Fleksibelt AC-transmissionssystem - behov, definition og typer

Fleksibelt AC-transmissionssystem - behov, definition og typer

Hvorfor er der brug for et fleksibelt AC-transmissionssystem?

I et konventionelt vekselstrømsoverførselssystem er evnen til at overføre vekselstrøm begrænset af flere faktorer som termiske grænser, transient stabilitetsgrænse, spændingsgrænse, kortslutningsstrømgrænse osv. Disse grænser definerer den maksimale elektriske effekt, som effektivt kan transmitteres gennem transmissionsledningen uden at beskadige det elektriske udstyr og transmissionsledningerne. Dette opnås normalt ved at bringe ændringer i elsystemets layout. Dette er dog ikke muligt og en anden måde at opnå maksimal effektoverførselsevne uden ændringer i elsystemets layout. Også med introduktionen af ​​enheder med variabel impedans som kondensatorer og induktorer overføres hele energien eller strømmen fra kilden ikke til belastningen, men en del lagres i disse enheder som reaktiv effekt og returneres til kilden. Den faktiske mængde strøm, der overføres til belastningen eller den aktive effekt, er således altid mindre end den tilsyneladende effekt eller nettoeffekten. For ideel transmission skal den aktive effekt være lig med den tilsyneladende effekt. Med andre ord skal effektfaktoren (forholdet mellem aktiv effekt og tilsyneladende effekt) være enhed. Det er her rollen som et fleksibelt AC-transmissionssystem kommer.



Før vi går i detaljer om FAKTA, lad os kort orientere om effektfaktoren.


Hvad er Power Factor?

Effektfaktoren er defineret, da det er forholdet mellem aktiv effekt og den tilsyneladende effekt i kredsløbet.





Uanset hvilken effektfaktor derimod, skal den genererende effekt placere maskiner til at levere en bestemt spænding og strøm. Generatorerne skal have evnen til at modstå den vurderede spænding og strøm af den producerede effekt. Effektfaktorværdien (PF) er mellem 0,0 og 1,0.

Hvis effektfaktoren er nul, er strømmen fuldstændig reaktiv, og den effekt, der er gemt i belastningen, vender tilbage til hver cyklus. Når effektfaktoren er 1, fortæres al strøm, der leveres af kilden, af belastningen. Generelt udtrykkes effektfaktoren som ledende eller forsinket af spændingen.



Enhed Power Factor Test Circuit

Kredsløbet med strømforsyning er 230v, og en choker er alle forbundet i serie. Kondensatorer skal forbindes parallelt gennem SCR-switche for at forbedre effektfaktoren. Mens by-pass-kontakten er slukket, fungerer chokeren som en induktor, og den samme strøm vil strømme i begge 10R / 10W-modstandene. En CT bruges som den primære side, der er forbundet til modstandernes fælles punkt. Det andet punkt i CT går til et af de fælles punkter i en DPDT S1-switch. Mens DPDT-kontakten flyttes til venstre, registreres spændingsfaldet, der er proportionalt med strømmen, for at udvikle øget spænding. Spændingsfaldet er proportionalt med den forsinkede strøm. Således tilvejebringer den primære spænding fra CT forsinket strøm.


Hvis brugt mikrokontroller-baseret kontrolkredsløb modtager derefter nul strømreferencer og sammenlignes med nul-spændingsreferencen til beregning af effektfaktoren baseret på deres tidsforskel. Så afhængigt af tidsforskellen krævet nej. af SCR-switche er tændt og derved skifter yderligere kondensatorer, indtil effektfaktoren er tæt på enhed.

Afhængigt af omskifterpositionen kan man således mærke den forsinkede strøm eller den kompenserede strøm, og displayet tilvejebringer tilsvarende tidsforsinkelsen mellem spændinger, strøm med effektfaktordisplay.

uden titel

Hvad er fleksibelt AC-transmissionssystem (FACTS)?

TIL Fleksibelt AC-transmissionssystem henviser til systemet bestående af elektroniske el-apparater sammen med anordninger til elsystemet for at forbedre transmissionssystemets styrbarhed og stabilitet og øge kapaciteten til kraftoverførsel. Med opfindelsen af ​​tyristorkontakt åbnede døren for udvikling af kraftelektronik-enheder kendt som FACTS-controllere (Flexible AC transmission systems). FACT-systemet bruges til at tilvejebringe kontrollerbarheden på netværket med højspænding ved at inkorporere kraftelektroniske enheder til at indføre induktiv eller kapacitiv effekt i netværket.

4 typer FACTS-controllere

  • Seriekontrollere: Seriecontrollere består af kondensatorer eller reaktorer, der indfører spænding i serie med linjen. De er enheder med variabel impedans. Deres største opgave er at reducere transmissionslinjens induktivitet. De leverer eller forbruger variabel reaktiv effekt. Eksempler på seriekontrollere er SSSC, TCSC, TSSC osv.
  • Shunt-controllere: Shunt-controllere består af enheder med variabel impedans som kondensatorer eller reaktorer, der introducerer strøm i serie med linjen. Deres største opgave er at reducere transmissionslinjens kapacitive. Den indsprøjtede strøm er i fase med netspændingen. Eksempler på shunt-controllere er STATCOM, TSR, TSC, SVC.
  • Shunt-seriens controllere: Disse controllere introducerer strøm i serie ved hjælp af seriekontrollerne og spænding i shunt ved hjælp af shunt-controllerne. Et eksempel er UPFC.
  • Serie-seriens controllere : Disse controllere består af en kombination af seriekontrollere, hvor hver controller leverer seriekompensation og også den virkelige overførsel af strøm langs linjen. Et eksempel er IPFC.

2 typer seriekontroller

  • Thyristor-kontrolleret seriekondensator (TCSC): Thyristor-kontrolleret seriekondensator (TCSC) bruger siliciumstyrede ensrettere til at styre en kondensatorbank, der er forbundet i serie med en linje. Dette giver mulighed for overførsel af mere strøm på en bestemt linje. Den består generelt af tyristorer i serie med en induktor og forbundet over en kondensator. Det kan fungere i blokerende tilstand, hvor tyristoren ikke udløses, og strømmen kun passerer gennem kondensatoren. Det kan fungere i bypass-tilstand, hvor strømmen omgåes til tyristoren, og hele systemet opfører sig som et shuntimpedansnetværk.
  • Statiske seriens synkronkompensatorer : SSSC er simpelthen en serieversion af STATCOM. Disse bruges ikke i kommercielle applikationer som uafhængige controllere. De består af den synkrone spændingskilde i serie med linjen, således at den indfører en kompenserende spænding i serie med linjen. De kan øge eller mindske spændingsfaldet over linjen.

2 parallelle controllere

  • Statiske variable kompensatorer : Statisk variabel kompensator er den mest primitive og første generation af FACTS-controller. Denne kompensator består af en hurtig tyristorafbryder, der styrer en reaktor og / eller kapacitiv shuntbank for at give dynamisk shuntkompensation. De består generelt af shunt-tilsluttede enheder med variabel impedans, hvis output kan justeres ved hjælp af strømelektroniske kontakter for at indføre kapacitiv eller induktiv reaktans i linjen. Den kan placeres i midten af ​​linjen for at øge den maksimale effektoverførselsevne og kan også placeres i slutningen af ​​linjen for at kompensere for variationer på grund af belastning.

3 typer SVC er

  1. TSR (Thyristor Switched Reactor) : Den består af en shunt-forbundet induktor, hvis impedans styres gradvist ved hjælp af en Thyristor-switch. Thyristoren affyres kun i vinkler på 90 og 180 grader.
  2. TSC (Thyristor Switched Kondensator) : Den består af en shuntforbundet kondensator, hvis impedans styres trinvis ved hjælp af en tyristor. Kontrolmåden ved hjælp af SCR er den samme som TSR.
  3. TCR (Thyristor Controlled Reactor) : Den består af en shuntforbundet induktor, hvis impedans styres ved hjælp af SCR's skydevinkelforsinkelsesmetode, hvor affyringen af ​​Thyristor styres, hvilket forårsager en variation i strømmen gennem induktoren.
  • STATCOM (statisk synkron kompensator) : Den består af en spændingskilde, der kan være en jævnstrømskilde eller en kondensator eller en induktor, hvis output kan styres ved hjælp af en tyristor. Den bruges til at absorbere eller generere reaktiv effekt.

En serie-Shunt-controller - Unified Power Flow Controller:

De er en kombination af STATCOM og SSSC, således at begge kombineres ved hjælp af en fælles jævnstrømskilde og giver både aktiv og reaktiv serielinjekompensation. Den styrer alle parametrene for vekselstrømstransmissionen.

Steady-state spændingskontrol ved hjælp af SVC til fleksible vekselstrøms transmissioner

Fleksibel cir

For at generere nul-krydsende spændingsimpulser har vi brug for digitaliserede spændings- og strømsignaler. Spændingssignalet fra lysnettet tages og omdannes til pulserende jævnstrøm af broensretter og gives til en komparator, der genererer det digitale spændingssignal. Tilsvarende konverteres strømsignalet til spændingssignalet ved at tage spændingsfaldet af belastningsstrømmen over en modstand. Dette AC-signal konverteres igen til det digitale signal som spændingssignalet. Derefter sendes denne digitaliserede spændings- og strømsignaler til mikrocontrolleren. Mikrocontrolleren beregner tidsforskellen mellem nul-krydsningspunkterne for spænding og strøm, hvis forhold er direkte proportionalt med effektfaktoren og bestemmer det område, hvor effekten er. På samme måde kan der ved anvendelse af Thyristor-skiftet reaktor (TSR) også genereres nul-kryds spændingsimpulser til forbedring af spændingsstabiliteten.

Fleksibelt AC-transmissionssystem fra SVC

Fleksibelt AC-transmissionssystem fra SVC

Fleksibelt AC-transmissionssystem fra SVC

Ovenstående kredsløb kan bruges til at forbedre transmissionslinjernes effektfaktor ved hjælp af SVC. Det bruger thyristor switch kondensatorer (TSC) baseret på shunt kompensation behørigt styret fra en programmeret mikrocontroller. Dette er nyttigt for at forbedre effektfaktoren. Hvis den induktive belastning er forbundet, forsinkes effektfaktoren på grund af belastningsstrømforsinkelsen. For at kompensere for dette er en shuntkondensator tilsluttet, som trækker strøm, der fører kildespændingen. Derefter forbedres effektfaktoren. Tidsforsinkelsen mellem nul spænding og nul strømimpulser genereres behørigt af driftsforstærkere i komparatortilstand, der føres til 8051-serien af ​​mikrocontrollere.

Ved hjælp af FACTS-controlleren kan den reaktive effekt styres. Sub-synkron resonans (SSR) er et fænomen, der kan associeres med seriekompensation under visse ugunstige forhold. SSR-eliminering kan udføres ved hjælp af FACTS-controllere. Fordelene ved FACTS-enhederne er mange som en økonomisk fordel, øget forsyningskvalitet, øget stabilitet osv.

Et problem med fleksibelt AC-transmissionssystem og en måde at løse det på

For en fleksibel transmission af vekselstrøm , er solid state-enheder ofte inkorporeret i kredsløbene, der bruges til forbedring af effektfaktoren og til at hæve grænserne for AC-transmissionssystemet. En stor ulempe er imidlertid, at disse enheder er ikke-lineære og inducerer harmoniske i systemets udgangssignal.

For at fjerne de harmoniske, der er skabt på grund af inddragelsen af ​​elektroniske kraftenheder i AC-transmissionssystemet, er det nødvendigt at bruge aktive filtre, der kan være strømkilder til strømkilder eller et spændingskildeeffektfilter. Førstnævnte involverer at gøre AC sinusformet. Teknikken er enten direkte at styre strømmen eller styre filterkondensatorens udgangsspænding. Dette er spændingsregulering eller indirekte strømstyringsmetode. De aktive effektfiltre indsprøjter en strøm, der er lige stor, men modsat i fase til den harmoniske strøm, som trækkes af belastningen, således at disse to strømme annullerer hinanden, og kildestrømmen er helt sinusformet. De aktive effektfiltre indeholder strømelektroniske enheder til at producere harmoniske strømkomponenter, der annullerer de harmoniske strømkomponenter i udgangssignalet på grund af de ikke-lineære belastninger. Generelt består de aktive effektfiltre af en kombination af en isoleret gate bipolar transistor og en diode drevet af en DC-buskondensator. Det aktive filter styres ved hjælp af en indirekte strømstyringsmetode. IGBT eller Insulated Gate Bipolar Transistor er en spændingsstyret bipolar aktiv enhed, der inkorporerer funktionerne i både BJT og MOSFET. For AC-transmissionssystemet kan et shunt aktivt filter fjerne harmoniske, forbedre effektfaktoren og afbalancere belastningerne.

Transformer Power Management

Problemformulering:

1. Kronisk højspænding kan oftest tilskrives overdreven korrektion for spændingsfald på forsynings- og distributionssystemet. Spændingsfald på elektriske ledere er en almindelig situation overalt. Men på steder med lav elektrisk belastningstæthed, såsom forstæder og landdistrikter, forstørrer lange lederløb problemet.

2. Impedans får spændingen til at falde langs længden af ​​en leder, når strømmen stiger for at imødekomme behovet. For at rette op på spændingsfald bruger værktøjet on-load tap-skiftende spændingsregulatorer (OLTC'er) og line drop-kompenserende spændingsregulatorer (LDC'er) til at booste (hæve) eller bukke (sænke) spændingen.

3. Kunder tættest på en OLTC eller LDC kan opleve overspænding, da værktøjet forsøger at overvinde lederspændingsfald for disse kunder i den yderste ende af linjen.

4. Mange steder ses virkningen af ​​belastningsdrevet spændingsfald som daglige udsving, der resulterer i, at spændingsniveauerne er de højeste på tidspunktet for det laveste belastningsbehov.

5. På grund af tidsvarierende belastninger og udbredelse forårsager ikke-linearitet store forstyrrelser, der kommer ind i systemet, hvilket også kommer ind i forbrugerlinjerne, hvilket fører til, at hele systemet er usundt.

6. En mindre typisk årsag til problemer med høj spænding er forårsaget af lokale transformere, der er indstillet til at øge spændingen for at kompensere for reducerede spændingsniveauer. Dette sker oftest ved anlæg med tunge belastninger i slutningen af ​​fordelingslinjer. Når de tunge belastninger kører, opretholdes et normalt spændingsniveau, men når belastningerne lukkes, skyder spændingsniveauerne op.

7. Under mærkelige begivenheder er transformeren udbrændt på grund af overbelastning og kortslutning i deres vikling. Olietemperaturen øges også på grund af stigningen i strømniveauet, der strømmer gennem deres indre viklinger. Dette resulterer i en uventet stigning i spænding, strøm eller temperatur i distributionstransformatoren.

8. Elektriske apparater er designet til at fungere ved en bestemt standardspænding, så produktet opnår specificerede niveauer af ydeevne, effektivitet, sikkerhed og pålidelighed. Betjening af et elektrisk udstyr over det specificerede spændingsniveauområde kan føre til problemer som funktionsfejl, nedlukning, overophedning, for tidlig fejl osv. Et printkort kan f.eks. Forventes at have en kortere levetid, når det betjenes over dets nominelle spænding i lange perioder.

Transformer

Transformer

Opløsning:

  1. Designet af et mikrocontrollerbaseret system er at overvåge spændingsudsving på transformatorens input / output-side og indhente realtidsdata.
  2. Udvikling af automatisk udskiftning af transformerhane ved hjælp af servomotorer.
  3. Systemet skal alarmere under tærskelspændingsniveauer eller i nødsituationer.
  4. Systemet skal være pålideligt robust.
  5. Systemet kan monteres på udendørs transformere.
  6. Designet af kontinuerlig overvågning af olietemperaturen i distributionstransformatorer sammenlignes med de nominelle værdier, og den tilsvarende handling vil være forsigtig.
  7. Brug af enheder som automatisk spænding stabiliserer (AVR'er), strømsystemstabilisatorer, FAKTA osv. I elsystemnetværket.

Teknisk gennemførlighed:

Mikrocontrollerbaseret dataloggersystem (MDLS):

MDLS kræver ingen yderligere hardware og tillader valg af datamængden og tidsintervaller mellem dem. De indsamlede data kan let eksporteres til en pc via en seriel port. MDLS er meget kompakt, fordi den anvender et par integrerede kredsløb. Et valgt MDLS-design skal opfylde følgende krav

  1. Den skal være let programmerbar.
  2. Brugeren skal være i stand til at vælge målehastigheder.
  3. Det skal sikkerhedskopiere data, når sys strøm øjeblikkeligt afbrydes eller fjernes helt.
  4. Det skal være i stand til at eksportere data til en pc via en seriel port.
  5. Det skal være simpelt og billigt.

Jeg håber, du har forstået begrebet fleksibel vekselstrømstransmission fra ovenstående artikel. Hvis du har spørgsmål til dette koncept eller det elektriske og elektroniske projekter efterlad kommentarfeltet nedenfor.

Fotokredit