Waarom is een flexibel AC-transmissiesysteem nodig?

In een conventioneel AC-transmissiesysteem wordt de mogelijkheid om AC-vermogen over te dragen beperkt door verschillende factoren, zoals thermische limieten, tijdelijke stabiliteitslimiet, spanningslimiet, kortsluitstroomlimiet, enz. Deze limieten bepalen het maximale elektrische vermogen dat efficiënt kan worden overgedragen via de transmissielijn zonder enige schade aan de elektrische apparatuur en de transmissielijnen te veroorzaken. Dit wordt normaal gesproken bereikt door veranderingen in de lay-out van het voedingssysteem aan te brengen. Dit is echter niet haalbaar en een andere manier om een maximale vermogensoverdracht te bereiken zonder enige wijziging in de lay-out van het voedingssysteem. Ook met de introductie van apparaten met variabele impedantie zoals condensatoren en inductoren, wordt niet de volledige energie of het vermogen van de bron overgedragen aan de belasting, maar wordt een deel in deze apparaten opgeslagen als blindvermogen en teruggevoerd naar de bron. De werkelijke hoeveelheid vermogen die wordt overgedragen aan de belasting of het actieve vermogen is dus altijd kleiner dan het schijnbare vermogen of het nettovermogen. Voor een ideale transmissie moet het actieve vermogen gelijk zijn aan het schijnbare vermogen. Met andere woorden, de arbeidsfactor (de verhouding van actief vermogen tot schijnbaar vermogen) moet één zijn. Dit is waar de rol van een flexibel AC-transmissiesysteem komt.

“wat is een zachte start? ”

Voordat we ingaan op details over FACTS, laten we eerst kort de arbeidsfactor bespreken.

Wat is Power Factor?

De arbeidsfactor wordt gedefinieerd als de verhouding tussen het actieve vermogen en het schijnbare vermogen in het circuit.

Wat de arbeidsfactor ook is, aan de andere kant moet het opwekkingsvermogen machines plaatsen om een specifieke spanning en stroom te leveren. De generatoren moeten bestand zijn tegen de geschatte spanning en stroom van het geproduceerde vermogen. De waarde van de arbeidsfactor (PF) ligt tussen 0,0 en 1,0.

Als de arbeidsfactor nul is, is de stroom volledig reactief en keert het opgeslagen vermogen in de belasting bij elke cyclus terug. Wanneer de arbeidsfactor 1 is, wordt alle stroom die door de bron wordt geleverd, verslonden door de belasting. Over het algemeen wordt de arbeidsfactor uitgedrukt als voorloop of achterblijvend van de spanning.

Eenheid Power Factor Test Circuit

Het circuit met voeding is 230v en een smoorspoel is allemaal in serie geschakeld. Condensatoren moeten parallel worden aangesloten via SCR-schakelaars om de arbeidsfactor te verbeteren. Terwijl de bypass-schakelaar is uitgeschakeld, fungeert de smoorspoel als een inductor en loopt dezelfde stroom in beide 10R / 10W-weerstanden. Een CT wordt gebruikt als de primaire zijde die is verbonden met het gemeenschappelijke punt van de weerstanden. Het andere punt van de CT gaat naar een van de gemeenschappelijke punten van een DPDT S1-schakelaar. Terwijl de DPDT-schakelaar naar links wordt bewogen, wordt de spanningsval evenredig met de stroom gedetecteerd om een verhoogde spanning te ontwikkelen. De spanningsval is evenredig met de achterblijvende stroom. Dus de primaire spanning van de CT zorgt voor een achterblijvende stroom.

Indien gebruikt op een microcontroller-gebaseerd stuurcircuit, ontvangt het nulstroomreferenties en vergelijkt het met de nulspanningsreferentie voor het berekenen van de arbeidsfactor op basis van hun tijdsverschil. Dus afhankelijk van het tijdsverschil vereist nee. van de SCR-schakelaars zijn ingeschakeld, waardoor extra condensatoren worden geschakeld totdat de arbeidsfactor bijna één is.

Afhankelijk van de stand van de schakelaar kan men dus de achterblijvende stroom of de gecompenseerde stroom waarnemen en geeft het display dienovereenkomstig de tijdsvertraging tussen spanningen, stroom met weergave van de arbeidsfactor.

ongetiteld

Wat is Flexible AC Transmission System (FACTS)?

NAAR Flexibel AC-transmissiesysteem verwijst naar het systeem dat bestaat uit vermogenselektronische apparaten samen met vermogenssysteemapparaten om de bestuurbaarheid en stabiliteit van het transmissiesysteem te verbeteren en de vermogensoverdrachtscapaciteiten te vergroten. Met de uitvinding van de thyristor-schakelaar opende de deur voor de ontwikkeling van vermogenselektronica-apparaten die bekend staan als Flexible AC Transmission Systems (FACTS) -controllers. Het FACT-systeem wordt gebruikt om de bestuurbaarheid van de hoogspanningszijde van het netwerk te bieden door vermogenselektronische apparaten op te nemen om inductief of capacitief vermogen in het netwerk te introduceren.

4 soorten FACTS-controllers

Serie controllers: Serie-controllers bestaan uit condensatoren of reactoren die spanning in serie met de lijn introduceren. Het zijn apparaten met variabele impedantie. Hun belangrijkste taak is om de inductiviteit van de transmissielijn te verminderen. Ze leveren of verbruiken variabel reactief vermogen. Voorbeelden van seriecontrollers zijn SSSC, TCSC, TSSC, etc.
Shuntregelaars: Shuntcontrollers bestaan uit apparaten met variabele impedantie zoals condensatoren of reactoren die stroom in serie met de lijn introduceren. Hun belangrijkste taak is om de capacitief van de transmissielijn te verminderen. De geïnjecteerde stroom is in fase met de netspanning. Voorbeelden van shuntregelaars zijn STATCOM, TSR, TSC, SVC.
Shunt-serie controllers: Deze controllers introduceren stroom in serie met behulp van de serieregelaars en spanning in de shunt met behulp van de shuntcontrollers. Een voorbeeld is UPFC.
Serie-serie controllers : Deze controllers bestaan uit een combinatie van seriecontrollers waarbij elke controller seriecompensatie biedt en ook het werkelijke vermogen over de lijn overbrengt. Een voorbeeld is IPFC.

2 soorten seriecontrollers

Thyristor gestuurde seriecondensator (TCSC): Thyristor-gestuurde seriecondensator (TCSC) gebruikt siliciumgestuurde gelijkrichters om een condensatorbank te beheren die in serie is verbonden met een lijn. Dit maakt het mogelijk om meer vermogen over te brengen op een gespecificeerde lijn. Het bestaat over het algemeen uit de thyristors in serie met een inductor en verbonden over een condensator. Het kan werken in de blokkeermodus waarbij de thyristor niet wordt geactiveerd en de stroom alleen door de condensator gaat. Het kan werken in de bypass-modus waar de stroom wordt omgeleid naar de thyristor en het hele systeem zich gedraagt als een shuntimpedantienetwerk.

Statische serie synchrone compensatoren : SSSC is gewoon een serieversie van STATCOM. Deze worden niet gebruikt in commerciële toepassingen als onafhankelijke controllers. Ze bestaan uit de synchrone spanningsbron in serie met de lijn, zodat deze een compensatiespanning in serie met de lijn introduceert. Ze kunnen de spanningsval over de lijn vergroten of verkleinen.

2 parallelle controllers

Statische variabele compensatoren : Statische variabele compensator is de meest primitieve en eerste generatie FACTS-controller. Deze compensator bestaat uit een snelle thyristorschakelaar die een reactor en / of capacitieve shuntbank regelt om dynamische shuntcompensatie te bieden. Ze bestaan over het algemeen uit shunt-aangesloten apparaten met variabele impedantie waarvan de output kan worden aangepast met behulp van elektronische vermogensschakelaars om capacitieve of inductieve reactantie in de lijn te introduceren. Hij kan in het midden van de lijn worden geplaatst om de maximale krachtoverdracht te vergroten en kan ook aan het einde van de lijn worden geplaatst om variaties als gevolg van belasting te compenseren.

3 soorten SVC zijn

TSR (thyristor geschakelde reactor) : Het bestaat uit een shunt-aangesloten inductor waarvan de impedantie geleidelijk wordt geregeld met behulp van een thyristorschakelaar. De Thyristor wordt alleen afgevuurd onder hoeken van 90 en 180 graden.
TSC (thyristor geschakelde condensator) : Het bestaat uit een shunt-aangesloten condensator waarvan de impedantie stapsgewijs wordt geregeld met behulp van een thyristor. De manier van aansturen met behulp van de SCR is dezelfde als die van TSR.
TCR (thyristor gestuurde reactor) : Het bestaat uit een shunt-aangesloten inductor waarvan de impedantie wordt geregeld door de afvuurhoekvertragingsmethode van SCR, waarbij het afvuren van thyristor wordt bestuurd waardoor een variatie in de stroom door de inductor wordt veroorzaakt.

STATCOM (statische synchrone compensator) : Het bestaat uit een spanningsbron die een gelijkstroom-energiebron kan zijn of een condensator of een inductor waarvan de output kan worden geregeld met een thyristor. Het wordt gebruikt om reactief vermogen te absorberen of op te wekken.

Een serie-shuntcontroller - Unified Power Flow-controller:

Ze zijn een combinatie van STATCOM en SSSC, zodat beide worden gecombineerd met behulp van een gemeenschappelijke gelijkstroombron en zowel actieve als reactieve seriële lijncompensatie bieden. Het regelt alle parameters van de wisselstroomoverdracht.

Steady-State spanningsregeling met behulp van SVC voor flexibele AC-transmissiesystemen

Flexibele cir

Om nuldoorgangsspanningspulsen te genereren hebben we gedigitaliseerde spannings- en stroomsignalen nodig. Het spanningssignaal van het lichtnet wordt opgenomen en door een bruggelijkrichter omgezet in pulserende gelijkstroom en aan een comparator gegeven die het digitale spanningssignaal genereert. Evenzo wordt het stroomsignaal omgezet in het spanningssignaal door de spanningsval van de belastingsstroom over een weerstand te nemen. Dit wisselspanningssignaal wordt weer omgezet in het digitale signaal als spanningssignaal. Vervolgens worden deze gedigitaliseerde spannings- en stroomsignalen naar de microcontroller gestuurd. De microcontroller berekent het tijdsverschil tussen de nuldoorgangen van spanning en stroom, waarvan de verhouding recht evenredig is met de arbeidsfactor, en bepaalt het bereik waarin het vermogen is. Op dezelfde manier kunnen met behulp van een thyristor-geschakelde reactor (TSR) ook nul-kruis-spanningspulsen worden gegenereerd om de spanningsstabiliteit te verbeteren.

Flexibel AC-transmissiesysteem door SVC

Het bovenstaande circuit kan worden gebruikt om de arbeidsfactor van transmissielijnen te verbeteren met behulp van SVC. Het maakt gebruik van thyristor-geschakelde condensatoren (TSC) op basis van shuntcompensatie die naar behoren wordt bestuurd vanaf een geprogrammeerde microcontroller. Dit is handig om de arbeidsfactor te verbeteren. Als de inductieve belasting is aangesloten, blijft de arbeidsfactor achter vanwege de achterblijvende belastingsstroom. Om dit te compenseren, is een shuntcondensator aangesloten, die stroom trekt die de bronspanning leidt. Dan zal de verbetering van de arbeidsfactor worden doorgevoerd. Het tijdsverloop tussen nulspanning en nulstroompulsen wordt naar behoren gegenereerd door operationele versterkers in vergelijkingsmodus die worden toegevoerd aan de 8051-serie microcontrollers.

Met behulp van de FACTS-controller kan het blindvermogen worden geregeld. Subsynchrone resonantie (SSR) is een fenomeen dat onder bepaalde ongunstige omstandigheden kan worden geassocieerd met seriecompensatie. SSR-eliminatie kan worden gedaan met behulp van FACTS-controllers. De voordelen van de FACTS-apparaten zijn veel zoals een financieel voordeel, een betere kwaliteit van de levering, meer stabiliteit, enz.

Een probleem met een flexibel AC-transmissiesysteem en een manier om het op te lossen

Voor een flexibele overdracht van wisselstroom worden solid-state apparaten vaak opgenomen in de circuits die worden gebruikt voor verbetering van de arbeidsfactor en om de limieten van het AC-transmissiesysteem te verhogen. Een groot nadeel is echter dat deze apparaten niet-lineair zijn en harmonischen induceren in het uitgangssignaal van het systeem.

Om de harmonischen te verwijderen die worden gecreëerd door de opname van vermogenselektronische apparaten in het AC-transmissiesysteem, is het vereist om actieve filters te gebruiken, dit kunnen stroombronvermogensfilters of een spanningsbronvermogensfilter zijn. De eerste houdt in dat de AC sinusvormig wordt gemaakt. De techniek is om de stroom rechtstreeks te regelen of om de uitgangsspanning van de filtercondensator te regelen. Dit is de spanningsregeling of indirecte stroomregelmethode. De actieve vermogensfilters injecteren een stroom die gelijk is in grootte maar tegengesteld in fase aan de harmonische stroom die door de belasting wordt getrokken, zodat deze twee stromen elkaar opheffen en de bronstroom volledig sinusvormig is. De actieve vermogensfilters bevatten vermogenselektronische apparaten om harmonische stroomcomponenten te produceren die de harmonische stroomcomponenten van het uitgangssignaal opheffen vanwege de niet-lineaire belastingen. Over het algemeen bestaan de filters voor actief vermogen uit een combinatie van een bipolaire transistor met geïsoleerde poort en een diode die wordt gevoed door een condensator van een DC-bus. Het actieve filter wordt aangestuurd met behulp van een indirecte stroomregelmethode. IGBT of Insulated Gate Bipolar Transistor is een spanningsgestuurd bipolair actief apparaat dat de kenmerken van zowel BJT als MOSFET bevat. Voor het AC-transmissiesysteem kan een actieve shuntfilter de harmonischen elimineren, de arbeidsfactor verbeteren en de belastingen in evenwicht brengen.

Transformator-energiebeheer

Probleemstelling:

1. Chronische hoge spanning is meestal toe te schrijven aan overmatige correctie voor spanningsval op het transmissie- en distributiesysteem van de nutsvoorziening. Spanningsval op elektrische geleiders is overal een veel voorkomende situatie. Maar op locaties met een lage elektrische belastingsdichtheid, zoals voorstedelijke en landelijke gebieden, vergroot lange geleiderbanen het probleem.

2. Impedantie zorgt ervoor dat de spanning over de lengte van een geleider afneemt naarmate de stroom toeneemt om aan de vraag te voldoen. Om spanningsdalingen te corrigeren, gebruikt het hulpprogramma on-load tap changing voltage regulators (OLTC's) en line drop compensating voltage regulators (LDC's) om de spanning te verhogen (verhogen) of verlagen (verlagen).

“hoe maak je pure zuurstof? ”

3. Klanten die zich het dichtst bij een OLTC of LDC bevinden, kunnen overspanning ervaren als het nutsbedrijf probeert de geleiderspanningsval voor die klanten aan het uiteinde van de lijn te overwinnen.

4. Op veel locaties wordt de impact van door belasting aangedreven spanningsval gezien als dagelijkse fluctuaties die ertoe leiden dat de spanningsniveaus het hoogst zijn op het moment van de laagste belastingvraag.

5. Door tijdsafhankelijke belastingen en voortplanting veroorzaakt niet-lineariteit grote storingen in het systeem die ook in de verbruikerslijnen terechtkomen, waardoor het hele systeem ongezond wordt.

6. Een minder typische oorzaak van hoogspanningsproblemen wordt veroorzaakt door lokale transformatoren die zijn ingesteld om de spanning te verhogen om lagere spanningsniveaus te compenseren. Dit komt meestal voor bij installaties met zware belasting aan het einde van distributielijnen. Wanneer de zware belastingen in werking zijn, wordt een normaal spanningsniveau gehandhaafd, maar wanneer de belastingen worden uitgeschakeld, schieten de spanningsniveaus omhoog.

7. Tijdens vreemde gebeurtenissen is de transformator doorgebrand door overbelasting en kortsluiting in hun wikkeling. Ook wordt de olietemperatuur verhoogd als gevolg van de toename van het stroomniveau dat door hun interne wikkelingen vloeit. Dit resulteert in een onverwachte stijging van spanning, stroom of temperatuur in de distributietransformator.

8. Elektrische apparaten zijn ontworpen om te werken bij een bepaald standaardvoltage voor het product om bepaalde prestatieniveaus, efficiëntie, veiligheid en betrouwbaarheid te bereiken. Het gebruik van een elektrisch apparaat boven het gespecificeerde spanningsniveaubereik kan leiden tot problemen zoals storing, uitschakelen, oververhitting, vroegtijdige uitval, enz. Bijvoorbeeld, een printplaat zal naar verwachting een kortere levensduur hebben bij gebruik boven de nominale spanning gedurende lange periodes.

Transformator

Oplossing:

Het ontwerp van een op een microcontroller gebaseerd systeem is om de spanningsfluctuaties aan de ingangs- / uitgangszijde van de transformator te bewaken en real-time gegevens te verkrijgen.
Ontwikkeling van automatische transformatorkraanwisseling met servo / stappenmotoren.
Het systeem moet alarm slaan tijdens drempelspanningsniveaus of noodgevallen.
Het systeem moet betrouwbaar robuust zijn.
Het systeem kan op buitentransformatoren worden gemonteerd.
Het ontwerp van continue bewaking van de olietemperatuur van distributietransformatoren zal worden vergeleken met de nominale waarden en de bijbehorende actie zal zorg dragen.
Gebruik van apparaten zoals automatische spanningsstabilisatoren (AVR's), voedingssysteemstabilisatoren, FACTS, enz. In het voedingssysteemnetwerk.

Technische haalbaarheid:

Op microcontroller gebaseerd dataloggersysteem (MDLS):

MDLS vereist geen extra hardware en maakt het mogelijk om de hoeveelheid gegevens en de tijdsintervallen daartussen te selecteren. De verzamelde gegevens kunnen eenvoudig via een seriële poort naar een pc worden geëxporteerd. MDLS is erg compact omdat het een paar geïntegreerde schakelingen gebruikt. Een MDLS-ontwerp dat wordt geselecteerd, moet aan de volgende vereisten voldoen

Het moet gemakkelijk programmeerbaar zijn.
De gebruiker moet meetwaarden kunnen kiezen.
Het moet een back-up van gegevens maken wanneer de sys-stroom tijdelijk wordt onderbroken of volledig wordt verwijderd.
Het zou in staat moeten zijn om gegevens via een seriële poort naar een pc te exporteren.
Het moet eenvoudig en goedkoop zijn.

Ik hoop dat je het concept van flexibele AC-transmissie uit het bovenstaande artikel hebt begrepen. Als u vragen heeft over dit concept of de elektrische en elektronische projecten laat het commentaar hieronder achter.

Fotokrediet