بخشی از مقاله
چکیده
در این مقاله تکنیک حفاظت خطوط انتقال فشار قوي با استفاده از امواج سیار منتشر شونده در خط پس از وقوع خطاي اتصال کوتاه مورد بررسی قرار میگیرد. از آنجائیکه این امواج پس از وقوع خطا تقرًیبا با سرعت نور به سمت دو انتهاي خط منتشر میشوند, آشکارسازي امواج سیار ناشی از وقوع خطا, میتواند به عنوان تکنیکی سریع جهت تشخیص وقوع خطاي اتصال کوتاه در خط به کار گرفته شود.
به منظور بررسی این روش, با شبیهسازي یک سیستم نمونه توسط نرمافزار EMTP، سیگنال هاي ولتاژ و جریان در محل نصب رله استخراج شده است. با پردازش سیگنالهاي اندازهگیري شده توسط تبدیل موجک، امواج سیار منتشر شونده در خط آشکارسازي میشود. نتایج حاصل از شبیهسازي, کارایی این تکنیک را جهت تشخیص سریع خطاهاي اتصال کوتاه در خطوط فشار قوي تایید مینماید.
مقدمه
در روشهاي مرسوم حفاظت خط، تشخیص وقوع خطا اغلب با استفاده از مولفه فرکانس پایه سیگنالهاي ولتاژ و جریان انجام میپذیرد. به هر حال تخمین مولفههاي فرکانس پایه ولتاژ و جریان خط در لحظاتی پس از وقوع خطا به دلیل حالتهاي گذراي بوجود آمده در شبکه، معمولاً به سادگی میسر نیست و براي پرهیز از عملکرد نادرست رلههاي حفاظتی ضروري است از الگوریتمهایی استفاده شود که در مقابل مولفههاي گذراي سیگنالهاي نمونهبرداري شده مقاوم باشند.
این مسئله عاملی محدود کننده در سرعت عملکرد رله جهت پاکسازي خطا میباشد. علاوه بر این، مشکلات حفاظت براي خطوط انتقال به دلیل جریان نشتی بزرگ ناشی تکنیک حفاظت بر مبناي امواج سیار جهت تشخیص سریع وقوع خطاي اتصال کوتاه در خطوط انتقال فشار قوي با استفاده از تبدیل موجک از خازن پراکنده موازي، امواج سیار منتشر شونده در خط پس از وقوع خطا و میرایی ضعیف مولفه 1DC به دلیل بزرگ بودن نسبت L/R دو چندان است.
ایده حفاظت خطوط فشار قوي با استفاده از امواج سیار منتشر شونده در خط، با نگرشی متفاوت از روشهاي مرسوم در بیش از سه دهه پیش به عنوان روشی سریع جهت تشخیص وقوع خطاي اتصال کوتاه در خطوط فشار قوي ارائه شد . این روش بر این مبنا استوار است که تغییر ناگهانی ولتاژ در مکانی از خط که خطا به وقوع پیوسته است، باعث به وجود آمدن امواجی گذرا میشود که تقریباً با سرعت نور در خط منتشر می شوند.
در صورتیکه بتوان اولین موج دریافت شده در ابتداي خط و موج حاصل از انعکاس آن پس از برخورد با محل خطا را به درستی آشکارسازي نمود، میتوان به سرعت مکان وقوع خطا را تشخیص داد. یکی از اولین روشهاي پیشنهاد شده جهت آشکارسازي امواج سیار، استفاده از ضریب همبستگی2 موج اولیه و موج منعکس شده میباشد . به هر حال به دلیل گستردگی شبکههاي قدرت، دومین موج دریافت شده در محل رله ممکن است مجموعی از امواج منعکس شده از نقاط مختلف باشد که این امر تشخیص صحیح جهت و مکان وقوع خطا را تحت تاثیر قرار میدهد.
براي رفع این مشکل در روشی بهبود یافته با استفاده از دو تابع همبستگی پیشنهاد داده شده است که کارایی به مراتب بهتري را در آشکارسازي امواج سیار، خصوصاً براي مقاومت خطاي بزرگ، نشان میدهد.روش دیگري که میتواند به عنوان وجه تمایز میان خطاهاي قبل و بعد از محل نصب رله به کار گرفته شود، استفاده از پلاریته امواج سیار دریافت شده در محل رله است. نظر به اینکه قانون فوق در مقابل بسیاري از عدم قطعیتهایی که کارایی تکنیک مبتنی بر تابع همبستگی3 را تحت تاثیر قرار دهد، مقاوم است در صورت وجود لینک مخابراتی مناسب میان دو انتهاي خط و آشکارسازي صحیح اولین موج سیار ولتاژ و جریان منتشر شده، با دقت بیشتري میتوان خطاهاي داخلی را تشخیص داد و سریعاً نسبت به پاکسازي خطا اقدام نمود .
علاوه بر این در با ترکیب روشهاي اندازه و پلاریته امواج سیار الگوریتم مطمئنتري جهت تشخیص خطاهاي داخلی و حفاظت واحد خطوط ارائه شده است. در این مقاله سیگنالهاي ولتاژ و جریان اندازهگیري شده در محل نصب رله با استفاده از تبدیل موجک، جهت آشکارسازي اغتشاشهاي ناشی از امواج سیار منتشر شونده در خط، مورد پردازش قرار میگیرد. با استفاده از پلاریته امواج آشکارسازي شده به خوبی میتوان جهت وقوع خطا را تشخیص داد. علاوه بر این با استفاده از دومین موج دریافت شده در محل رله، در اغلب موارد به درستی میتوان فاصله محل وقوع خطا را با دقت مناسبی تخمین زد.
سیار به نقاطی که امپدانس پیش روي سیگنال از امپدانس مشخصه خط متفاوت است1، بخشی از موج با نسبت k f به مسیر خود ادامه میدهد و بخشی با نسبت kr به سمت خط منعکس میشود. با فرض اینکه امپدانس معادل شبکه از دید خط در باس بار R، ZR باشد، ضرایب kv,r , kv, f براي موج ولتاژ به صورت زیر بدست میآیند.در مواقع وقوع خطاي اتصال کوتاه در شبکه، ولتاژ و جریان در هر نقطه را میتوان به صورت مجموعی از دو مولفه -1 سینوسی حالت دائمی -2 سیگنالهاي گذراي ناشی از تغییر ناگهانی ولتاژ در محل خطا در نظر گرفت. روش متعارف در تحلیل امواج سیار بوجود آمده در شبکه، استفاده از دو شبکه معادل مستقل براي حالتهاي قبل و بعد از وقوع خطا و استفاده از اصل جمع آثار است .
