بخشی از مقاله
چکیده
در طی سالهاي گذشته شبکههاي قدرت توسعه و گسترش فروانی یافتهاند. در همین راستا به سیستم کنترل دقیق و مطمئن جهت حفاظت تجهیزات نیاز بیشتري احساس می شود. ورود ادوات کنترل دیجیتال در سیستم هاي قدرت باعث بالاتر رفتن سطح دقت و اطمینان سیستمهاي کنترل قدرتشده است. بر این اساس و با توجه به نیاز ادوات قدرت سیستمی تحت عنوان ترانسمیتر جریان شبکه هاي فشارقوي و متوسط با قابلیت مونیتورینگ فاکتورهاي جریان طراحی و ساخته شد.
در این سیستم از میدان مغناطیسی تولیدي توسط جریان، جهت اندازه گیري جریان استفاده می شود ولی از نظر ساختار و کارکرد نسبت به ترانس هاي جریان - CT - داراي تفاوت هاي اساسیت. بطوري که این تفاوت ها منجر به مزیت هایی از جمله دقت بالا، حجم و وزن بسیار کمتر، قابلیت اندازه گیري جریان dc، هارمونیک ها، فرکانس جریان شده است. جهت طراحی دقیق سیستم ، بررسی عملکرد و اطمینان از حصول مزایاي ذکر شده، قسمت هاي مختلف این سیستم در نرم افزار هاي Ansys وProteus طراحی و تست گردیده است.
آزمایشات مختلف طبق استاندارد IEEE , IEC روي نمونه اولیه این سیستم طی 9 ماه بصورت دقیق در یک شبکه 20KV انجام یافته و مورد تحلیل قرار گرفته است. این پروژه که حاصل 3 سال تحقیق و پژوهش بوده علاوه بر کسب عناوین برتر در جشنواره ها از جمله جشنواره جوان خوازمی، موفق به کسب تاییدیه نوآوري از سازمان پژوهشهاي علمی- صنعتی گردیده است.
-1 مقدمه:
امروزه جهت اندازه گیري جریان از اندازه گیري شدت میدان مغناطیسی استفاده می شود. شدت میدان مغناطیسی بطور مستقیم قابل اندازه گیري نمی باشد و جز کمیت هاي رویت ناپذیر است. لذا نیاز است که شدت میدان مغناطیسی به کمیت دیگري نظیر نیرو مانند مبدل هاي جریان نوري، جریان مانند مبدل هاي جریان ترانسفورمري، ولتاژ مانند مبدل هاي جریان اثر هال و دیگر کمیت هاي رویت پذیر تبدیل گردند.
با مقایسه این سه قانون و نمونه هاي ساخته شده مشاهده می طراحی و ساخت ترانسمیتر جریان شبکههاي فشار متوسط و قوي باقابلیت مونیتورینگ فاکتورهاي جریان شود مبدل هاي نوري فوق العاده گرانقیمت بوده و داراي تکنولوژي پیچیده می باشند. مبدل هاي جریان ترانسفورمري نیز قادر به اندازه گیري جریان هاي DC و حالت هاي گذرایی و غیره نمی باشند.
لذا تنها قانون موجود که هم در سیستم هاي HVDC و هم شبکه هاي AC مورد استفاده قرار می گیرد، قانون اثر هال می باشد. با توجه به اینکه حرارت و اشباع بر سنسورهاي اثر هال تأثیر زیادي دارد. به همین دلیل این نوع مبدل ها فقط در آمپراژهاي پایین و در صنایعی از قبیل مخابرات، هوافضا و پزشکی مورد استفاده قرار گرفته است. در سیستم ساخته شده با ارائه راهکارهاي ابتکاري کلیه محدودیت هاي این مبدل ها جهت استفاده در خطوط فشارقوي و متوسط بطور هوشمند رفع گردیده، و علاوه بر آن امکانات دیگري از قبیل اندازه گیري هارمونیک ها، فرکانس جریان حالت هاي گذایی و غیره نیز لحاظ شده است.
-2 تئوري اثر هال
تئوري اثر هال توسط دکتر ادوین هال بدین صورت مطرح شده است که اگر یک هادي حامل جریان در میدان مغناطیسی قرار گیرد، طبق قانون لورنس میدان مغناطیسی نیرویی بر جریان اعمالی وارد کرده و توزیع آن را غیریکنواخت می کند. لذا ولتاژي متناسب با میدان مغناطیسی و جریان اعمالی بین دو نقطه از هادي ایجاد می شود.
-3 طرح اولیه
جهت افزایش چگالی میدان مغناطیسی لازم است مطابق شکل - - 2 از هسته هاي با پرمابلیته با استفاده کنیم.[1]
-4 طرح کلی سیستم
مطابق بلوك دیاگرام شکل - 2 - و - 3 - سیستم ترانسمیتر جریان داراي یک واحد transmitter و یک واحدreceiver می باشد. واحد transmitter داراي یک واحدهاي نمونهبرداري، پردازش و مبدل کوپلینگ با انتقال نوري میباشد. واحد نمونهبرداري جهت تبدیل جریانهاي بالا به سیگنالهاي قابل استفاده در ادوات دیجیتال مورد استفاده قرارگرفتهاست.
طوري که در ادامه روشهاي تبدیل جریانهاي بالا به کمیتهاي قابل اندازهگیري ارائه و بعد از مقایسه بهترین روش انتخاب میگردد. واحد کنترل شامل مدارات ضد اشباع جهت افزایش محدوده کاربرد و کنترلر اثر دما جهت کاهش اثر دما بر خروجی سیستم میباشد.همچنین واحد transmitter داراي یک واحد تغذیه جهت تغذیه کلیه ادوات الکترونیکی می باشد.
واحد receiver از واحدهاي پردازش، نمایشگر فاکتورهاي جریان، رله هاي OC/EF ، مدول هاي خروجی و واحد گوپلینگ با انتقال نوري تشکیل شده است. واحد کوپلینگ با انتقال نوري جهت دریافت اطلاعات از واحد transmitter از طریق کابل نوري می باشد. واحد پردازش از یک میکروکنترلرPIC16F84 از نوعSMD تشکیل شده است که اطلاعات ورودي را مورد پردازش قرار داده و خروجی هاي متعددي را ایجاد می کند.
واحد نمایشگر یک میترینگ کامل از فاکتورهاي جریان از جمله مقدار پیک، مؤثر، زاویه فاز، مقدار THD جریان و فرکانس جریان می باشد. رله هاي OC/EF مستقلی نیز جهت حفاظت فیدرها مسقیماً روي سیستم طراحی شده است که مشخصه این رله ها از نوع مشخصات رله هاي Inversetime و با TMSهاي 0.05 الی 1 با فاصله هاي 0.01 می باشند. لذا جهت افزایش دقت سیستم در جریانات خیلی پائین از هسته هاي با پرمابلیته فوق العاده بالا استفاده می شود. بعبارتی ناحیه خطی به چند ناحیه خطی تبدیل می شود. منحنی هایی که در ساخت طرح اولیه بدست آمده در شکل - 5 - ملاحظه می شود.
