Prečo je potrebný flexibilný systém AC prenosu?

V konvenčnom systéme prenosu striedavého prúdu je schopnosť prenášať energiu striedavého prúdu obmedzená niekoľkými faktormi, ako sú tepelné limity, limit prechodovej stability, limit napätia, limit skratového prúdu atď. Tieto limity definujú maximálny elektrický výkon, ktorý je možné efektívne prenášať cez prenosové vedenie bez poškodenia elektrického zariadenia a prenosových vedení. To sa bežne dosahuje zmenami v usporiadaní energetického systému. To však nie je možné a predstavuje ďalší spôsob dosiahnutia maximálnej schopnosti prenosu energie bez akýchkoľvek zmien v usporiadaní energetického systému. Tiež so zavedením zariadení s variabilnou impedanciou, ako sú kondenzátory a tlmivky, sa celá energia alebo energia zo zdroja neprenáša na záťaž, ale časť sa v týchto zariadeniach ukladá ako jalový výkon a vracia sa do zdroja. Skutočné množstvo energie prenesenej na záťaž alebo činný výkon je teda vždy menšie ako zdanlivý výkon alebo čistý výkon. Pre ideálny prenos by sa mal činný výkon rovnať zdanlivému výkonu. Inými slovami, účinník (pomer činného výkonu k zdanlivému) by mal byť jednotný. Tu prichádza úloha flexibilného prenosového systému na striedavý prúd.

“tabuľka pravdy so zatvorenou západkou ”

Predtým, ako prejdeme k podrobnostiam o FAKTÁCH, urobme si stručné informácie o účinníku.

Čo je to Power Factor?

Účinník je definovaný ako pomer činného výkonu k zdanlivému výkonu v obvode.

Bez ohľadu na to, aký je účinník, na druhej strane by výrobná sila mala umiestniť stroje na dodávanie konkrétneho napätia a prúdu. Generátory musia byť schopné odolávať odhadovanému napätiu a prúdu vyrobenej energie. Hodnota účinníka (PF) je medzi 0,0 a 1,0.

Ak je účinník nulový, prúdový tok je úplne reaktívny a výkon uložený v záťaži sa vráti do každého cyklu. Keď je účinník 1, všetok prúd dodávaný zdrojom je spotrebovaný spotrebou. Účinník sa všeobecne vyjadruje ako vedenie alebo oneskorenie napätia.

Jednotka Testovací obvod účinníka

Obvod s napájaním je 230 V a tlmivka je zapojená do série. Na zlepšenie účinníka sa vyžaduje, aby boli kondenzátory zapojené paralelne cez prepínače SCR. Keď je obtokový spínač vypnutý, tlmivka funguje ako tlmivka a rovnaký prúd bude tiecť v obidvoch rezistoroch 10R / 10W. CT, ktorý sa používa ako primárna strana, je pripojený k spoločnému bodu rezistorov. Druhý bod CT smeruje k jednému zo spoločných bodov prepínača DPDT S1. Pokiaľ je prepínač DPDT vľavo, potom je ním snímaný pokles napätia úmerný prúdu, aby sa vytvorilo zvýšené napätie. Pokles napätia je úmerný oneskorenému prúdu. Primárne napätie z CT teda poskytuje zaostávajúci prúd.

Ak sa použije riadiaci obvod založený na mikrokontroléri, potom prijíma nulové referencie prúdu a porovnáva sa s referenciou nulového napätia na výpočet účinníka na základe ich časového rozdielu. Takže v závislosti od požadovaného časového rozdielu č. prepínače SCR sú zapnuté, čím sa spínajú ďalšie kondenzátory, kým sa účinník blíži k jednote.

Takže v závislosti na polohe spínača je možné snímať zaostávajúci prúd alebo kompenzovaný prúd a displej poskytuje zodpovedajúcim spôsobom časové oneskorenie medzi napätiami, prúdom so zobrazením účinníka.

bez názvu

Čo je flexibilný systém prenosu striedavého prúdu (FACTS)?

TO Flexibilný systém prenosu striedavého prúdu sa týka systému pozostávajúceho z výkonových elektronických zariadení spolu so zariadeniami energetického systému na zvýšenie ovládateľnosti a stability prenosového systému a na zvýšenie schopností prenosu energie. S vynálezom tyristorového spínača sa otvorili dvere pre vývoj zariadení výkonovej elektroniky známych ako ovládače flexibilných prenosových systémov AC (FACTS). Systém FACT sa používa na zabezpečenie ovládateľnosti vysokonapäťovej strany siete zabudovaním výkonových elektronických zariadení na zavedenie indukčného alebo kapacitného napájania do siete.

4 typy regulátorov FACTS

Radiče série: Radiče série pozostávajú z kondenzátorov alebo reaktorov, ktoré privádzajú napätie do série s linkou. Sú to zariadenia s premennou impedanciou. Ich hlavnou úlohou je znížiť indukčnosť prenosového vedenia. Dodávajú alebo spotrebúvajú premenlivý jalový výkon. Príklady radičov série sú SSSC, TCSC, TSSC atď.
Ovládače bočníka: Regulátory bočníka pozostávajú zo zariadení s premenlivou impedanciou, ako sú kondenzátory alebo reaktory, ktoré do série privádzajú prúd s linkou. Ich hlavnou úlohou je znížiť kapacitu prenosového vedenia. Vstrekovaný prúd je vo fáze s napätím v sieti. Príklady ovládačov bočníka sú STATCOM, TSR, TSC, SVC.
Ovládače série bočníkov: Tieto regulátory zavádzajú prúd do série pomocou sériových regulátorov a napätie v bočníku pomocou posuvných regulátorov. Príkladom je UPFC.
Radiče série : Tieto radiče pozostávajú z kombinácie radových radičov, pričom každý radič poskytuje sériovú kompenzáciu a tiež prenos skutočného výkonu po linke. Príkladom je IPFC.

2 typy radičov série

Tyristorom riadený sériový kondenzátor (TCSC): Tyristorom riadený sériový kondenzátor (TCSC) používa kremíkom riadené usmerňovače na správu kondenzátorovej banky zapojenej do série s linkou. To umožňuje užitočnosť na prenos väčšieho množstva energie na určenej linke. Spravidla sa skladá z tyristorov zapojených do série s induktorom a pripojených cez kondenzátor. Môže pracovať v blokovacom režime, keď nie je spustený tyristor a prúd prechádza iba kondenzátorom. Môže pracovať v režime bypassu, kde je prúd obchádzaný tyristorom a celý systém sa správa ako sieť s impedanciou skratu.

Synchrónne kompenzátory statickej série : SSSC je jednoducho sériová verzia systému STATCOM. Tieto sa nepoužívajú v komerčných aplikáciách ako nezávislé radiče. Pozostávajú zo zdroja synchrónneho napätia v sérii s linkou tak, že privádza kompenzačné napätie do série s linkou. Môžu zvýšiť alebo znížiť pokles napätia na linke.

2 paralelné ovládače

Statické variabilné kompenzátory : Statický variabilný kompenzátor je najprimitívnejšia a prvá generácia regulátora FACTS. Tento kompenzátor pozostáva z rýchleho tyristorového spínača ovládajúceho reaktor a / alebo bočník kapacitnej banky na zabezpečenie dynamickej bočnej kompenzácie. Spravidla pozostávajú z bočníkovo zapojených zariadení s premennou impedanciou, ktorých výstup je možné nastavovať pomocou výkonových elektronických spínačov, aby sa do vedenia zaviedla kapacitná alebo indukčná reaktancia. Môže byť umiestnený v strede vedenia, aby sa zvýšila maximálna kapacita prenosu energie, a môže byť tiež umiestnený na konci vedenia, aby sa vyrovnali zmeny v dôsledku zaťaženia.

3 typy SVC sú

TSR (tyristorový prepínaný reaktor) : Pozostáva z bočne zapojeného induktora, ktorého impedancia je riadená postupne pomocou tyristorového spínača. Tyristor je vystrelený iba v uhloch 90 a 180 stupňov.
TSC (tyristorový kondenzátor) : Pozostáva z bočníkového kondenzátora, ktorého impedancia je riadená stupňovitým spôsobom pomocou tyristora. Spôsob kontroly pomocou SCR je rovnaký ako v prípade TSR.
TCR (tyristorom riadený reaktor) Pozostáva z bočne zapojeného induktora, ktorého impedancia je riadená metódou oneskorenia uhla streľby SCR, kde je riadený výboj tyristora, ktorý spôsobuje zmeny prúdu cez induktor.

STATCOM (statický synchrónny kompenzátor) : Pozostáva zo zdroja napätia, ktorým môže byť zdroj jednosmernej energie alebo kondenzátor alebo tlmivka, ktorých výstup je možné riadiť pomocou tyristora. Používa sa na absorbovanie alebo generovanie jalového výkonu.

Sériový bočník - zjednotený regulátor prietoku energie:

Sú kombináciou STATCOM a SSSC, takže obidve sú kombinované pomocou spoločného zdroja jednosmerného prúdu a poskytujú aktívnu aj reaktívnu sériovú kompenzáciu. Riadi všetky parametre prenosu striedavého prúdu.

Regulácia napätia v ustálenom stave pomocou SVC pre flexibilné systémy prenosu striedavého prúdu

Flexibilné cir

Na generovanie napäťových impulzov prechodu nulou potrebujeme digitalizované napäťové a prúdové signály. Napäťový signál zo siete sa odoberá a prevádza sa na pulzujúci jednosmerný prúd mostíkovým usmerňovačom a odovzdáva sa komparátoru, ktorý generuje digitálny napäťový signál. Podobne sa prúdový signál prevedie na napäťový signál prevedením poklesu napätia záťažového prúdu cez rezistor. Tento striedavý signál sa znova prevedie na digitálny signál ako napäťový signál. Potom sa tieto digitalizované signály napätia a prúdu pošlú do mikrokontroléra. Mikrokontrolér vypočíta časový rozdiel medzi bodmi prechodu nuly napätia a prúdu, ktorých pomer je priamo úmerný účinníku a určuje rozsah, v ktorom je výkon. Rovnakým spôsobom možno s použitím tyristorového spínaného reaktora (TSR) generovať aj nulové krížové napäťové impulzy na zlepšenie stability napätia.

Flexibilný systém prenosu striedavého prúdu od spoločnosti SVC

Vyššie uvedený obvod možno použiť na zlepšenie účinníka prenosových vedení pomocou SVC. Používa tyristorové spínané kondenzátory (TSC) založené na kompenzácii bočníka riadne riadenej z programovaného mikrokontroléra. To je užitočné na zlepšenie účinníka. Ak je pripojená indukčná záťaž, výkonový faktor zaostáva z dôvodu zaostávania prúdu záťaže. Aby sa to kompenzovalo, je pripojený bočný kondenzátor, ktorý odoberá prúd vedúci zdrojové napätie. Potom sa vykoná zlepšenie účinníka. Časové oneskorenie medzi impulzmi nulového napätia a nulového prúdu je náležite generované operačnými zosilňovačmi v komparačnom režime, ktoré sú napájané do série mikrokontrolérov série 8051.

Pomocou regulátora FACTS je možné regulovať jalový výkon. Sub synchrónna rezonancia (SSR) je jav, ktorý je možné za určitých nepriaznivých podmienok spájať so sériovou kompenzáciou. Odstránenie SSR je možné vykonať pomocou regulátorov FACTS. Medzi výhody zariadení FACTS patrí finančná výhoda, vyššia kvalita dodávok, zvýšená stabilita atď.

Problém s flexibilným systémom prenosu striedavého prúdu a spôsob jeho riešenia

Pre flexibilný prenos striedavého prúdu , v obvodoch sú často zabudované polovodičové zariadenia, ktoré sa používajú na zlepšenie účinníka a na zvýšenie limitov prenosového systému striedavého prúdu. Hlavnou nevýhodou však je, že tieto zariadenia sú nelineárne a indukujú harmonické vo výstupnom signáli systému.

Na odstránenie harmonických kmitov vytvorených zahrnutím výkonových elektronických zariadení do prenosového systému striedavého prúdu sa vyžaduje použitie aktívnych filtrov, ktorými môžu byť výkonové filtre zdroja prúdu alebo napájací filter zdroja napätia. Prvý spočíva v tom, že je AC sínusový. Technika spočíva v priamom riadení prúdu alebo riadení výstupného napätia filtračného kondenzátora. Toto je metóda regulácie napätia alebo nepriameho prúdu. Filtre činného výkonu vstrekujú prúd, ktorý má rovnakú veľkosť, ale je opačnou fázou ako harmonický prúd, ktorý je odoberaný záťažou, takže sa tieto dva prúdy navzájom rušia a zdrojový prúd je úplne sínusový. Filtre aktívneho výkonu obsahujú výkonové elektronické zariadenia na výrobu zložiek harmonického prúdu, ktoré rušia zložky harmonického prúdu výstupného signálu v dôsledku nelineárnych záťaží. Filtre aktívneho výkonu obvykle pozostávajú z kombinácie izolovaného hradlového bipolárneho tranzistora a diódy napájanej kondenzátorom jednosmernej zbernice. Aktívny filter sa ovláda metódou riadenia nepriameho prúdu. Bipolárny tranzistor IGBT alebo izolovaný hradlový bipolárny tranzistor je bipolárne aktívne zariadenie riadené napätím, ktoré obsahuje funkcie BJT aj MOSFET. Pre systém prenosu striedavým prúdom môže bočný aktívny filter eliminovať harmonické, vylepšiť účinník a vyvážiť zaťaženie.

Správa napájania transformátora

Vyhlásenie o probléme:

1. Chronické vysoké napätie sa najčastejšie dá pripísať nadmernej korekcii poklesu napätia na rozvodnom systéme. Pokles napätia na elektrických vodičoch je bežná situácia kdekoľvek. Ale v miestach s nízkou hustotou elektrického zaťaženia, ako sú prímestské a vidiecke oblasti, zväčšuje problém dlhý vodič.

2. Impedancia spôsobuje, že napätie klesá po celej dĺžke vodiča, keď sa zvyšuje prúdový prúd, aby sa uspokojil dopyt. Na korekciu poklesov napätia tento nástroj zamestnáva regulátory napätia na zmenu napätia (OLTC) a regulátory napätia (LDC) kompenzujúce pokles napätia na zvýšenie (zvýšenie) alebo zníženie (zníženie) napätia.

3. Zákazníci najbližšie k OLTC alebo LDC sa môžu stretnúť s prepätím, keď sa spoločnosť snaží prekonať pokles napätia vodičov u týchto zákazníkov na vzdialenom konci linky.

4. Na mnohých miestach sa vplyv poklesu napätia riadeného záťažou považuje za denné výkyvy, ktoré vedú k tomu, že úrovne napätia sú najvyššie v čase najnižšej potreby zaťaženia.

“ako postaviť opakovač ”

5. Z dôvodu časovo rôzneho zaťaženia a šírenia nelinearita spôsobí, že do systému vstúpia veľké poruchy, ktoré tiež vstúpia do spotrebiteľských vedení, čo vedie k nezdraviu celého systému.

6. Menej typickú príčinu problémov s vysokým napätím spôsobujú miestne transformátory, ktoré boli nastavené na zvýšenie napätia na vyrovnanie zníženej úrovne napätia. Najčastejšie sa to vyskytuje v zariadeniach s veľkým zaťažením na konci distribučných liniek. Keď sú ťažké bremená v prevádzke, je udržiavaná normálna úroveň napätia, ale keď sú bremená vypnuté, úrovne napätia stúpajú.

7. Počas zvláštnych udalostí je transformátor spálený v dôsledku preťaženia a skratu v ich vinutí. Teplota oleja sa tiež zvyšuje v dôsledku zvýšenia úrovne prúdu pretekajúceho ich vnútornými vinutiami. To má za následok neočakávané zvýšenie napätia, prúdu alebo teploty v distribučnom transformátore.

8. Elektrické zariadenia sú navrhnuté tak, aby fungovali pri určitom štandardnom napätí pre výrobok, aby sa dosiahla špecifikovaná úroveň výkonu, efektívnosti, bezpečnosti a spoľahlivosti. Prevádzka elektrického zariadenia nad stanovený rozsah úrovní napätia môže viesť k problémom, ako sú nefunkčnosť, vypnutie, prehriatie, predčasná porucha atď. Napríklad sa dá očakávať, že doska s plošnými spojmi bude mať kratšiu životnosť, keď je prevádzkovaná nad jej menovité napätie po dlhé obdobia.

Transformátor

Riešenie:

Systém založený na mikrokontroléri je navrhnutý tak, aby monitoroval kolísanie napätia na vstupnej / výstupnej strane transformátora a získaval údaje v reálnom čase.
Vývoj automatickej zmeny odbočky transformátora pomocou servomotorov / krokových motorov.
Systém by mal aktivovať alarm počas prahových úrovní napätia alebo v prípade núdze.
Systém by mal byť spoľahlivý a odolný.
Systém je možné namontovať na vonkajšie transformátory.
Návrh kontinuálneho monitorovania teploty oleja v distribučných transformátoroch sa porovná s menovitými hodnotami a príslušné opatrenia sa postarajú.
Používanie zariadení, ako sú automatické stabilizácie napätia (AVR), stabilizátory systému napájania, FAKTY atď., V sieti systému napájania.

Technická realizovateľnosť:

Systém záznamu údajov založený na mikrokontroléroch (MDLS):

MDLS nevyžaduje žiadny ďalší hardvér a umožňuje výber množstva údajov a časových intervalov medzi nimi. Zhromaždené údaje je možné ľahko exportovať do počítača pomocou sériového portu. MDLS je veľmi kompaktný, pretože využíva niekoľko integrovaných obvodov. Zvolený dizajn MDLS by mal spĺňať nasledujúce požiadavky

Mal by byť ľahko programovateľný.
Užívateľ musí byť schopný zvoliť rýchlosť merania.
Mal by zálohovať dáta, keď je napájanie systému na chvíľu prerušené alebo úplne odstránené.
Mal by byť schopný exportovať údaje do počítača cez sériový port.
Malo by to byť jednoduché a lacné.

Dúfam, že ste pochopili koncept flexibilného AC prenosu z vyššie uvedeného článku. Ak máte akékoľvek otázky týkajúce sa tohto konceptu alebo elektrických a elektronické projekty zanechajte komentár nižšie.

Fotografický kredit