بخشی از مقاله
چکیده
در سیستمهاي قدرت تشخیص نوع اتصالی و افت ولتاژهاي نامتعادل ناشی از آن میتواند به عنوان قسمتی از یک سیستم خبره براي دسته بندي اغتشاشات کیفیت توان بکار گرفته شوند. در این مقاله الگوریتمی جدید مبتنی بر اندازه و پرش زاویه فاز براي تشخیص افت ولتاژهاي نامتعادل سه فاز با استفاده از دامنه ولتاژهاي سه فاز اندازه گیري شده ارایه شده است. این الگوریتم بر طبق دسته بندي پیشنهاد شده توسط بولن به تشخیص افت ولتاژهاي نامتعادل می پردازد و به اختصار 1MPJ نامگذاري شده است. الگوریتم پیشنهادي در یک سیستم قدرت نمونه بکار گرفته شده و نتایج آن با الگوریتمهاي شناخته شده 2S-C و 3S-P و TP-4TA و 5MTP مقایسه شده است. نتیجه مقایسه کارایی و برتري الگوریتم MPJ را بر روشهاي پیشین در همه شرایط آزمایش شده نشان میدهد.
-1 مقدمه
نیاز به الگوریتم ها و روشهاي محاسباتی جدید براي تشخیص افت ولتاژها به منظور جلوگیري از وقوع آنها، کاهش اثرات تولید شده توسط آنها و بهبود در طرحهاي کنترلی جدید با توجه به پیشرفت در تجهیزات مانیتورینگ کیفیت توان و توسعه سیستمهاي خبره اهمیت روزافزونی یافته است .[5] در این بین مبدلهاي الکترونیک قدرت به علت حساسیت زیاد تجهیزات الکترونیک قدرت به افت ولتاژها - که می تواند باعث وقفه در کار فرآیندهاي پیوسته شود و هزینه هاي مالی زیادي به صنایع مرتبط تحمیل کند - کانون توجه مطالعات فراوان میباشد.
از مباحث مربوط به افت ولتاژها، تشخیص آنها بر پایه اندازه گیریها و مطابق دسته بندي پیشنهاد شده توسط بولن است. اهمیت این کار نخست در به دست آوردن آمارهایی است که می تواند براي مطالعات مقایسه اي سیستمها و محاسبه کارایی سیستم استفاده شود. همچنین میتواند به عنوان قسمتی از یک سیستم خبره براي دسته بندي اتوماتیک اغتشاشات کیفیت توان استفاده شود. کاربرد دیگر آن روشی جدید مبتنی بر اندازه و پرش زاویه فاز براي تشخیص افت ولتاژهاي نامتعادل سه فاز بر مبناي مقادیر اندازه گیري شده براي پیش بینی افتهاي احتمالی و تست تجهیزات است. به علاوه این دسته بندي و تشخیص آن می تواند در به دست آوردن اطلاعاتی در خصوص حوادث مربوطه - به طور مثال نوع خطا - استفاده شود .
-2 انواع افت ولتاژهاي نامتعادل سه فاز
افت ولتاژها به طور کلی به علت خطاهاي اتصال کوتاه، راه اندازي موتورها و برقدار کردن ترانسفورماتورها ایجاد می شوند. با استفاده از خصوصیات شکل موج افت اتفاق افتاده - به طور مثال خصوصیاتی مانند شیب افت، شیب بهبود افت، عمق افت و تقارن افت - می توان بین افت هاي مختلف تفاوت قائل شده و نوع آنها را تشخیص داد.
افت ولتاژهاي سه فاز توسط استاندارد
توسط دو پارامتر دامنه و مدت زمان افت شناخته می شوند، اما برخی از افت ولتاژها به دلیل خطاهاي اتصال کوتاه در سیستم اتفاق می افتند و افت ولتاژهاي ناشی از خطاي اتصال کوتاه نامتقارن - به طورمثال خطاي تکفاز به زمین - تنها توسط پارامترهاي دامنه و مدت زمان به درستی شناخته نمی شوند. حتی گاهی ممکن است یک افت تکفاز شدیدتر از یک افت سه فاز تشخیص داده شود، بنابراین تلاش بیشتري براي توصیف و تشخیص آنها مورد نیاز است.
براي افتهاي ایجاد شده توسط خطاهاي اتصال کوتاه، تقسیم بندي دقیقتري توسط آقاي بولن در [3] و [9] پیشنهاد شده است. تفاوت اصلی در این دسته بندي بین افت نوع A ، C و D است. افت نوع A افت مساوي در سه فاز است، افت نوع C افت در دو فاز است و افت نوع D افت بزرگ در یک فاز بهمراه افتهاي کوچک در دو فاز دیگر است. براي افتهاي نوع C و D تقسیم بندي باز هم دقیقتري مورد نیاز است تا براي افت نوع C فاز سالم - بدون خطا - و براي افت نوع D فازي که افت بزرگی را تجربه نموده، مشخص شود.
شش نوع افت سه فاز نامتعادل نتیجه شده در شکل - 1 - نشان داده شده است. افت نوع Db افت در فاز b را نشان می دهد در حالی که افت نوع Cb افت در فازهاي a,c را نشان می دهد و به همین ترتیب براي انواع دیگر افت ولتاژها توصیف میشوند. شکل -1 دسته بندي شش نوع افت نامتعادل سه فاز در حین بروز خطا در سیستم قدرت بردارهاي نازك ولتاژهاي نرمال و بردارهاي ضخیم ولتاژها را در وضعیت بروز خطا نشان میدهد .[4]
روشی جدید مبتنی بر اندازه و پرش زاویه فاز براي تشخیص افت ولتاژهاي نامتعادل سه فاز بر مبناي مقادیر اندازه گیري شده دو پارامتر که در جهت کمی کردن افتهاي نوع C و D ارایه شده است ولتاژ مشخصه V 1 و pn فاکتورF 2 می باشد. دیاگرام هاي فازوري شکل 1 براي V=0.5 و F=1 رسم شدهاند .[4] قابل ذکر است که هر دو پارامتر V ,F مختلط می باشند. اندازه و زاویه V همان دامنه و پرش زاویه فاز افت ولتاژ است. ولتاژهاي فاز به عنوان تابعی از این دو پارامتر بیان میشوند و براي افت نوع Ca , Da به صورت روابط 1 و 2 بیان میشوند.
-3 الگوریتمهاي تشخیص نوع افت ولتاژ
الف - الگوریتم شش فاز :3 - S-P - در این الگوریتم ابتدا ولتاژهاي فاز بعد از کسر ولتاژ توالی صفر و ولتاژهاي خط با استفاده از رابطه 3 محاسبه می شوند. سپس با مقایسه دامنه این شش ولتاژ نتیجه شده نوع افت مشخص می شود، به طوریکه مقدار متناظر با نوع افت ولتاژ توسط رابطه 4 مشخص می شود. این الگوریتم براي افت ولتاژهاي با پرش زاویه فاز بزرگ که به طور معمول توسط بارهایی مانند موتورهاي القایی ایجاد می شود اشتباه عمل می کند، که این مشکل با توجه به شکل بردارهاي ولتاژهاي فاز و خط به راحتی قابل تفسیر است.
