Elastīga maiņstrāvas pārvades sistēma - vajadzība, definīcija un veidi

Kāpēc nepieciešama elastīga maiņstrāvas pārvades sistēma?

Parastajā maiņstrāvas pārvades sistēmā spēju pārsūtīt maiņstrāvu ierobežo vairāki faktori, piemēram, termiskās robežas, pārejošās stabilitātes robeža, sprieguma robeža, īssavienojuma strāvas robeža utt. Šie ierobežojumi nosaka maksimālo elektrisko jaudu, ko var efektīvi pārraidīt caur elektropārvades līniju, neradot nekādus bojājumus elektroiekārtām un pārvades līnijām. To parasti panāk, veicot izmaiņas energosistēmas izkārtojumā. Tomēr tas nav iespējams un vēl viens veids, kā sasniegt maksimālu enerģijas pārneses spēju bez izmaiņām energosistēmas izkārtojumā. Arī ieviešot mainīgas pretestības ierīces, piemēram, kondensatorus un induktorus, visa enerģijas avots vai enerģija no avota netiek pārnesta uz slodzi, bet daļa tiek saglabāta šajās ierīcēs kā reaktīvā jauda un atgriezta avotā. Tādējādi faktiskais jaudas daudzums, kas nodots slodzei vai aktīvajai jaudai, vienmēr ir mazāks par šķietamo jaudu vai lietderīgo jaudu. Ideālai pārraidei aktīvajai jaudai jābūt vienādai ar šķietamo jaudu. Citiem vārdiem sakot, jaudas koeficientam (aktīvās jaudas un šķietamās jaudas attiecībai) vajadzētu būt vienotībai. Šeit parādās elastīgas maiņstrāvas pārvades sistēmas loma.

Pirms dodaties uz sīkāku informāciju par FAKTIEM, ļaujiet mums īsi pastāstīt par jaudas koeficientu.

Kas ir jaudas koeficients?

Jaudas koeficients ir definēts, jo tas ir aktīvās jaudas attiecība pret redzamo jaudu ķēdē.

Neatkarīgi no jaudas koeficienta, no otras puses, ģenerējošajai jaudai mašīnām jānodrošina noteikta sprieguma un strāvas padeve. Ģeneratoriem jābūt spējīgiem izturēt novērtēto saražotās enerģijas spriegumu un strāvu. Jaudas koeficienta (PF) vērtība ir no 0,0 līdz 1,0.

Ja jaudas koeficients ir nulle, strāvas plūsma ir pilnībā reaktīva un slodzē saglabātā jauda atgriežas katrā ciklā. Kad jaudas koeficients ir 1, visu avota piegādāto strāvu aprij slodze. Parasti jaudas koeficientu izsaka kā sprieguma vadību vai atpalicību.

Vienības jaudas koeficienta testa shēma

Ķēde ar barošanas avotu ir 230 V, un droseļvārsts ir savienots virknē. Lai uzlabotu jaudas koeficientu, kondensatori ir jāpieslēdz paralēli, izmantojot SCR slēdžus. Kamēr apvedceļa slēdzis ir izslēgts, droselis darbojas kā induktors, un tā pati strāva plūst abos 10R / 10W rezistoros. Tiek izmantota CT, kuras primārā puse ir savienota ar rezistoru kopējo punktu. Otrais CT punkts iet uz vienu no DPDT S1 slēdža kopīgajiem punktiem. Kamēr DPDT slēdzis tiek pārvietots pa kreisi, tas izjūt sprieguma kritumu, kas proporcionāls strāvai, lai attīstītu paaugstinātu spriegumu. Sprieguma kritums ir proporcionāls atpaliekošajai strāvai. Tādējādi primārais spriegums no CT nodrošina atpaliekošu strāvu.

Ja izmanto uz mikrokontrolleru balstītu vadības ķēdi, tad saņem nulles strāvas atsauces un salīdzina ar nulles sprieguma atsauci, lai aprēķinātu jaudas koeficientu, pamatojoties uz to laika starpību. Tātad atkarībā no laika starpības, kas nepieciešama, nē. no SCR slēdžiem ir ieslēgti, tādējādi pārslēdzot papildu kondensatorus, līdz jaudas koeficients ir gandrīz vienots.

Tādējādi atkarībā no slēdža stāvokļa var nojaust atpaliekošo strāvu vai kompensēto strāvu, un displejs attiecīgi nodrošina laika aizturi starp spriegumiem, strāvu ar jaudas koeficienta displeju.

Kas ir elastīgā maiņstrāvas pārvades sistēma (FAKTI)?

TO Elastīga maiņstrāvas pārvades sistēma attiecas uz sistēmu, kas sastāv no jaudas elektroniskām ierīcēm kopā ar enerģijas sistēmas ierīcēm, lai uzlabotu pārvades sistēmas vadāmību un stabilitāti un palielinātu enerģijas pārneses iespējas. Izgudrojot tiristora slēdzi, pavēra durvis jaudas elektronikas ierīču izstrādei, kas pazīstamas kā elastīgas maiņstrāvas pārraides sistēmu (FAKTU) kontrolieri. FACT sistēmu izmanto, lai nodrošinātu tīkla augstsprieguma puses vadāmību, iekļaujot jaudas elektroniskās ierīces, lai tīklā ieviestu induktīvo vai kapacitatīvo enerģiju.

4 FAKTU kontrolieru veidi

• Sērijas kontrolieri: Sērijas kontrolieri sastāv no kondensatoriem vai reaktoriem, kas spriegumu ievada virknē ar līniju. Tās ir mainīgas pretestības ierīces. Viņu galvenais uzdevums ir samazināt elektropārvades līnijas induktivitāti. Viņi piegādā vai patērē mainīgu reaktīvo jaudu. Sērijas kontrolieru piemēri ir SSSC, TCSC, TSSC utt.
• Šunta kontrolieri: Šunta regulatori sastāv no mainīgas pretestības ierīcēm, piemēram, kondensatoriem vai reaktoriem, kas strāvu ievada virknē ar līniju. Viņu galvenais uzdevums ir samazināt elektropārvades līnijas kapacitāti. Injicētā strāva ir fāzē ar līnijas spriegumu. Šunta kontrolieru piemēri ir STATCOM, TSR, TSC, SVC.
• Šunta sērijas kontrolieri: Šie kontrolieri ievada strāvu virknē, izmantojot sērijas kontrolierus, un spriegumu šuntā, izmantojot šunta regulatorus. Piemērs ir UPFC.
• Sērijas sērijas kontrolieri : Šie kontrolieri sastāv no virknes kontrolieru kombinācijas, katram kontrolierim nodrošinot sērijas kompensāciju, kā arī reālās jaudas pārsūtīšanu pa līniju. Piemērs ir IPFC.

2 sērijas kontrolieru veidi

• Tiristora kontrolēts sērijveida kondensators (TCSC): Tiristora kontrolēta sērijveida kondensators (TCSC) izmanto silīcija kontrolētus taisngriežus, lai pārvaldītu kondensatora banku, kas savienota virknē ar līniju. Tas ļauj lietderībai pārsūtīt vairāk enerģijas uz norādīto līniju. Parasti tas sastāv no tiristoriem virknē ar induktoru un savienotiem pāri kondensatoram. Tas var darboties bloķēšanas režīmā, kad tiristors netiek iedarbināts un strāva iet tikai caur kondensatoru. Tas var darboties apvedceļa režīmā, kur strāva tiek apieta tiristoram, un visa sistēma darbojas kā šunta pretestības tīkls.

• Statiskās sērijas sinhronie kompensatori : SSSC ir vienkārši STATCOM sērijas versija. Tie netiek izmantoti komerciālās lietojumprogrammās kā neatkarīgi kontrolieri. Tie sastāv no sinhronā sprieguma avota virknē ar līniju tā, ka tas ievada kompensējošu spriegumu virknē ar līniju. Tie var palielināt vai samazināt sprieguma kritumu visā līnijā.

2 paralēli kontrolieri

• Statiskie mainīgie kompensatori : Statiskais mainīgais kompensators ir primitīvākā un pirmās paaudzes FAKTU kontrolieris. Šis kompensators sastāv no ātras tiristora slēdža, kas kontrolē reaktoru un / vai šunta kapacitatīvo banku, lai nodrošinātu dinamisku šunta kompensāciju. Parasti tās sastāv no šunta savienotām mainīgas pretestības ierīcēm, kuru izeju var regulēt, izmantojot jaudas elektroniskos slēdžus, lai līnijā ieviestu kapacitatīvo vai induktīvo reaktanci. To var novietot līnijas vidū, lai palielinātu maksimālo jaudas pārneses spēju, un to var arī novietot līnijas galā, lai kompensētu slodzes radītās variācijas.

3 SVC veidi ir

1. TSR (tiristora komutācijas reaktors) : Tas sastāv no šunta savienota induktora, kura pretestību kontrolē pakāpeniski, izmantojot tiristora slēdzi. Tiristors tiek iedarbināts tikai 90 un 180 grādu leņķī.
2. TSC (tiristora komutācijas kondensators) : Tas sastāv no šunta savienota kondensatora, kura pretestību kontrolē pakāpeniski, izmantojot tiristoru. Kontroles veids, izmantojot SCR, ir tāds pats kā TSR.
3. TCR (tiristora kontrolēts reaktors) : Tas sastāv no šunta savienota induktora, kura pretestību kontrolē ar SCR aizdedzes leņķa aizkavēšanas metodi, kur tiristora iedarbināšana tiek kontrolēta, izraisot strāvas variāciju caur induktoru.

• STATCOM (statiskais sinhronais kompensators) : Tas sastāv no sprieguma avota, kas var būt līdzstrāvas enerģijas avots, vai kondensators, vai induktors, kura izeju var kontrolēt, izmantojot tiristoru. To izmanto reaktīvās enerģijas absorbēšanai vai ģenerēšanai.

Sērijas šunta kontrolieris - vienots strāvas plūsmas kontrolieris:

Tie ir STATCOM un SSSC kombinācija, kas abas tiek apvienotas, izmantojot kopēju līdzstrāvas avotu, un nodrošina gan aktīvās, gan reaktīvās sērijas līnijas kompensāciju. Tas kontrolē visus maiņstrāvas pārvades parametrus.

Stabila stāvokļa sprieguma kontrole, izmantojot SVC elastīgām maiņstrāvas pārvades sistēmām

Lai ģenerētu nulles krustošanās sprieguma impulsus, mums ir nepieciešami digitalizēti sprieguma un strāvas signāli. Sprieguma signāls no tīkla tiek ņemts un tilta taisngriezis tiek pārveidots par pulsējošu līdzstrāvu un tiek nodots salīdzinātājam, kas ģenerē digitālo sprieguma signālu. Līdzīgi strāvas signāls tiek pārveidots par sprieguma signālu, ņemot slodzes strāvas sprieguma kritumu pāri rezistoram. Šis maiņstrāvas signāls atkal tiks pārveidots ciparu signālā kā sprieguma signāls. Tad šie digitalizētie sprieguma un strāvas signāli tiek nosūtīti uz mikrokontrolleru. Mikrokontrolleris aprēķinās laika starpību starp sprieguma un strāvas nulles šķērsošanas punktiem, kuru attiecība ir tieši proporcionāla jaudas koeficientam un nosaka diapazonu, kurā atrodas jauda. Tādā pašā veidā, izmantojot tiristoru ieslēgtu reaktoru (TSR), sprieguma stabilitātes uzlabošanai var ģenerēt arī nulles krusta sprieguma impulsus.

Elastīga SVC maiņstrāvas pārvades sistēma

Elastīga SVC maiņstrāvas pārvades sistēma

Iepriekš minēto shēmu var izmantot, lai uzlabotu pārvades līniju jaudas koeficientu, izmantojot SVC. Tas izmanto tiristora komutācijas kondensatorus (TSC), kuru pamatā ir šunta kompensācija, ko pienācīgi kontrolē no ieprogrammēta mikrokontrollera. Tas ir noderīgi, lai uzlabotu jaudas koeficientu. Ja induktīvā slodze ir savienota, jaudas koeficients atpaliek slodzes strāvas atpalicības dēļ. Lai to kompensētu, ir pievienots šunta kondensators, kas piesaista strāvu, kas vada avota spriegumu. Tad tiks uzlabots jaudas koeficients. Laika nobīdi starp nulles sprieguma un nulles strāvas impulsiem pienācīgi ģenerē operatīvie pastiprinātāji salīdzināšanas režīmā, kas tiek padoti 8051 mikrokontrolleru sērijai.

Izmantojot FACTS kontrolieri, var kontrolēt reaktīvo jaudu. Sub sinhronā rezonanse (SSR) ir parādība, ko noteiktos nelabvēlīgos apstākļos var saistīt ar sērijas kompensāciju. SSR likvidēšanu var veikt, izmantojot FACTS kontrolierus. FAKTU ierīču priekšrocības ir daudzas, piemēram, finansiāls ieguvums, paaugstināta piegādes kvalitāte, lielāka stabilitāte utt.

Elastīgas maiņstrāvas pārvades sistēmas problēma un veids, kā to atrisināt

Priekš elastīga maiņstrāvas pārraide , cietvielu ierīces bieži tiek iekļautas ķēdēs, kuras izmanto jaudas koeficienta uzlabošanai un maiņstrāvas pārvades sistēmas robežu paaugstināšanai. Tomēr būtisks trūkums ir tas, ka šīs ierīces ir nelineāras un inducē harmonikas sistēmas izejas signālā.

Lai noņemtu harmonikas, kas radušās, pateicoties strāvas elektronisko ierīču iekļaušanai maiņstrāvas pārvades sistēmā, jāizmanto aktīvi filtri, kas var būt strāvas avota vai sprieguma avota jaudas filtri. Pirmais ietver maiņstrāvas sinusoidāla veidošanu. Metode ir vai nu tieši kontrolēt strāvu, vai arī kontrolēt filtra kondensatora izejas spriegumu. Šī ir sprieguma regulēšanas vai netiešās strāvas vadības metode. Aktīvās jaudas filtri injicē strāvu, kas ir vienāda ar lielumu, bet fāzē pretēja harmonikai, ko rada slodze, tā, ka šīs divas strāvas viena otru izslēdz un avota strāva ir pilnīgi sinusoidāla. Aktīvās jaudas filtros ir iestrādātas jaudas elektroniskās ierīces, lai radītu harmoniskas strāvas komponentus, kas nelineāro slodžu dēļ izslēdz izejas signāla harmoniskās strāvas komponentus. Parasti aktīvās jaudas filtri sastāv no izolēta vārtu bipolārā tranzistora un diodes, ko darbina līdzstrāvas kopnes kondensators, kombinācija. Aktīvo filtru kontrolē, izmantojot netiešās strāvas vadības metodi. IGBT jeb izolētais vārtu bipolārais tranzistors ir ar spriegumu kontrolēta bipolāra aktīvā ierīce, kas ietver gan BJT, gan MOSFET funkcijas. Maiņstrāvas pārvades sistēmai šunta aktīvais filtrs var novērst harmonikas, uzlabot jaudas koeficientu un līdzsvarot slodzes.

Transformatoru enerģijas pārvaldība

Problēmas izklāsts:

1. Hronisks augstspriegums visbiežāk ir saistīts ar pārmērīgu sprieguma krituma korekciju inženierkomunikāciju pārvades un sadales sistēmā. Elektrības vadītāju sprieguma kritums ir izplatīta situācija jebkur. Bet vietās ar zemu elektriskās slodzes blīvumu, piemēram, piepilsētas un lauku rajonos, garie vadītāju darbi palielina problēmu.

2. pretestība izraisa sprieguma samazināšanos visā vadītāja garumā, jo strāvas plūsma palielinās, lai apmierinātu pieprasījumu. Lai izlabotu sprieguma kritumus, lietderība izmanto sprieguma palielināšanai (paaugstināšanai) vai sprieguma palielināšanai (nolaišanai), izmantojot sprieguma regulēšanas sprieguma regulatorus (OLTC) un līnijas kritumu kompensējošus sprieguma regulatorus (LDC).

3. Klienti, kas atrodas vistuvāk OLTC vai LDC, var piedzīvot pārmērīgu spriegumu, jo lietderība mēģina pārvarēt vadītāja sprieguma kritumu tiem klientiem līnijas tālākajā galā.

4. Daudzās vietās slodzes vadīta sprieguma krituma ietekme tiek uzskatīta par ikdienas svārstībām, kuru rezultātā sprieguma līmeņi ir visaugstākie brīdī, kad ir mazākais slodzes pieprasījums.

5. Laikā mainīgo slodžu un izplatīšanās nelinearitātes dēļ sistēmā ienāks lieli traucējumi, kas iekļūs arī patērētāju līnijās, kas novedīs pie visas sistēmas neveselības.

6. Mazāk tipisku augstsprieguma problēmu cēloni izraisa vietējie transformatori, kas ir iestatīti, lai palielinātu spriegumu, lai kompensētu samazinātu sprieguma līmeni. Visbiežāk tas notiek objektos ar lielu slodzi sadales līniju galā. Kad darbojas lielas slodzes, tiek uzturēts normāls sprieguma līmenis, bet, kad slodzes tiek izslēgtas, sprieguma līmeņi palielinās.

7. Dīvainu notikumu laikā transformators tiek sadedzināts to tinumu pārslodzes un īssavienojuma dēļ. Arī eļļas temperatūra tiek paaugstināta, pateicoties strāvas līmeņa pieaugumam, kas plūst caur to iekšējiem tinumiem. Tā rezultātā negaidīti palielinās spriegums, strāva vai temperatūra sadales transformatorā.

8. Elektriskās ierīces ir paredzētas darbam ar noteiktu produkta standarta spriegumu, lai sasniegtu noteiktus veiktspējas, efektivitātes, drošības un uzticamības līmeņus. Elektriskās ierīces darbība virs norādītā sprieguma līmeņa diapazona var radīt tādas problēmas kā nepareiza darbība, izslēgšana, pārkaršana, priekšlaicīga kļūme utt. Piemēram, var domāt, ka iespiedshēmas plates darbmūžs ir īsāks, ja to darbina virs nominālā sprieguma. ilgi periodi.

Transformators

Risinājums:

1. Uz mikrokontrolleru balstītas sistēmas konstrukcija ir uzraudzīt sprieguma svārstības transformatora ieejas / izejas pusē un iegūt reāllaika datus.
2. Automātiska transformatora krāna maiņas izstrāde, izmantojot servo / soļu motorus.
3. Sistēmai ir jāceļ trauksme sliekšņa sprieguma līmeņa vai ārkārtas situācijās.
4. Sistēmai jābūt uzticamai izturīgai.
5. Sistēmu var uzstādīt uz āra transformatoriem.
6. Sadales transformatoru eļļas temperatūras nepārtrauktas uzraudzības dizains tiks salīdzināts ar nominālajām vērtībām, un par to rūpēsies attiecīgā darbība.
7. Tādu ierīču kā automātiskā sprieguma stabilizēšana (AVR), energosistēmas stabilizatoru, FAKTU uc izmantošana energosistēmas tīklā.

Tehniskā iespējamība:

Uz mikrokontrolleru balstīta datu reģistrētāja sistēma (MDLS):

MDLS nav nepieciešama papildu aparatūra, un tā ļauj izvēlēties datu apjomu un laika intervālus starp tiem. Apkopotos datus var viegli eksportēt uz datoru, izmantojot seriālo portu. MDLS ir ļoti kompakts, jo tajā tiek izmantotas dažas integrētās shēmas. Izvēlētajam MDLS projektam jāatbilst šādām prasībām

1. Tam jābūt viegli programmējamam.
2. Lietotājam jāspēj izvēlēties mērījumu ātrumus.
3. Tam vajadzētu dublēt datus, kad īslaicīgi tiek pārtraukta vai pilnībā atvienota sys jauda.
4. Tam vajadzētu būt iespējai eksportēt datus uz datoru, izmantojot seriālo portu.
5. Tam jābūt vienkāršam un lētam.

Es ceru, ka jūs no iepriekš minētā raksta esat sapratis elastīgas maiņstrāvas pārraides jēdzienu. Ja jums ir kādi jautājumi par šo koncepciju vai elektrisko un elektroniskie projekti atstājiet komentāru sadaļu zemāk.

Fotoattēlu kredīts

• Elastīga cir by matemātikas darbi