َشبیه سازی بهبود قابلیت اطمینان ایستگاه های فرعی HV مجهز شده با محدود کننده جریان خطا(FCL) + کد ها

َشبیه سازی بهبود قابلیت اطمینان ایستگاه های فرعی HV مجهز شده با محدود کننده جریان خطا(FCL)

تحلیل شبیه سازی

در این قسمت سعی بر این کردیم تا بهتریننوع ممکن برای سری کردن r و x را به دست آوریم برای اینکار ابتدا می بایست با محاسبه ولتاژ و جریان هجومی آغاز کنیم که در بلوک زیر انجام پذیرفته است.

شکل 4- 1 شماتیک کلی سیستم مورد بحث

مشخصات کامل ترانس

شکل 4-1 نشانگر یک سیستم ساده از لحاظ الکتریکی است که شامل اجزایی همچون یک ژنراتور با توان بالا است.فرکانس کاری سیستم 60 هرتز است و ولتاژ نامی فاز به فاز ژنراتور برابر است با 25 کیلو ولت که با سایر اجزای سیستم هماهنگ شده است.

در اولین قسمت یک بار مقاومتی سلفی با منبع ولتاژ به صورت موازی بسته شده است. این بار می تواند در حکم بار محلی سیستم قرار گیرد میزان این بار در سیستم 25 کیلو ولتی ، 50 مگاوات اکتیو و 188 مگاووار راکتیو می باشد.

یک سیستم اندازه گیری امپدانس در شکل تعبیه شده است به دلیل اینکه نیاز به اندازه گیری امپدانس ورودی سیستم نیازی مبرم است.به همین دلیل و به دلیل این که امپدانس به صورت مستقیم قابل اندازه گیری نیست می بایست به صورت زیر عمل کنیم.

شکل 4- 2 نحوه اندازه گیری امپدانس ورودی

همانگونه که در شکل 2-4 می بینید در نرم افزار متلب و در بلوک POWERGUI یک تب برای ابزارهایی از قبیل اندازه گیری امپدانس قرار داده شده است که می توانیم با استفاده از آنها به اندازه گیری دقیق امپدانس در هر نقطه مدار دست بزنیم.

شکل 4- 3 اندازه گیری امپدانس (عدد دقیق امپدانس)

امپدانس در شکل 4-3 اندازه گیری شده و مقدار آن در حدود 60 هرتز را می توان به سادگی نزدیک یک اهم دید. همچنین فاز امپدانس هم مثبت و در حدود 80 است که سلفی بودن امپدانس ورودی را نشان می دهد که دقیقا منطبق بر بارها و المانهایی است که ما در مدار شکل 4-1 دیده ایم.

بعد از اندازه گیری اندازه و فاز امپدانس ، ما به اندازه گیری ولتاژ و جریان هم پرداخته ایم که در بلوکه های PT_CT در شکل 4-1 مورد توجه قرار گرفته اند. اگر وارد زیر سیستم این گونه از اندازه گیرها شویم شکل 4-4 نمایان می شود که جهت اتصال بایستی به صورت سری برای اندازه گیر جریان و به صورت موازی برای اندازه گیر ولتاژ باشد که در شکل 4-4 به خوبی قابل رویت است.

شکل 4- 4 ماهیت اندازه گیر PT_CT در مدار

حالا باید میزان اندازه و فاز ولتاژ و جریان استخراج گردد این موضوع می تواند برای ادامه کار به ما کمک شایانی بنماید که این کار در شکل 4-5 صورت پذیرفته است.

شکل 4- 5 استخراج فاز و اندازه جریان و ولتاژ

بعد از تمامی اینها لازم است مدل R برای ابر رسانا ساخته شود که فرمولهای آن در قسمت انتهای فصل سوم آمده بود.در این مدل دوبرابر اندازه ولتاژ از طرفی تقسیم می شود بر حاصلضرب جریان در کسینوس اختلاف فازهای جریان و ولتاژ. همچنین برای ساخت مدل X دوبرابر اندازه ولتاژ تقسیم می شود بر حاصل ضرب اندازه جریان در سینوس اختلاف فازهای جریان و فاز ولتاژ. تمامی این موارد در شکل 4-6 به خوبی قابل رویت است.

شکل 4- 6 بلوکهای مربوط به X و R

سپس جاگذاری مقدار اولیه x,r است در یک فایل به نام before_simulink.m این کار صورت پذیرفته است

بعد از اجرا کردن این ام فایل مقادیر اولیه ادمیتانس و مقاومت جای گذاری می گردد.

 

 

روش ادمیتانس

در این روش ما تنها به بررسی مدل X می پردازیم. در این مدل سازی ما در بلوک ترانسفورماتور به صورت سری ادمیتانس محاسبه شده را قرار داده و محاسبات را انجام می دهیم. در شکل 4-7 این موضوع دیده می شود.

شکل 4- 7 افزودن عنصر ادمیتانس در سیستم

بعد از اجرای برنامه می توان به تحلیل و بررسی ولتاژو جریانهای سیستم پرداخت

شکل 4- 8 نموار جریانها در صورت وجود ادمیتانس

روش مقاومتی

در این روش ما تنها به بررسی مدل R می پردازیم. در این مدل سازی ما در بلوک ترانسفورماتور به صورت سری مقاومت سری محاسبه شده در فصل سوم را قرار داده و محاسبات را انجام می دهیم. در شکل 4-9 این موضوع به خوبی دیده می شود.

شکل 4- 9افزودنمقاومت به مدل ترانس به صورت سری

شکل 4- 10 جریان و ولتاژ هجومی ترانس در مدل مقاومتی

همانگونه که در شکل 4-10 دیده می شود در مدل مقاومت جریان هجومی بهبود پیدا کرده است و این دقیقا منطبق بر داده های ما در فصل سوم می باشد.

مشخصات ترانسفورماتور

در این شبیه ساز ی از ترانسفورماتور با مشخصات زیر بهره گرفته شده است:

Nominal power and frequency

[ 250e6 , 60 ]

شکل 4-11 مشخصات ترانسفورماتور به کار گرفته شده

نحوه اتصال ترانسفورماتور در سمت اولیه و ثانویه ستاره به زمین بوده است که در شکل 4-12 به وضوح این موضوع دیده می شود:

شکل 4-12 مشخصات ترانسفورماتور به کار گرفته شده

عدد دقیق جریان ولتاژ و امپدانس را در شکلهای 4-14 و 4-15و 4-13 به وضوح میتوان دید این عدد متغییر است و در زمان جریان هجومی دارای مقدار است.

شکل 4-13 میزان جریان کشیده شده از منبع

شکل 4-14 میزان ولتاژ کشیده شده از منبع

امپدانس حاصل از سیستم که در ورودی سیستم به خوبی قابل مشاهده است در شکل 4-15 :

شکل 4-15 اندازه و فاز امپدانس

اندازه دقیق عدد R ,X بهینه شده:

شکل 4-16 اندازه دقیق عدد R ,X

به منظور درک هر چه بیشتر از عملکرد SFCL شبیه سازی در3 مرحله انجام می شود.

  1. بدون استفاده از SFCL
  2. با استفاده از SFCL و مقدار بهینه مقاومت
  3. با استفاده از SFCL و مقدار بهینه اندوکتانس

1 –بررسی سیستم بدون در نظر گرفتن sfcl

در این بخش و جهت بررسی های بعدی نیاز است تا سیستم را بدون در نظر گرفتن SFCL بررسی نماییم:

همانگونه که در شکل 4-15 به خوبی دیده می شود یک سیستم کاملا یک پارچه و بدون هیچ سیستم اضافه ای با داشتن تنها یک ترانسفورماتور و چند اندازه گیر جریان و ولتاژ را ساخته ایم.

شکل 4-17 شماتیک مدار بدون sfcl

در شکل 4-16 میزان جریان و ولتاژ در زمانی که sfcl را به کار نبردیم نشان داده شده است.

شکل 4-16 ولتاژ بدون sfcl

2 –بررسی سیستم با در نظر گرفتن sfcl در حالت مقاومت اهمیک

در این سیستم پس از به دست آوردن میزان مقاومت پریونیت میزان آن را به اهم هم محاسبه کرده ایم

r =

0.5836

R=-643.010 ohm

شکل 4-17 ولتاژ و جریان در حالت مدلسازی مقاومت و میزان دقیق مقاومت نهایی بر حسب اهم

-3 بررسی سیستم با در نظر گرفتن sfcl در حالت بدون مقاومت اهمیک فقط با x

در این مدلسازی بدون در نظر گرفتن مقاومت فقط به اندازه x در شبیه سازی توجه شده است و نمودارهای زیر استخراج شده است.

میزان دقیق راکتانس نهایی برابر 2.45 نانو اهم بوده است.

شکل 4-18 ولتاژ و جریان در حالت مدلسازی ادمیتانس سلفی

َشبیه سازی بهبود قابلیت اطمینان ایستگاه های فرعی HV مجهز شده با محدود کننده جریان خطا(FCL)

4 –بررسی سیستم با در نظر گرفتن sfcl در حالت بدون مقاومت اهمیک فقط با x

در بررسی نهایی هر دو حالت بررسی یعنی زمانی که هم مقاومت x و هم مقاومت r به صورت اهمیک در سیستم وجود داشته اند را در سیستم شبیه سازی نمودیم و خروجی به شکل 4-19 استخراج نمودیم که کاملترین حالت مدلسازی به روش sfcl می باشد.

شکل 4-19 ولتاژ و جریان در حالت مدلسازی ادمیتانس سلفی

نتیجه گیری

در این نوشتار سعی شده است با ا ستفاده از دو نو ع مدل ادمیتانس و مقاومت میزان کارای آن رادر مدل کردن جریان هجومی ببینیم که در شکلهای 4-10 و 4-8 می توانیم به خوبی تفاوت این دو مدل را ببینیم . این دو شکل به خوبی نشان می دهند که نحوه مدل کردن به روش مقاومت کارایی بهتری برای سیستم دارد به این دلیل که مقاومت دارای مشخصه خطی و تغییر نا پذیر با زمان است اما ادمیتانس می تواند با زمان تغییراتی را داشته باشد. همچنین سری کردن مقاومت با مقاومت ترانسفور ماتور باعث بهبود عملکرد مدل مورد نظر ما می گردد.

َشبیه سازی بهبود قابلیت اطمینان ایستگاه های فرعی HV مجهز شده با محدود کننده جریان خطا(FCL)

سعید عربعامری
من سعید عربعامری نویسنده کتاب 28 گام موثر در فتح متلب مدرس کشوری متلب و سیمولینک و کارشناس ارشد مهندسی برق قدرتم . بعد از اینکه دیدم سایتهای متعدد یک مجموعه کامل آموزش متلب و سیمولینک ندارند به فکر راه اندازی این مجموعه شدم
http://sim-power.ir