابلها، بهبود سيستم زمين ميباشد. نوع ديگري از كابل كه

توسط بعضي از شركت ها مورد استفاده قرار مي گيرد ، كابل جلددار

از نوع نيمه هادي است . اين نوع جلد ، نول را در مقابل خوردگي محافظت

 مي كند و باعث ميرا شدن حالت هاي گذراي نوترال مي شود. نتايج

 آزمايشها برروي اين كابلها نشان ميدهد كه ولتاژ بين نول  و زمين

 بشدت كاهش مي يابد. وليكن، جريان ضربه نوترال در اين نوع كابلها

 به سرعت نوترال هاي مركزي لخت ، ميرا نمي شود .علاوه بر

 صاعقه هايي كه به خطوط هوايي تغذيه كننده سيستم زميني برخورد

مي كنند ، حالت هاي گذراي ضربه در اثر برخورد صاعقه به زمين در

 نزديكي گودال كابل نيز مي توانند در نول كابل ايجاد شوند . DSTAR 

 با آزمايشهاي گسترده اي ، جريان القاء شده در نول را بصورت تابعي

 از محل برخورد صاعقه اندازه گرفت. اين كار با كابل هاي لخت ، داراي

جلد عايق و داراي جلد نيمه هادي انجام شد .

  منبع :      منبع خبري DSTAR

آدرس : http://www.dstar.org/        

سنسورهاي جديد براي حفاظت و كنترل پيشرفته

اخيرا شركت ABB فن آوري جديدي براي حفاظت تجهيزات ارائه نموده است كه در آن سنسورهاي جريان و ولتاژ به همراه سيستمهاي حفاظتي هوشمند و … يكجا بكار گرفته شده است. سنسورهاي جريان براساس سيم پيچ رگوفسكي ( Rogowski Coil )  - يك ترانسديوسر مغناطيسي جريان ميباشد كه در آن هسته آهن با يك ماده غيرمغناطيسي جايگزين شده است. اندازه گيري ولتاژ بر اساس مقسم خازني يا مقاومتي ميباشد، در نتيجه در يك رنج وسيع فركانس خطي بودن رعايت ميشود. سيگنالهاي تهيه شده توسط سنسورها ميتوانند به سادگي تجهيزات اندازه گيري، اندازه گيري شوند.درنتيجه بدون امكان اشباع، درهمه رنج اندازه گيري، حفاظت كامل وكافي انجام ميشود. بدين ترتيب در يك رنج وسيع فركانسي، سنسورها امكان اندازه گيري دقيق و قابل اعتماد كميت هاي الكتريكي شبكه ( از جمله هارمونيكها ) را فراهم ميسازند. اطلاعات جمع آوري شده ميتواند براي مقاصد مختلف، آناليز و مورد استفاده قرارگيرند.

تكنولوژي بالاي استفاده شده در سنسورها كمك مي كند تا اپراتورها و تجهيزات در مقابل حوادث، مصون گردند . ولتاژ خروجي سنسورها محدود و پائين بوده ( در حد 0 تا 10 ولت ac ) ، لذا امكان خطر و شكست عايقي تجهيزات كاهش يافته است. همچنين سنسورها نسبت به اتصال كوتاه ثانويه يا مدار بار ثانويه و يا فرورزونانس مقاوم مي باشند.

مطالعات انجام شده نشان ميدهد كه بيش از 90% راندمان كاري اين سنسورها بيشتر از ترانسفورماتورهاي       اندازه گيري معمولي مي باشد. بعلاوه يك سنسور ميتواند هم براي اندازه گيري جريان ( در يك فيدر از 4 ^A تا 1250 ^A  ) و هم براي اندازه گيري ولتاژ ( از 7.2 ^kv تا 24 ^kv  ) مورد استفاده قرار گيرد در نتيجه تجهيزات جانبي نيز تا حد زيادي كاهش مي يابند.

بعلاوه حجم و ابعاد كوچك و محدود سنسورها امكان قرارگرفتن آنها را براحتي درسوئيچگر فراهم ميسازد. ضمنا قرائت به هنگام كميت هاي الكتريكي امكان بازرسي تجهيزات وتعميرات بهينه را فراهم ميسازد.

خلاصه مزاياي سنسورهاي جديد جريان ولتاژ

    - عدم وجود پديده اشباع در ترانسهاي جريان

    -                     عدم امكان بروز فرورزونانس هنگام اندازه گيري ولتاژ در تجهيزات

    -                     امكان اندازه گيري جريان واقعي اتصال كوتاه

    - ابعاد و وزن كمتر و كوچكتر نسبت به ترانسفورماتورهاي اندازه گيري معمول

    -    قابليت استفاده براي سوئيچگيرهاي جديد و يا نصب شده قديمي ( قابل جايگزين شدن با CT و PT )

    -                     نصب و برقراري اتصالات ثانويه به طور ساده

    -                     تلفات ناچيز بهره برداري

    -                     ايمني بيشتر براي تجهيزات و اپراتورها

    -                     امكان كنترل از راه دور فيدرها

    -                     قابليت استفاده و هماهنگي با سيستم هاي حفاظتي و كنترلي

 

منبع : ABB                           

آدرس : http://www.abb.com         

مكان يابي محل خطا در خطوط انتقال با استفاده از فناوري “ IED Data ”

اخيرا شركت برق TVA (Tennessee Valley Authority ) يك نرم افزار تعيين محل خطا قابل اجرا توسط كامپيوترهاي شخصي را بكار گرفته و به شبكه ارتباطي نيز مجهز شده است. در پيكر بندي بكار رفته در اين شركت پايگاه اطلاعات مربوط به تعيين موقعيت خطا كه در پايگاه اطلاعات كمكي ORACLE نگهداري مي شود، با ارتباط از طريق شبكه سرويس گيرنده، پايگاه اطلاعات را مي توان از راه دور بكار برد. اين شركت در برنامه هاي آتي خود قصد ارتباط با ساير توليد كنندگان رله ها و توسعه اين سيستم براي ارتباط با شبكه ملي بازيابي را دارد.

در اين نرم افزار براي تعيين محل خطا از اطلاعات  فازوري دو انتهاي خط انتقال استفاده مي شود. لذا استفاده از اين نرم افزار منوط به استفاده از تجهيزات هوشمند الكترونيكي IED است . امروزه دو نوع IED قابل دسترسي مي باشند كه عبارتند از رله هاي ميكروپروسسوري و ثبات هاي ديجيتالي خطا.  رله هاي حفاظتي ميكروپروسسوري در زماني كه خطا را تشخيص مي دهند، اطلاعات مربوط به آن را به صورت شكل موج اسيلوگرافيك ثبت مي كنند. نرخ نمونه برداري معمولاً بين 8 تا 32 نمونه در هر سيكل مي باشد.در ثباتهاي ديجيتالي سرعت نمونه برداري معمولاً در حدود 100 نمونه در هر سيكل است. اما بهر حال در كاربردهاي تعيين محل خطا به صورت اتوماتيك ، رله هاي مبتني بر ميكروپروسسور نسبت به ثباتهاي ديجيتالي بدلايل لزوم  ثبت ولتاژ و جريانهاي فقط مربوط به  فاز خطادار ، نرخ نمونه برداري پائين ولذا حجم اطلاعاتي ارسالي كمتر و تريگر نمايش گرافيكي بر اساس موج خطا داراي مزيت  مي باشند.

در اين نرم افزار كاربر مي تواند محاسبه محل خطا را براي يك خط انتقال با انتخاب يك كليد  انجام دهد . اين عمل كه به طور خودكار با IED ها در ورودي هاي خط انتقال و داده هاي اسيلوگرافيك ارتباط برقرار مي كند ، داده هاي ثبت شده در ايستگاه هاي مختلف را با هم هماهنگ مي كند و با بكارگيري بهترين الگوريتم محاسباتي ، محل خطا را براي هر خطا محاسبه نموده ، و نتايج را در همان صفحه نمايش به كاربر بر مي گرداند . همچنين اين نرم افزار مي تواند بطوركاملاً اتوماتيك بوسيله پردازشگر حالات شبكه در سيستم مركزي  مديريت انرژي راه اندازي شود .

تجزيه و تحليل شكل موج هاي اسيلو گرافيك

اطلاعات ثبت شده اسيلو گرافيك كه بوسيله سيستم جمع آوري اطلاعات تعيين محل خطا بازيابي شده اند ، در پايگاه هاي اطلاعات موقعيت خطا با يك فرمت مشترك ذخيره مي گردند . اين اطلاعات مي تواند بوسيله قابليت هاي گسترده پردازش اطلاعات ثبت شده اسيلو گرافيك تحليل شوند ، اين قابليت ها شامل موارد زير مي باشند :

1- قابليت نشان دادن چند شكل موج .

2- بزرگ نمايي محدوده شكل موج به صورت فازوري .

3-  اجراي سيستماتيك ، در يك پنجره بنا به انتخاب كاربر و محاسبه  هارمونيك ها .

4-  محاسبه كميت هاي RMS .

استفاده كنندگان مي توانند اطلاعات ثبت شده اسيلو گرافيك را به صورت دستي وارد نموده و يا ازطريق  بانك اطلاعاتي به فايل هاي COMTRADE وارد نمايند.

شبكه ارتباطي براي كاربران پراكنده

يكي از مشكلات كاربرد كامپيوتر هاي PC  براي اجراي نرم افزار اين است كه اين نرم افزار مي بايد در كامپيوترهاي سرويس گيرنده نصب شوند . نرم افزارهاي  كاربردي پردازش ، اغلب  به منظور اجتناب از به كار گيري نرم افزار هاي گران قيمت نوع سرويس دهنده ، بر روي كامپيوتر هاي سرويس گيرنده نصب مي شوند . در فرايند تعيين موقعيت خطا كه شامل عمليات گسترده جمع آوري اطلاعات مي باشد ، وظيفه جمع آوري اطلاعات به كامپيوتر هاي سرويس گيرنده تحميل مي گردد .

در اين روش كار ، درخواست تعيين محل خطا در روي يك خط انتقال توسط كاربرهاي گوناگون ، منجر به تلاقي اين درخواست ها با يكديگر مي شوند . اين روش كاري محدوديت هاي جدي را براي كاركنان عملياتي يك حوزه كاري ، كه بايد نرم افزار سرويس گيرنده را در روي كامپيوتر هاي شخصي خود نصب كنند ، ايجاد مي نمايد . براي دستيابي به يك سيستم گستردة سرويس دهندگي و سرويس گيرندگي ، يك شبكه ارتباطي براي كاربرد هاي تعيين موقعيت خطا ايجاد گرديده است. دربكارگيري روش شبكه اي از يك شبكه سرويس دهنده كمكي براي هردو وظيفة كسب اطلاعات وتعيين موقعيت محل خطا استفاده ميگردد .

تكنولوژي مبتني بر Java به سرويس گيرنده ها اجازه مي دهد تا اطلاعات ، محاسبات موقعيت خطا و تحليل اطلاعات اسيلو گرافيك را تنها با به كار گيري جستجو گر شبكه (Web browser ) كامپيوتر سرويس گيرنده به كامپيوتر خود منتقل كنند . هيچ نرم افزار ديگري در سرويس گيرنده شبكه مورد نياز نمي باشد . سرويس گيرنده همچنين مي تواند اطلاعات اسيلو گرافيك را از كامپيوتر شخصي خود با استفاده از قابليت هاي جديد مبتني بر Java  به پايگاه اطلاعاتي انتقال دهد .ارتباط شبكه  اجازه مي دهد كه هر كاربر مجازي كه به يك كامپيوتر با قابليت جستجوگري شبكه و ارتباط به شبكه داخلي كمكي دسترسي دارد ، اطلاعات به دست آمده از تجهيزات الكترونيكي هوشمند و محاسبات تعيين موقعيت خطا در خطوط انتقال را باز يابي كند . اين كاربران مي توانند در دفاتر شركت ها ، دفاتر عملياتي يا در واحد هاي متحرك تعمير و نگهداري كه از طريق ارتباط بي سيم به شبكه داخلي متصل هستند مستقر باشند .

 

منبع :  مجله April 1999 , Computer Application in power

رله اي جديد براي خطوط 345 كيلوولت

با توجه به رشد و توسعه سريع صنايع برق در همه زوايا ، سيستمهاي حفاظتي شبكه هاي الكتريكي در چند ساله اخير نيز متحول شده و ضرورت جايگزيني سيستمهاي حفاظتي قديم با طرحها و تجهيزات جديد اجتناب ناپذير است . بدين خاطر براي پوشش دادن حفاظت انواع مختلف اتصال كوتاهها در دو خط انتقال كامون ولس اديسون ( Com Ed ) و آيوا ( Iowa ) ، رله هاي قديمي ( 30 ساله ) با رله هاي جديد جايگزين شدند . طرح سيستم حفاظتي روي هرخط شامل دو سيستم مستقل يكي با استفاده ازآلگوريتم مقايسه زاويه فازوديگري با استفاده ازآلگوريتم مقايسه جهت ها باتريپ مشروطPermissive)) قرارداده شد.

بدليل وجود محدوديتهايي در اوضاع وشرايط وزمان، ابتدا رله ها فقط آلارم ميدادند(فرمان قطع براي بريكرها صادر نمي كردند).

براي اطمينان از نتايج آزمايشهاي بدست آمده، توسط يك سيمولاتور آزمايشگاهي و كانالهاي ارتباطي ماهواره اي(Satellite End to End tests) سيستم حفاظتي شبيه سازي گرديد. فلسفه انتخاب حفاظتهاي خط انتقال 345 كيلوولت براين اساس قرارگرفت كه دوسيستم حفاظتي جداگانه متشكل از رله هاي حفاظتي مستقل مورد استفاده قرارگيرد: سيستم (1) وسيستم (2) بنحويكه تمام خطاهاي ممكن پوشش داده شود.

همچنين براي به حداقل رساندن احتمال وجود عوامل مشترك خرابي(Common mode failure) از يك يا دو رله حفاظتي با آلگوريتم كاملا" متفاوت و از كارخانه هاي سازنده مختلف استفاده شد.

سيستم(1): مقايسه كننده فاز

مزيت اصلي اين آلگوريتم اينست كه ولتاژ به عنوان ورودي سيستم نيست .

شركتهاي سازنده تلاش ميكنندكه رله اي براساس آلگوريتم مقايسه فاز دوبل طراحي كنند كه باكانالهايPLC شيفت دهنده فركانس(frequency shift chanels) قابل استفاده باشند . قابليتهاي ديگري كه حفاظتهاي پستCom Ed داشتند عبارتند از:

§                      زمان عملكرد كمتر از 5/1 سيكل

§                      مقايسه جريانهاي توالي فازي مثبت- منفي و صفر

§    آشكار ساز براي بالابردن ايمني در مقابل خطاهايي كه نبايد عملكرد داشته باشد.

بدليل اينكه سيگنالهاي PLC در اتصال كوتاههاي داخل زون تضعيف مي شوند گيرنده محلي داراي قابليت توليد سيگنال ثابت و اعمال آن به سيستم حفاظتي مقايسه فاز گرديد. براي افزايش ايمني (در مقابل خطاهاي خارج زون) سيگنالهاي PLC بنحوي طراحي گرديد كه تحت تأثير خطا قرار نگيرد . به اين صورت كه 75 ميلي ثانيه سيگنال PLC پايدارميماند وفقط درمدت 75 ميلي ثانيه رله ميتوانست تريپ دهد چون بعد از 75 ميلي ثانيه سيگنال PLC ممكن است تحت تأثير اغتشاشات واقع شود. قابليت عملكرد درمقابل خطاهاي داخل زون(Dependability) به اين صورت بهبود داده شدكه رله هاي جديد با حساسيت بالايي طراحي شدند.

چون آلگوريتم مقايسه فاز قادر به پوشش تمام خطاهاي 3 فاز نميباشد براي آشكار سازي اين نوع اتصال كوتاهها از يك رله چند منظوره ميكروپروسسوري استفاده گرديد.

آلگوريتم بكار رفته در اين نوع رله نيز بر مبناي " انتقال مستقيم تريپ با تنظيم امپدانسي كوچكتر از امپدانس كل طول خط" يا (Direct Under reading Transfer Trip) DUTT طراحي ميگردد . اين رله همچنين شامل حفاظت پشتيبان زون (2) بود كه باعث افزايش قابليت عملكرد در مقابل خطاهاي داخل زون(dependability) مي گردد و زمانيكه سيگنال PLCدچار مشكل شود اين سيستم تريپ را صادر مي نمايد.

سيستم (2) : مقايسه جهت ها

طراحي سيستم (2) براساس مقايسه جهتي انجام گرفت. اين طرح شامل يك رله ديستانس فاز به فاز و فاز به زمين جهت دار درهرطرف ميباشد وارسال سيگنال براي ارسال كردن تريپ درهرسمت مورد نياز است. رله حفاظتي ميكروپروسسوري ديگري ازكارخانه سازنده متفاوت با اولي دراين طرح مورد استفاده قرارگرفت. بدليل از بين رفتن سيگنالهاي PLCدراتصال كوتاههاي داخل زون،150ميلي ثانيه خروجي دستگاه  PLCبه صورت خود نگهدارفعال باقي ميماند. ضمنا" اگراشكالي درسيستم ارسال سيگنال آشكار ميشد رله هاي پشتيبان فعال مي گرديد.

تمام مراحلي كه براي فيلتر كردن نويز در سيستم (1) به كار برده شده است در اين سيستم نيز استفاده گرديد.

آزمايش با شبيه ساز كامپيوتري

براي شبيه سازي كامپيوتري از مدلهاي زير استفاده گرديد:

§                      در مدل اصلي تمام ژنراتورها در مدار قرار داشتند.

§    در مدل(1)و(2) پست آيوا Iowa با منابع توليدي ضعيف در نظر گرفته شد(weakend)

§                      در مدل(3) پستQuad با منابع ضعيف توليدي در نظر گرفته شد(weakend)

تحت اين شرايط(يعني حداقل و حداكثر بار) رله هاي حفاظتي از نظر عملكرد مورد بررسي قرار گرفتند.

آزمايش عملكرد سيستماتيك (End to End testing)

در اين روش بجاي آزمايش تك تك رله ها كل سيستم حفاظتي مورد آزمايش قرار مي گيرد تا به حالت واقعي عملكرد آنها نزديكتر باشد.

منبع :       مجله T&D                                 

آدرس: http://www.tdworld.com        

خطاياب شينهSF6

در صورت وقوع خطايي در شينه  SF6، پيدا كردن محل آن بسيار مشكل است. شركتها براي پيدا كردن محل  خطا از روش سعي و خطا استفاده ميكنند بدين صورت كه در طول شينه از طريق شنيدن محل خطا را پيدا  مي كنند. براي شناسايي محل خطا ، ولتاژ تا جايي كه جرقه الكتريكي سطحي رخ دهد به شينه اعمال مي گردد.  سپس پرسنل از راه شنيدن صداي آن ، محل خطا را بطور تخميني حدس مي زنند. اين در حالي است كه پرسنل مختلف جاهاي مختلفي را نشان مي دهند. سپس شينه در جايي كه تخمين زده شده ، باز  مي شود تا عاقبت  محل خطا پيدا شده و خطا بر طرف گردد. اين كار اغلب مستلزم صرف هزينه و وقت اضافي براي باز كردن و بستن شينه است.

شركت PowerTech  براي سرعت بخشيدن به تعمير و صرفه جويي در زمان و هزينه ها اقدام به ساخت يك وسيله ساده خطاياب شينه SF6  كرده است. وسيله مزبور روي شينه SF6 نصب شده و در صورت وقوع خطاياب روي شينه، كار تعيين محل خطا به سرعت انجام مي گيرد.

   

منبع:    شركت PowerTech

آدرس :  http://www.powertech.bc.ca/

رله جهت دار جديد بر اساس آشكارسازي سيگنالهاي ولتاژ گذرا

در اين نوع رله از تكنيك آشكارسازي سيگنالهاي ولتاژ گذراي ناشي از خطا براي تعيين جهت خطا استفاده شده است. سيگنالهاي فركانس بالا توسط ترانسديوسر ولتاژ گذرا (Transient Voltage Transducer) TVT  كه مستقيما به شين متصل است گرفته مي شوند. از تله موجها به عنوان محدود كننده فركانسهاي غير لازم به ناحيه حفاظتي استفاده مي گردد. سيگنالهاي مذكور از يك فيلتر چند كاناله عبور داده مي شوند و خروجي هاي فيلتر به يك مدار طيف نگار انرژي ( Spectral Energy Circuit ) وارد ميگردند. در اين مدار سطوح طيف انرژي سيگنالها به روش انتگرال گيري محاسبه گرديده و مقدار اين سطوح براي تشخيص جهت خطا با هم مقايسه مي گردند.

 شماي كلي اين طرح در شكل (1) نشان داده شده است. اين طرح از يك مدار تركيب كننده مؤلفه هاي مودال، فيلترهاي ميان گذر، مدار طيف نگار انرژي و مدار تصميم گير منطقي DLU تشكيل شده است.خروجي ترانسديوسر TVT يعني V_Relay  به رله وارد ميگردد. با استفاده از روش تبديل مودال سيگنالهاي فازي به مؤلفه هاي مناسب تجزيه شده كه بر اساس آنها سيگنالهاي ولتاژي جلو و پشت ساخته ميشوند. ميزان سطح انرژي هر يك از سيگنالهاي ولتاژي جلوي خط ( Forward Voltage ) و پشت خط (Reverse Voltage) توسط مدارهاي طيف نگار  انرژي بدست مي آيد. انرژي هاي محاسبه شده توسط واحد تصميم گيرنده ( Decision Logic unit )  DLU با هم مقايسه مي گردند كه بر اساس اين نتيجه   جهت خطا مشخص ميشود.

شكل (1) : شماي كلي رله جديد جهت ياب خطا

نسبت انرژي خروجي فيلترها براي خطاهاي جلوي خط و پشت خط متفاوت مي باشد و براي خطاي روي شينه اين سطوح نزديك به هم و نسبت آنها تقريبا 1 است. واحد DLU تصميم گيري را بر اين اساس انجام مي دهد كه اگر نسبت لگاريتمي اين دو انرژي مثبت و بزرگتر از 0.5  باشد خطا جلوي خط و اگر منفي و كمتر از – 0.5 باشد خطا پشت خط و اگر بين – 0.5 و + 0.5 باشد خطا روي شين رخ داده است.

مرجع :   سايت   Alstom

آدرس : http://www.tde.alstom.com

تشخيص و نمايش خطاي زمين

 

براي تشخيص خطاي زمين ناشي از سيم كشي نادرست ، خرابي عايق ، تراكم رطوبت ،

 ميدان هاي مغناطيسي پراكنده و مسائل ديگر مي توان از جريان نشتي به هادي هاي زمين استفاده كرد .

علائم خطاهاي زمين ميتواند خرابي كارت هاي I / O  در شبكه ها ، بهم خوردن متناوب اطلاعات

 در دستگاه هاي ارتباطي ، از دست رفتن سيستم ، آلارم هاي غير واقعي ، قطعي هاي اتوماتيك و

 غيره باشد . بعضي از مشكلات ناشي از خطاهاي زمين عبارتند از :

كاهش ايمني بهره برداران و افزايش خطرات آتش سوزي ، افزايش ولتاژ در نقاط مختلف

 زمين سيستم، مشكلات ورود فركانس هاي بالا به دستگاه هاي الكترونيكي حساس و ايجاد ميدان

 هاي پراكنده بسيار قوي .

اصول تشخيص خطا بر جمع جريانهاي اندازه گيري شده مي باشد. در مدارهاي تك فاز سيم فاز

ونول از داخل ترانس جريان ( CT )  و در مدارهاي سه فاز ، كليه سيم هاي فاز بعلاوه سيم نول

 از داخل CT عبور داده مي شود. ترانس جريان مجموع اثر جريان ها را جمع مي كند . اگر

 شبكه سالم باشد مجموع اثر آنها تقريبا صفر است .اگر شبكه خطاي زمين داشته باشد ، مجموع

 جريان ها برابر با جريان خطاي زمين خواهد بود.

با استفاده از واحدهاي نظارت جديد و حساس اندازه گيري بسيار دقيق انجام مي شود و دامنه

 اندازه گيري مي تواند در محدوده  1 mA تا 10 A  انجام شود. اين روش اندازه گيري

از نظر اقتصادي مقرون به صرفه است و مي تواند در نقاط زيادي، سيستم جديد نصب گردد.

 چون آلارم مستقيما از قسمت خطادار سيستم صادر مي شود بنابراين تشخيص محل خطا ساده خواهد بود.

شكل (1) محل نصب دريافت كننده هاي سيگنال مشخص شده است .

هر يك از دريافت كننده هاي سيگنال مي تواند به يك رله جداگانه متصل شود و يا اينكه به يك واحد

 نظارت چند كاناله متصل شود كه با يك كامپيوتر براي جمع آوري اطلاعات در ارتباط مي باشد.

   

شكل (1) محل نصب دريافت سيگنال هاي

تشخيص خطا

    اين سيستم براي كاربردهاي زير طراحي گرديده است :

1-     براي مدارهاي متصل به زمين در بيمارستان ها كه نياز مبرم به جريان نشتي پائين دارند .

2-     موتورهاي مهم واساسي براي حفاظت در برابر خطاهاي اتصال زمين .

3-     مراكز اطلاعات كه در برابر پارازيت الكترومغناطيس حساس هستند .

4-     مدارهاي كنترل پروسه در كارخانجات توليدي ( كه از فن آوري پيشرفته استفاده مي كنند )

5-     شبكه هاي صنعتي كه در آنها قطعي برق پر هزينه است .

6-    كليه مواردي كه در آنها رفع عيب از نظر اقتصادي مقرون بصرفه است .

هزينه كل سيستم به تعداد واحدهاي نظارت كننده بستگي دارد. قيمت واحد هاي حس كننده از

 45 دلار تا 400 دلار متفاوت است و قيمت واحد هاي نظارت كننده از 240 دلار تا 4000 دلا

ر متفاوت است .

منبع : مؤسسه Trafox    

آدرس : http://www.trafox.fi

PSAFنرم افزار محاسبات سيستم هاي قدرت(نرم افزار CYME)

نرم افزارCYME  يكي از نرم افزارهاي بين المللي در شاخه مهندسي قدرت مي باشد. اين نرم افزار ميتواندبصورت تكي و يا شبكه ائي بر روي كامپيوترهاي IBMPC ويا سازگار با آن ودرمحيط هاي ويندوز،  2000 NT, 98 , 95 اجرا گردد. ملزومات سخت افزاري براي اجرا اين نرم افزار 32MB حافظه توسعه يافتهRAM   ويا 64MB حافظه با105MB   حافظه هارد مي باشد.

امكانات محاسباتي

امكانات محاسباتي نرم افزاري  CYMEكه توسط بسته هاي نرم افزاري مستقل ويا مرتبط با يكديگر انجام  مي شود. بشرح زير است

¨                            - نرم افزار Power System Analysis Frame Work )  PSAF ) شامل امكانات زير :

·                      - PSAF - Flow محاسبات پخش بار

·                      - PSAF – Motor Start محاسبات راه اندازي موتور

·                      - PSAF - Fault محاسبات اتصال كوتاه

·                      -  PSAF-STABمحاسبات پايداري گذرا

·                      - PSAF - Harmo محاسبات هارمونيكي

·                      - PSAF - LINE دياگرام تك خطي

¨                            - نرم افزارCYM GRD - محاسبات سيستم زمين پستها

¨                            - نرم افزارCYM CAP – محاسبات ظرفيت كابلها

¨                            - نرم افزارCYMDIST – محاسبات و تحليل شبكه هاي توزيع شامل امكانات زير

·                      - CYMDIST/MAP - مدول گرافيكي

·                      - CYMDIST/SOM  مدول بهينه سازي عمليات كليد زني

·                      - CYMDIST/HARMO تحليل و ارزيابي هارمونيكي

·                      - CYMDIST/RAM تحليل و ارزيابي قابليت اطمينان

·                       - CYMDIST/CAM مدول تحليل حوادث اضطراري

¨                            - نرم افزارCYMTCC - نرم افزار هماهنگي تجهيزات و ادوات حفاظتي

PSAF  نرم افزار محاسبات سيستم هاي قدرت 

نرم افزارPSAF  (Power System Analysis Frame Work)  يكي از امكانات محاسباتي نرم افزار CYME  International  براي انجام محاسبات به سيستم هاي قدرت مي باشد .

PSAF داراي مدولهاي شبيه سازي مختلف براي انجام محاسبات گوناگون سيستم قدرت به شرح زيرميباشد

·                      - PSAF - Flow  محاسبات پخش بار

·                       - PSAF - Fault  محاسبات اتصال كوتاه

·                       - PSAF – Motor Start محاسبات راه اندازي موتور

·                       - PSAF-STAB محاسبات پايداري گذرا

·                       - PSAF – Harmo  محاسبات هارمونيكي

هر يك از مدولهاي محاسباتي فوق از ويژگيهاي محاسبات صنعتي ، قابليت مدلسازي و تكنيكهاي الگوريتم حل برخوردار مي باشد كه PSAF را بعنوان يك ابزار محاسباتي قابل اطمينان براي تحليل هاي مهندسي درآورده است .

مدولاريتي

يكي از ويژگي هاي مهم PSAF مدولاريتي آن است بدين گونه كه ساختار اصلي آن از مدولهاي شبيه سازي مستقل تشكيل شده و كليه مدولها از يك بانك اطلاعاتي مشترك استفاده مي نمايد .

مدولهاي محاسباتي جديد ميتوانند بسادگي به نرم افزار اضافه شوند در حاليكه اطلاعات و ساختار شبكه موجود بهمان شكل باقي مانده و قابل استفاده خواهند بود. در حقيقت ويژگي مدولاريتي نرم افزار PSAF را بعنوان نرم افزار قوي و قابل انطباق با نيازهاي بهره برداري و طراحي سيستم هاي قدرت در آورده است .

تنوع و انعطاف پذيري

نرم افزار PSAF به اندازه كافي داراي قابليت انطباق مي باشد بگونه أي ميتوان آنرا براي سيستم هاي قدرت سه فاز شركتهاي برق و يا صنعتي بكار برد. با استفاده از بانك اطلاعاتي و انتخاب اطلاعات مناسب ميتوان تجهيزات و كنترل كننده هاي وسيعي از شبكه را مدلسازي نمود. براي هر يك از تجهيزات با توجه به نوع مطالعه مورد نظر مي توان بيش از يك مدل تعريف نمود. PSAF همچنين داراي قابليت دريافت اطلاعات بصورت جدولي و يا گرافيكي مي باشد .

ورود اطلاعات

·         - PSAF داراي يك بانك اطلاعاتي يكپارچه براي كليه اجزاء تجهيزاتي و كنترلي سيستم مي باشد. اين بانك بستر اطلاعاتي مشتركي را بوجود مي آورد بطوريكه اطلاعات وارد شده براي هر مدول محاسباتي توسط ساير مدولها قابل استفاده مي باشد .

·          - براي هر يك از تجهيزات شبكه امكان مدلسازي گوناگون وجود دارد بطوريكه هر مدل اطلاعات خاص خود را نياز دارد. چون اطلاعات و پارامترهاي مشترك بين مدلها نگهداري مي شود لذا از ورود تكراري اينگونه اطلاعات به بانك جلوگيري خواهد شد.

·                       - اطلاعات شبكه ميتواند بصورت بهنگام (on-line)واز طريق دياگرام تك خطي واردواصلاح شود.

·                       - اطلاعات مي توانند بصورت جدولي و يا محاوره أي وارد شوند.

·                       - بين مديريت پايگاه اطلاعاتي Dos  با , CYMEDIT   CYMBASE سازگاري وجود دارد.

·                       - قابليت تبديل فرمت اطلاعات صنعتي مانند IEEE  به فرمت نرم افزار وجود دارد.

استفاده از اطلاعات نمونه ائي

در صورت عدم دسترسي به اطلاعات تفصيلي براي تجهيزات شبكه ، PSAF قادر است كه از اطلاعات تمونه ائي استفاده نمايد. اين توانائي بر اساس در نظر گرفتن تجارب وسيع شركتهاي سازنده صنعت ايجاد گرديده است .  همچنين PSAF براي محاسبه و استخراج اطلاعات داراي قابليتهاي زير مي باشد .

·         - محاسبه پارامترهاي خطوط انتقال بر اساس ساختار هندسي آنها و امكان لحاظ نمودن تأثير فركانس ، تعداد هاديهاو تعداد مداررات خط بر روي پارامترها

·                       - محاسبه پارامترهاي كابلهاي زيرزميني تك فاز و يا سه فاز با غلاف محافظ و يا زمين شده .

·                       - محاسبه اطلاعات نمونه اي براي ژنراتورها و موتورهاي سنكرون بر اساس مشخصات كيفي از ساختمان آنها

·                       - محاسبه و استخراج اطلاعات نمونه براي موتورهاي اندوكسيوني بر اساس مشخصات پلاك و كلاس بندي NEMA

·          - محاسبه و استخراج امپدانسهاي مولفه مثبت و صفر بصورت نمونه ائي و تخمين براي ترانسفورماتورهاي قدرت و توزيع

امكانات نمايش و گزارش نتايج

·                      -  نحوه گزارش نتايج شبيه سازي ازنظرحجم اطلاعات وواحدآنها تماما"قابل تعريف توسط كاربرميباشد

·                      - نمايش گرافيكي نتايج بسادگي توسط كاربر قابل تعريف مي باشد.

·                       - نتايج عددي ، جدولي و گرافيكي قابل كپي برداري براي درج در ساير فايلها مي باشد .

·                       - امكان رسم مجدد دياگرام تك خطي شبكه بر اساس يك شين انتخاب شده وجود دارد .

·                       - امكان نمايش نتايج شبيه سازي مربوط به تجهيزات شبكه بر روي دياگرام تك خطي وجود دارد

امكانات رسم شكل

PSAF از طريق CYMVIEW  مجهز به امكانات رسم منحني ، اشكال و يا چارت براي مدولهاي مختلف شبيه سازي مي باشد. CYMVIEW قادر به مديريت نتايج و خروجي هاي مدولهاي مختلف براي رسم اشكال و منحني مي باشد.

مرجع :شركت CYME

آدرس : http://www.cyme.com 

 

فناوري شبيه سازي و تحليل سيستم هاي قدرت 1000 kv

سيستم هاي قدرت با سطح ولتاژ 1000 kv بالاترين سطح ولتاژ بكاررفته براي انتقال قدرت توسط خطوط انتقال هوايي طويل مي باشند. در اين سيستم ها، ترانسپوزه نمودن هاديهاي خطوط 1000 kv بواسطه مشكلات عايقي امكان پذير نبوده و لذا اين خطوط از نظر ساختاري نامتقارن مي باشند. بنابراين براي تحليل رفتار نامتقارن اين خطوط برخلاف خطوط ترانسپوزه شده و متقارن نمي توان از ابزار مولفه هاي متقارن استفاده نمود. همچنين چون عدم تقارن ولتاژ و جرياني كه در اين خطوط ايجاد مي شود منشاء گرمايش ژنراتورها و ترانسفورماتورها ميگردد، بنابراين يافتن راه حلهائي براي متعادل نمودن عملكرد اين خطوط ضروري و لازم مي باشد.

از طرفي ديگر چون عدم تعادل اينگونه خطوط طويل با حجم بسيار بالاي توان ميتواند بر عملكرد كل سيستم قدرت تأثير سوء داشته باشد لذا مطالعه و بررسي آنها ضروري است.

اكثر برنامه هاو نرم افزارهاي موجود براي تحليل سيستمهاي قدرت مبتني بر فرض متقارن بودن مشخصات سه فاز خطوط و شرايط بارگذاري آنها مي باشد. بنابراين عليرغم اينكه ميتوانند شرايط كاري نامتقارن مانند اتصال كوتاه و پايداري گذرا را تحليل نمايند، اما با شرط تقارن ساختاري خطوط و شبكه مي باشد.

برنامه EMTP عليرغم اينكه براي تحليل شرايط ولتاژ و جريان در خطوط نامتقارن استفاده ميشود اما داراي نارسائي هاي زير مي باشد.

1-       مقادير ولتاژهاي داخلي ژنراتورها مي بايد داده شود كه ضرورتا"بايد از برنامه ديگري محاسبه شوند.

2-       براي محاسبه دقيق جريان مؤلفه منفي ژنراتورها استفاده از امپدانس مؤلفه منفي آنها امكان پذير نميباشد.

3-       حجم بسياري از اطلاعات ورودي و نتايج خروجي وجود خواهد داشت كه استفاده از آن را براي تحليل شبكه هاي بزرگ نامناسب مي سازد.

بنابراين براي شبيه سازي و تحليل رفتار سيستم هاي قدرت با خطوط نامتقارن 1000 kv ، ابداع نرم افزارهاي جديدي لازم و ضروري است.

براي اين منظور در شركت برق توكيو نرم افزار شبيه سازي طراحي شده است كه قادر است شرايط كاري نامتقارن ايجاد شده بواسطه خطوط نامتقارن، بارهاي نامتقارن و ادوات جبران سازي را تحليل نمايد.

روش مدلسازي و حل اين نرم افزار بر اساس مؤلفه هاي فازي است كه از روش مؤلفه هاي متقارن عام تر مي باشد. همچنين برخلاف برنامه EMTP كه از منابع ولتاژ و جريان استفاده مي نمايد، اين برنامه معادلات پخش بار شبكه سه فاز را بكمك روش نيوتن – رافسن حل مي نمايد.

اين برنامه قادر است كه محاسبات شبيه سازي را براي تقريبا" تمام شبكه برق توكيو انجام دهد.

براي ارزيابي و تائيد توانائي و قابليت هاي نرم افزار، يك شبكه 500 kv  و 275 kv شامل 191 شين و 109 خط توسط آن شبيه سازي گرديده است. همچنين بر اساس اين برنامه يك برنامه ديگري تهيه شده است كه ميتواند در شبكه هاي پيچيده جريانهاي خطا را كه توسط سناريوهاي متعدد و ممكن خطا ايجاد ميشوند تحليل و بررسي نمايد.

برنامه محاسبات پخش بار تحت شرايط ولتاژ و جريان نامتقارن اخيرا" براي بررسي تعدادي از مسائل رايج در شبكه مانند محاسبه و آناليز مولفه منفي جريان ژنراتورها و خطوط و تحليل ولتاژهاي نامتقارن توليد شده بواسطه بارهاي نامتعادل مانند قطارهاي برقي، بكار گرفته شده است.

 

منبع : شركت ميتسوبيشي

آدرس : http://www.mitsubishielectric.com 

براي شبيه سازي سيستم قدرت PSS /E معرفي نرم افزار

 نرم افزارPSS/E از بدو پيدايش خود در سال 1976 كاربردهاي گسترده اي در  شبيه سازي سيستم قدرت  يافته است.اين نرم افزار كه در شركت PTI  آمريكا طراحي شده، هم اكنون در بيش از 40 كشور دنيا بكار  مي رود.

  كاربردها

از نرم افزار PSS /Eدر زمينه هاي گوناگوني مانند شبيه سازي، آناليز و بهينه سازي عملكرد سيستم قدرت  مي توان استفاده نمود.

از مزاياي ديگر اين نرم افزار، امكان استفاده از آن بر روي سيستمهاي عامل گوناگون مانند ويندوز 95 و   NT ، سان سولاريس  , 2.X ,HP 9000 HP-UX 10 DEC ALPHA DIGITAL UNIX , ,IBM AIX   DEC ALPHA OPEN VMS وجود دارد.

موارد زير از جمله كاربرد هاي نرم افزار PSS /Eبشمار مي آيند:

v                    - پخش بار

v                    - پخش بار بهينه

v                    - آناليز اتصال كوتاه متقارن و نامتقارن

v                    - شبيه سازي ديناميك سيستم قدرت ( كوتاه مدت و دراز مدت)

v                    - كاهش حجم شبكه

v                    - آناليز سيگنال كوچك

v                    - تعيين هزينه

v                    - آناليز حدود انتقال قدرت

نرم افزار PSS /E مدلسازي تكنولوژيهاي پيشرفته مانند FACTS  يا كانورتر با كموتاسيون خازني     براي سيستمهاي HVDC را نيز در بر مي گيرد. اين نرم افزار امكان استفاده از روشهاي مختلف آناليز را فراهم    مي آورد. براي مثال، امكان پخش بار  dcبراي آناليز سريع سيستم وجود دارد. با استفاده از امكانات   مدلسازي ديناميك PSS/E مي توان مواردي همچون مدلهاي دقيق گاورنر، استراتژيهاي كنترلي استاندارد بويلر و مدلهاي بسيار پيچيده HVDC را با توجه به شرايط خاص نصب، مورد بررسي و تجزيه و تحليل قرار داد.

  ويژگيها و تواناييها

نرم افزار PSS/E از محيط كاربردي گرافيكي ( GUI) پيشرفته اي بر خوردار است . در اين GUI امكان ذخيره سازي ماكرو براي انجام روندهاي محاسباتي و عملياتي تكراري وجود دارد . همچنين امكان ورود و تصحيح داده ها براي دياگرام تك خطي فراهم آمده است. همچنين كاربران مي توانند مطابق نياز خود برنامه نويسي   كنند،  فرايندهاي محاسباتي را تغيير دهند يا بر تواناييهاي مدلسازي بيفزايند.

زبان برنامه نويسي IPLAN  امكانات زير را براي كاربران فراهم مي آورد:

v                    - اخذ نتايج PSS/E و تصحيح داده هاي ورودي

v                    - انجام حلقه تكرار و آزمون بر پايه بسط هاي رياضي برآورد شده.

v                    - تهيه گزارشهاي تخصصي بصورت جدول ، فرم و نمودار

v                    - خواندن و نوشتن فايلهايي كه توسط كاربران تعريف مي شود.

  امكان تعريف مدل و مدلسازي توسط كاربران

PSS/E نخستين نرم افزاري است كه در  سطح عمومي منتشر شده و در آن امكان تعريف مدلهاي ديناميك توسط كاربر  با مشخصات زير وجود دارد:

v                    - عدم محدوديت در پيچيدگي مدلسازي

v                    - امكان تعريف مدلهايي با كارايي بسيار بالا براي محيطهاي توليدي

v                    - روش ساده براي تعريف مدل

v                    - توانايي مدلسازي حالت گذرا و دراز مدت

 

پخش بار بهينه (OPF)

با استفاده از قابليت پخش بار بهينه، مي توان هزينه عملكرد سيستم را كاهش داد. O  PF     مي تواند معادله پخش بار كامل را با حفظ كوپلاژ توان حقيقي و مجازي حل كند تا ميزان هر يك از آنها بدست آيد . از    OPF مي توان براي تعريف و حل سريع پيچيده ترين مسائل بهينه سازي سيستم قدرت استفاده نمود .در نرم افزار PSS/ E امكان بررسي سيستمهاي بسيار پراكنده يا سيستمهاي بسيار متراكم  ( با 500000 باس) وجود دارد. مزيت مهم ديگر OPF در انتخاب بهترين راه حل براي مساله است.   در روشهاي متداول پخش بار، مهندس بايد راه حلهاي گوناگون را بررسي كند تا به راه حل مناسبي دست يابد، در حاليكه ابزار O PF مستقيماً شرايط كنترلي را تغيير مي دهد تا به بهترين راه حل برسد، بطوريكه همه شرايط سيستم بطور همزمان ارضا  شود و هزينه ها كمينه و عملكرد بهينه گردد. در ابزار O PF مدلهاي گوناگون پخش بار از پيش تعريف شده است.  

شكل 1- محيط كاربردي ابزار OPF

 اين ابزار علاوه بر برخورداري از GUI ساده و يكپارچگي با PSS/E، از انعطاف پذيري بهمراه ويژگيهاي زير برخوردار است:

v                    - گستره اي  از شرايط و كنترلها

v                    - امكان اعمال چندين هدف و تعيين هزينه براي بيشتر شرايط و كنترلها

v                    - الگوريتم سريع و مقاوم

v                    - امكان استفاده براي كاربردهاي عملكرد همزمان شبكه

v                    - برنامه ريزي توان راكتيو

v                    - تجزيه وتحليل افت ولتاژ

v                    - بررسي توانايي انتقال توان

 شبيه سازي ديناميك شبكه و شرايط وقوع خطا

در نرم افزار PSS/E امكانات مناسبي براي بررسي و شبيه سازي حالتهاي گذراي شبكه وجود دارد . PSS/E نخستين نرم افزاري است كه در آن كاربران مي توانند مطالعات خود را از يك مساله حل شده پخش بار آغاز كنند . در نتيجه، با استفاده از همه بار گذاريها و مقدار  واقعي ولتاژ داخلي ژنراتورها     مي توان به دقيقترين مقدار جريان خطا دست يافت. نرم افزار PSS/E مي تواند محاسبات خود را در حالتهاي زير انجام دهد:

v                    - نمايش خطاهاي سه فاز و فاز به زمين روي دياگرام تك خطي انتقال توان

v                    - وقوع همزمان وقايع پيچيده در چندين باس و نقاط مختلف سيستم انتقال

  موارد زير از مزاياي ديگر اين نرم افزار بشمار مي آيند:

v                    - نمايش همه ولتاژ ها و جريانها

v                    - كليد زني مستقل قطبها

v                    - محاسبات مدار شكن

v                    - امكان قطع و شروع مجدد شبيه سازي در زمان دلخواه

v                    - امكان بررسي آثار هر نوع اغتشاش مانند وقوع خطا، قطع ژنراتور، راه اندازي موتور و حذف بار

v                    - امكان محاسبه نسبت پاسخ و پاسخ گذراي مدار باز در سيستمهاي تحريك

v                    - امكان تخمين پارامتر هاي ماشين سنكرون و القايي

  نرم افزار PSS/E از مدلهاي زير براي شبيه سازيهاي خود برخوردار است:

v                    - مدلهاي گوناگون و دقيق ژنراتور، سيستم تحريك، گاورنر و پايدار ساز

v                    - مدلهاي پيچيده بار، توان راكتيو ايستا و مدلهاي چند پايانه اي HVDC

v                    - مدلهاي رله ديستانس، زيرفركانسي و جريان زياد

v                    - امكان بررسي اثر فركانس  بر مدلها و پارامترهاي شبكه

v                    - امكان تعريف مدل توسط كاربر براي هر نوع فرايند كنترلي( بدون افزايش زمان اجراي برنامه)

علاوه براين، امكان شبيه سازي ديناميك دراز مدت سيستم نيز در نرم افزار PSS/E وجود دارد . بدين ترتيب، امكان بررسي و تجزيه و تحليل مواردي مانند تغيير فركانس ناشي از پاسخ گذراي  راه انداز يا تغييرات ولتاژ ناشي از عملكرد ادوات حفاظتي فراهم مي آيد. در چنين مواردي، شبيه سازي كاملاً مشابه سيستم واقعي انجام مي گيرد.

موارد زير نيز از تواناييهاي نرم افزار PSS/E در اين زمينه بشمار مي روند:

v                    - امكان بررسي اثر متغيرهاي كنترلي بويلر

v                    - امكان بررسي بيشترين حدود سيستم تحريك

v                    - امكان مدلسازي در حالت عملكرد همزمان براي تپ و جابجايي فاز در ترانسفورماتور

 

منبع : شركت PTI

آدرس: http://www.pti-us.com/pti/software/psse/userpage.htm

سيستمي جهت تشخيص برف زدگي خطوط انتقال با استفاده از فن آوري نوري

در هوكايدو، طوفان برف در زمستان اغلب منجر به پديده برف زدگي خطوط مي گردد كه در نتيجه آن ممكن است بواسطه پارگي خط پايداري سيستم قدرت به مخاطره افتد. به منظور جلوگيري از اتفاقات ناشي از برف زدگي خطوط، برخي از سيستم هاي تشخيص قبلا" بكار گرفته شده اند كه همگي آنها به علت مجهز بودن به سنسور بار با تغذيه الكتريكي به نگهداري اساسي نياز دارند. شركت برق هوكايدو توسعه يك سنسور نوري بار را با بكارگيري سنسور فيبر نوري جهت تشخيص برف زدگي خطوط انتقال آغاز كرده است. اين شركت سنسور باري را طراحي كرده كه با بكارگيري سنسور فيبر نوري ديگر نيازي به تغذيه الكتريكي ندارد. ساختمان مكانيكي سلول نوري بار طوري طراحي شده است كه نتايج آزمايشهاي خرابي ناشي از خستگي، ماكزيمم بار و شتاب خرابي براي اين طرح جديد عملكردي همانند سيستم رايج را نشان ميدهد. اين سيستم جديد در زمستان مورد آزمايش عملي قرار گرفت و مشخص گرديد كه اين طرح به طور عملي نيز قابل اجرا مي باشد. آزمايشات اين طرح به منظور ارزيابي قابليت اطمينان سنسور در مدت زمان طولاني هنوز ادامه دارد. همچنين تخمين هزينه هاي توليد سيستم جديد در مقايسه با سيستم قديمي در حال بررسي مي باشد. شكل شماره (1) مثالي از كاربرد عملي سنسور نوري بار را نشان ميدهد.

شكل (2) منحني تغييرات بار مكانيكي يك خط انتقال را كه بر حسب Kg در طي روزهاي مختلف توسط سنسور نوري اندازه گيري شده است، نشان ميدهد.

همانگونه كه ملاحظه ميگردد ميزان باري كه باعث ايجاد يك سيگنال هشداردهنده براي بهره بردار مي گردد در روي منحني نشان داده شده است كه برابر 1500 كيلوگرم مي باشد. بنابراين چنانچه بار مكانيكي برروي خط انتقال بدليل انباشتگي برف به مقدار 1500 كيلو برسد يك سيگنال هشدار توسط سنسور ايجاد ميگردد.

 

شكل شماره  (1)

شكل شماره (2)

 

 منبع :     شركت برق هوكايدو

آدرس : http://www.hepco.co.jp  

روشي جديد براي انتقال توان با استفاده از خطوط GIL

در حال حاضر مقادير بسيار زياد انرژي الكتريكي توسط خطوط انتقال هوائي

 و زميني منتقل ميگردد. شركت زيمنس با توجه به تحقيقات انجام شده بر روي

 عايق هاي گازي در گذشته و با توجه به پيشرفت تكنولوژي توانسته خطوط

انتقال نيرو را با توانائي انتقال قدرتهاي بالا با عايق گازي GIL  طراحي نمايد.

سالها پيش اين روش به دليل هزينه بالا و محدوديت كاربرد با شكست روبرو گرديد. ولي نظر به رشد روزافزون شهره

 و افزايش تقاضاي انرژي و نياز به انتقال قدرتهاي بالا، تكنولوژي GIL مجددا مورد توجه قرار گرفت و انجام مطالعات

و تجارب بدست آمده نشان داده كه براي قدرتهاي بالا در حدود 3000 مگاوات و ولتاژ 550 كيلووات در مسافات

 طولاني استفاده از تكنولوژي GIL بسيار توانمند بوده و بخصوص در مسيرهاي صعب العبور و يا مسيرهائي كه

محدوديت خاصي را ايجاب مي نمايد مانند مسير راه آهن و فرودگاهها وغيره  كه امكان عبور خط بصورت متداول

 نمي باشد كاربرد دارد.

شركتهاي بزرگ كه داراي بيش از 30 سال تجربه در زمينه عايق هاي گازي براي سوئيچگيرهاي فشار قوي و كابل

هاي زميني با طولي در حدود 30كيلومتر بودند فعاليت خود را بر اين مبنا و توليد عايق هاي گازي براي خطوط انتقال

با بالاترين قدرت و كمترين تلفات ممكن و شرايط مطلوب و مطمئن متمركز نمودند و اكنون به اين هدف بزرگ دست يافته اند

كه قدرتهاي بالا را با هزينه كمتر از حالت قبلي GIL منتقل نمايند.

سولفور هگزافلورايد ( SF6 )  و نيتروژن ( N2 )  به عنوان يك عايق مطلوب مورد آزمايش

 و تأئيد قرار گرفته بود و اكنون GIL به عنوان يگ گاز عايق و خنثي كه تركيبي از حدود

 20% گاز SF6    و حدود 80% گاز N2  مي باشد به عنوان عايق خطوط انتقال بكار گرفته مي شود.

اين سيستم براي كنترل ميدانهاي الكتريكي و مغناطيسي و محدود نمودن حرارت خاك اطراف خط انتقال GIL كاربرد مناسبي دارد

 زيرا عملكرد لوله شامل گاز و هادي درون آن مشابه يك كابل كواكسيال عمل نموده و در مقابل ميدان الكتريكي سپر ايجاد مي كند

 و به علت مخالف بودن جريان در لوله شامل گاز هادي درون آن ميدان مغناطيسي به حداقل خود كاهش مي يابد بنابراين وقتي يك

 سيستم GIL در زمين قرار مي گيرد با جرياني در حدود 4600 آمپر براي انتقال توان 3000 مگاوات در ولتاژ 420 كيلو ولت

 ميدان مغناطيسي حاصل در سطح زمين حدود 10 ميلي تسلا خواهد بود.

سيستم GIL اجازه انتقال مقادير بزرگ انرژي را خواهد داد و هزينه نصب آن در حد مقاديري بين هزينه خط هوائي و كابل مي باشد.

ساختمان خطوط هوائي انتقال با استفاده از برجها با توجه به محدوديتهاي زمين و اثرات زيست محيطي به تدريج جاي خود را

به كابل ها با عايق گازي كه در زمين نصب مي شود خواهند داد و اخيرا تحقيقات گسترده اي برروي گازهاي هيبريد در شرف

 انجام است. عايق گازي خطوط انتقال شامل لوله و هادي و غلاف بيروني آن با گاز SF6  مي باشد كه درون زمين نصب

مي گردند بهمين دليل نسبت به صاعقه و باد و برف و آلودگي بي اثر مي باشد. عايق     SF6 بهترين عايق الكتريكي و

 همچنين بهترين منتقل كننده حرارت بوده و در نتيجه در خطوط انتقال قدرت بالا مناسبترين وسيله خواهد بود.

با توجه به محدوديتهاي موجود ذكر شده، در آينده انتقال قدرت هاي بالا توسط كابل هاي XLPE  و خطوط با عايق گازي

 خواهد بود و مطالعات در اين زمينه باعث تهيه گازهاي هيبريد گرديده است ( H- GIL)  كه ساختماني بين كابل XLPE و

GIL  دارد با ويژگي هاي زير:

1- انجام مطالعات پايه اي برروي يك H – GIL شامل سه هادي كه هر كدام بوسيله عايق جامد مانند پلي اتيلني پوشيده شده و

 احاطه گرديده توسط گاز SF6  با فشار بالا (شكل1). به علت وجود قابليت انعطاف هاديها داخل لوله از جداسازي به شكل   

Y استفاده مي شود.

شكل (1)

 

2- در طراحي عايق H – GIL با توجه به ولتاژ و جريان و تعادل حرارتي ابعاد و اندازه غلاف تخمين زده مي شود (شكل2)

 و تحت شرايط جديد دماي قابل تحمل را به حدود 110^{˚ C} افزايش داده و بنابراين در حدود 20% جريان مجاز هادي را

 افزايش خواهيم داد.

 شكل (2)

 

3- تخمين زده ميشود ظرفيت الكترواستاتيك H – GIL در حدود 70 تا 100 كيلوفاراد بر متر باشد كه اندكي بيشتر از ظرفيت

 الكترواستاتيك GIL بوده و در حدود 3/1 كابل هاي XLPE  مي باشد. اين مقادير ميتواند انتقال قدرت را در مسافات طولاني

 امكان پذير سازد و تلفات خط را به حدود 200 تا 300 وات بر متر بر فاز كاهش ميدهد. (جدول 1)

 

جدول (1)

4- با بدست آوردن مشخصه عايق H – GIL توسط اندازه گيري در مقابل ولتاژ ايستادگي ديده مي شود كه عايق H – GIL مقدار

 پايداري در مقابل ولتاژ ايستادگي را بالا برده است.

 

 

منابع :     سايت خبري Siemens

            مؤسسه تحقيقاتي-صنعتي برق ژاپن 

آدرس: http://www.siemens.com          

http://criepi.denken.or.jp

 

ابداع خطوط انتقال فشرده

تلاشهايي در جهت ايجاد خطوط انتقال فشرده 154KV  با استفاده از خط انتقال 66 KV  موجود، در حال انجام است. اين فعاليتها با توجه به  افزايش تقاضاي مصرف كنندگان شهري و نيز كنترل  سرمايه گذاري هاي جديد انجام شده است.

مواردي از قبيل مسايل تكنيكي، استانداردها و قراردادها و سرويس و نگهداري، از جمله مشكلات موجود بر   سر راه خطوط انتقال فشرده اند. محدوديتها و مشكلات تكنيكي، عبارتند از: فواصل ايزولاسيون بين فازها در هنگام وزش بادهاي شديد و ايزولاسيون فازها از بدنه دكل. ابزارهايي كه براي حل  اين مشكلات مورد استفاده قرار مي گيرند عبارتند از : فاصله ساز فاز به فاز ( براي ثابت نگهداشتن فاصله ايزولاسيون بين   فازها و بدنه دكل). تاكنون چندين آزمايش الكتريكي و مكانيكي انجام شده است. اينك طرحهايي براي انجام آزمايشاتي در جهت تامين استانداردها و حل مسايل سرويس و نگهداري در دست بررسي مي باشند.

 

منبع: اينترنت

 سايت tepco:

مرجع :   http://www.tepco.co.jp

فن آوري جديد براي تميز كردن هاديهاي خطوط انتقال

شركت برق پرو Etecen داراي  يك خط 220كيلو ولت به طول 1600 كيلومتر است كه اخيراً نشت يك لايه نازك از پوشش گياهي همراه با خاك، شن و نمك روي اين خط ديده شده است. اين پديده از طريق كرونا، باعث ايجاد تخليه جزئي شده و اين مساله باعث ايجاد تلفات زيادي در سيستم مي شود. با مطالعه اي كه از سوي مهندسين شركت Hydro - Quebec   انجام شد، معلوم گرديد كه تلفات  از زمان نصب خط، به ميزان 10 تا 12 برابر افزايش يافته است.

براي حل اين مشكل متخصصين بخش IREQ   شركت Hydro - Quebec وسيله مخصوصي را براي تميز كردن هاديها و برداشتن آلودگي از روي خط طراحي كردند. همانگونه كه در شكل (1) ملاحظه مي گردد اين وسيله از روي زمين و با استفاده از يك طناب كششي عمل ميكند.

وزن وسيله مزبور 9 كيلو گرم بوده  و شامل دو قسمت مي باشد كه هر يك داراي 5 برس مي باشند. با هر حركت وسيله دوبار به خط برس زده مي شود. هر برس روي يك سيستم آويزي نصب شده كه امكان مي دهد  تا دستگاه از همه اتصالات عبور كرده و با هر قطري از هاديها سازگار باشد. اين وسيله بويژه براي قطرهاي 2 سانتيمتر و 3 سانتيمتر مناسب است.

 

شكل (1)

 

منبع :        مجله Transmission  &  Distribution  World   

آدرس : http://www.tdworld.com