Зачем нужна гибкая система передачи переменного тока?

В традиционной системе передачи переменного тока способность передавать мощность переменного тока ограничена несколькими факторами, такими как тепловые пределы, предел устойчивости при переходных процессах, предел напряжения, предел тока короткого замыкания и т. Д. Эти ограничения определяют максимальную электрическую мощность, которая может эффективно передаваться через линия электропередачи без повреждения электрического оборудования и линий электропередачи. Обычно это достигается путем внесения изменений в схему энергосистемы. Однако это неосуществимо и является другим способом достижения максимальной способности передачи мощности без каких-либо изменений в компоновке энергосистемы. Также с введением устройств с переменным импедансом, таких как конденсаторы и катушки индуктивности, вся энергия или мощность от источника не передается нагрузке, а часть сохраняется в этих устройствах в качестве реактивной мощности и возвращается к источнику. Таким образом, фактическая мощность, передаваемая нагрузке, или активная мощность всегда меньше полной мощности или полезной мощности. Для идеальной передачи активная мощность должна быть равна полной мощности. Другими словами, коэффициент мощности (отношение активной мощности к полной мощности) должен быть равен единице. Именно здесь появляется роль гибкой системы передачи переменного тока.

“что такое дуговая лампа ”

Прежде чем перейти к подробностям о ФАКТАХ, кратко рассмотрим коэффициент мощности.

Что такое коэффициент мощности?

Коэффициент мощности определяется как отношение активной мощности к полной мощности в цепи.

С другой стороны, каким бы ни был коэффициент мощности, генерирующая мощность должна заставлять машины выдавать определенное напряжение и ток. Генераторы должны быть способны выдерживать установленные напряжение и ток производимой энергии. Значение коэффициента мощности (PF) составляет от 0,0 до 1,0.

Если коэффициент мощности равен нулю, текущий поток полностью реактивный, и мощность, запасенная в нагрузке, возвращается к каждому циклу. Когда коэффициент мощности равен 1, весь ток, подаваемый источником, потребляется нагрузкой. Как правило, коэффициент мощности выражается как опережение или запаздывание напряжения.

Схема проверки коэффициента мощности Unity

Схема с питанием 230 В и дроссель все включены последовательно. Конденсаторы необходимо подключать параллельно через переключатели SCR, чтобы улучшить коэффициент мощности. Когда байпасный переключатель выключен, дроссель действует как индуктор, и один и тот же ток будет течь через оба резистора 10R / 10W. В качестве первичной обмотки используется трансформатор тока, подключенный к общей точке резисторов. Другая точка ТТ идет к одной из общих точек переключателя DPDT S1. Когда переключатель DPDT перемещается влево, он воспринимает падение напряжения, пропорциональное току, для развития повышенного напряжения. Падение напряжения пропорционально запаздывающему току. Таким образом, первичное напряжение от трансформатора тока обеспечивает ток запаздывания.

Если используется схема управления на основе микроконтроллера, тогда она получает опорные значения нулевого тока и сравнивает их с опорным нулевым напряжением для расчета коэффициента мощности на основе их разницы во времени. Так что в зависимости от требуемой разницы во времени нет. переключателей SCR включены, тем самым переключают дополнительные конденсаторы, пока коэффициент мощности не станет близким к единице.

Таким образом, в зависимости от положения переключателя можно определить ток запаздывания или компенсированный ток, и на дисплее отображается соответственно временная задержка между напряжениями, ток и коэффициент мощности.

без названия

Что такое гибкая система передачи переменного тока (ФАКТЫ)?

К Гибкая система передачи переменного тока относится к системе, состоящей из силовых электронных устройств вместе с устройствами энергосистемы для повышения управляемости и стабильности системы передачи и увеличения возможностей передачи энергии. С изобретением тиристорного переключателя открылась дверь для разработки устройств силовой электроники, известных как контроллеры гибких систем передачи переменного тока (FACTS). Система FACT используется для обеспечения управляемости высоковольтной стороны сети за счет включения силовых электронных устройств для ввода индуктивной или емкостной энергии в сеть.

4 типа контроллеров FACTS

Контроллеры серии: Последовательные контроллеры состоят из конденсаторов или реакторов, которые подают напряжение последовательно с линией. Это устройства с переменным импедансом. Их основная задача - снизить индуктивность ЛЭП. Они поставляют или потребляют переменную реактивную мощность. Примеры контроллеров серии: SSSC, TCSC, TSSC и т. Д.
Контроллеры шунта: Контроллеры шунта состоят из устройств с переменным импедансом, таких как конденсаторы или реакторы, которые вводят ток последовательно с линией. Их основная задача - уменьшить емкость линии передачи. Подача тока синфазна с линейным напряжением. Примеры контроллеров шунта: STATCOM, TSR, TSC, SVC.
Контроллеры серии Shunt: Эти контроллеры подают ток последовательно, используя контроллеры серии, и напряжение в шунте, используя контроллеры шунта. Примером является UPFC.
Контроллеры серии-серии : Эти контроллеры состоят из комбинации последовательных контроллеров, каждый из которых обеспечивает последовательную компенсацию, а также передачу реальной мощности по линии. Примером может служить IPFC.

2 типа серийных контроллеров

Последовательный конденсатор с тиристорным управлением (TCSC): Последовательный конденсатор с тиристорным управлением (TCSC) использует кремниевые выпрямители для управления конденсаторной батареей, соединенной последовательно с линией. Это позволяет утилите передавать больше мощности по указанной линии. Обычно он состоит из тиристоров, включенных последовательно с катушкой индуктивности и подключенных через конденсатор. Он может работать в режиме блокировки, когда тиристор не срабатывает и ток проходит только через конденсатор. Он может работать в режиме байпаса, когда ток пропускается через тиристор, и вся система ведет себя как сеть с шунтирующим сопротивлением.

Статические синхронные компенсаторы серии : SSSC - это просто серийная версия STATCOM. Они не используются в коммерческих приложениях в качестве независимых контроллеров. Они состоят из синхронного источника напряжения, включенного последовательно с линией, так что он вводит компенсирующее напряжение последовательно с линией. Они могут увеличивать или уменьшать падение напряжения на линии.

2 параллельных контроллера

Компенсаторы статических переменных : Компенсатор статической переменной - это самый примитивный контроллер FACTS первого поколения. Этот компенсатор состоит из быстрого тиристорного переключателя, управляющего реактором и / или шунтирующей емкостной батареей, для обеспечения динамической компенсации шунта. Как правило, они состоят из подключенных параллельно устройствам с переменным импедансом, выход которых можно регулировать с помощью силовых электронных переключателей, чтобы ввести в линию емкостное или индуктивное сопротивление. Его можно разместить в середине линии, чтобы увеличить максимальную способность передачи мощности, а также можно разместить в конце линии, чтобы компенсировать колебания из-за нагрузки.

3 типа SVC:

TSR (реактор с тиристорным переключением) : Он состоит из подключаемого шунтом индуктора, сопротивление которого регулируется постепенно с помощью тиристорного переключателя. Тиристор срабатывает только под углами 90 и 180 градусов.
TSC (конденсатор с тиристорным переключением) : Он состоит из подключенного шунтирующего конденсатора, полное сопротивление которого регулируется ступенчато с помощью тиристора. Способ управления с использованием SCR такой же, как и у TSR.
TCR (реактор с тиристорным управлением) : Он состоит из подключенного шунта индуктора, импеданс которого регулируется методом задержки угла включения SCR, при этом включение тиристора регулируется, вызывая изменение тока через индуктор.

СТАТКОМ (Статический синхронный компенсатор) : Он состоит из источника напряжения, который может быть источником энергии постоянного тока, конденсатором или индуктором, выход которого может регулироваться с помощью тиристора. Он используется для поглощения или генерации реактивной мощности.

Контроллер последовательного шунта - унифицированный контроллер потока мощности:

Они представляют собой комбинацию STATCOM и SSSC, так что оба объединены с использованием общего источника постоянного тока и обеспечивают как активную, так и реактивную последовательную линейную компенсацию. Он контролирует все параметры передачи электроэнергии переменного тока.

Установившееся управление напряжением с использованием SVC для гибких систем передачи переменного тока

Гибкий Cir

Для генерации импульсов напряжения перехода через ноль нам нужны оцифрованные сигналы напряжения и тока. Сигнал напряжения из сети принимается и преобразуется в пульсирующий постоянный ток мостовым выпрямителем и подается на компаратор, который генерирует цифровой сигнал напряжения. Точно так же сигнал тока преобразуется в сигнал напряжения путем измерения падения напряжения тока нагрузки на резисторе. Этот сигнал переменного тока снова будет преобразован в цифровой сигнал как сигнал напряжения. Затем эти оцифрованные сигналы напряжения и тока отправляются на микроконтроллер. Микроконтроллер рассчитает разницу во времени между точками перехода через ноль напряжения и тока, отношение которых прямо пропорционально коэффициенту мощности, и определяет диапазон, в котором находится мощность. Таким же образом при использовании реактора с тиристорным переключением (TSR) также могут генерироваться импульсы напряжения с переходом через нуль для улучшения стабильности напряжения.

Гибкая система передачи переменного тока от SVC

Вышеупомянутая схема может использоваться для улучшения коэффициента мощности линий передачи с использованием SVC. В нем используются конденсаторы с тиристорной коммутацией (TSC), основанные на шунтовой компенсации, должным образом управляемой запрограммированным микроконтроллером. Это полезно для улучшения коэффициента мощности. Если подключена индуктивная нагрузка, коэффициент мощности отстает из-за запаздывания тока нагрузки. Чтобы компенсировать это, подключается шунтирующий конденсатор, который потребляет ток, опережающий напряжение источника. Тогда будет произведено улучшение коэффициента мощности. Временная задержка между импульсами нулевого напряжения и нулевого тока должным образом генерируется операционными усилителями в режиме компаратора, которые подаются на микроконтроллеры серии 8051.

С помощью контроллера FACTS можно управлять реактивной мощностью. Субсинхронный резонанс (SSR) - это явление, которое может быть связано с последовательной компенсацией при определенных неблагоприятных условиях. Устранение SSR может быть выполнено с помощью контроллеров FACTS. У устройств FACTS много преимуществ, таких как финансовая выгода, повышенное качество поставки, повышенная стабильность и т. Д.

Проблема с гибкой системой передачи переменного тока и способ ее решения

Для гибкая передача мощности переменного тока , твердотельные устройства часто включаются в схемы, которые используются для повышения коэффициента мощности и увеличения пределов системы передачи переменного тока. Однако основным недостатком является то, что эти устройства нелинейны и вызывают гармоники в выходном сигнале системы.

Чтобы удалить гармоники, возникающие из-за включения силовых электронных устройств в систему передачи переменного тока, необходимо использовать активные фильтры, которые могут быть силовыми фильтрами источника тока или силовыми фильтрами источника напряжения. Первый предполагает создание синусоидального переменного тока. Этот метод заключается в прямом управлении током или выходном напряжении конденсатора фильтра. Это метод регулирования напряжения или косвенного тока. Фильтры активной мощности подают ток, равный по величине, но противоположный по фазе гармоническому току, потребляемому нагрузкой, так что эти два тока компенсируют друг друга, а ток источника является полностью синусоидальным. Фильтры активной мощности включают силовые электронные устройства для создания гармонических составляющих тока, которые нейтрализуют гармонические составляющие тока выходного сигнала, вызванные нелинейными нагрузками. Как правило, фильтры активной мощности состоят из комбинации биполярного транзистора с изолированным затвором и диода, питаемого от конденсатора шины постоянного тока. Активный фильтр контролируется методом косвенного тока. IGBT или биполярный транзистор с изолированным затвором - это биполярное активное устройство с управляемым напряжением, которое включает в себя функции как BJT, так и MOSFET. В системе передачи переменного тока шунтирующий активный фильтр может устранить гармоники, улучшить коэффициент мощности и сбалансировать нагрузки.

Управление мощностью трансформатора

Постановка задачи:

1. Хроническое высокое напряжение чаще всего связано с чрезмерной коррекцией падения напряжения в системе передачи и распределения электроэнергии. Падение напряжения на электрических проводниках - обычная ситуация везде. Но в местах с низкой плотностью электрической нагрузки, таких как пригород и сельская местность, протяженность проводов усугубляет проблему.

2. Импеданс вызывает уменьшение напряжения по длине проводника по мере того, как ток увеличивается для удовлетворения потребности. Чтобы исправить падение напряжения, электросеть использует регуляторы напряжения с переключением ответвлений под нагрузкой (РПН) и регуляторы напряжения с компенсацией падения напряжения (LDC) для повышения (повышения) или понижения (понижения) напряжения.

3. Клиенты, расположенные рядом с РПН или LDC, могут столкнуться с перенапряжением, поскольку электросеть пытается преодолеть падение напряжения на проводе для тех потребителей, которые находятся на дальнем конце линии.

4. Во многих местах влияние падения напряжения, вызванного нагрузкой, рассматривается как ежедневные колебания, в результате которых уровни напряжения становятся самыми высокими во время минимальной нагрузки.

5. Из-за изменяющихся во времени нагрузок и нелинейности распространения в систему войдут большие помехи, которые также попадут в линии потребителей, что приведет к неисправности всей системы.

6. Менее типичная причина проблем с высоким напряжением связана с местными трансформаторами, которые настроены на повышение напряжения для компенсации пониженных уровней напряжения. Чаще всего это происходит на объектах с большими нагрузками в конце распределительных линий. Когда работают тяжелые нагрузки, поддерживается нормальный уровень напряжения, но когда нагрузки отключаются, уровни напряжения резко возрастают.

7. Во время странных событий трансформатор перегорает из-за перегрузки и короткого замыкания в их обмотке. Кроме того, температура масла повышается из-за увеличения уровня тока, протекающего через их внутренние обмотки. Это приводит к неожиданному повышению напряжения, тока или температуры в распределительном трансформаторе.

8. Электрические устройства предназначены для работы при определенном стандартном напряжении продукта для достижения заданных уровней производительности, эффективности, безопасности и надежности. Эксплуатация электрического устройства выше указанного диапазона уровней напряжения может привести к таким проблемам, как неисправность, отключение, перегрев, преждевременный выход из строя и т. Д. Например, можно ожидать, что печатная плата будет иметь более короткий срок службы при работе выше номинального напряжения в течение длинные периоды.

“построить зарядное устройство на солнечной батарее ”

Трансформатор

Решение:

Система на основе микроконтроллера предназначена для отслеживания колебаний напряжения на входе / выходе трансформатора и сбора данных в реальном времени.
Разработка устройства переключения ответвлений трансформатора с серво / шаговыми двигателями.
Система должна подавать сигнал тревоги при пороговых уровнях напряжения или в аварийной ситуации.
Система должна быть надежной и прочной.
Система может быть установлена на трансформаторах наружной установки.
Конструкция непрерывного мониторинга температуры масла распределительных трансформаторов будет сравнивать номинальные значения, и соответствующие действия будут приняты во внимание.
Использование таких устройств, как автоматические стабилизаторы напряжения (АРН), стабилизаторы энергосистемы, FACTS и т. Д., В сети энергосистемы.

Техническая осуществимость:

Система регистрации данных на основе микроконтроллера (MDLS):

MDLS не требует дополнительного оборудования и позволяет выбирать объем данных и временные интервалы между ними. Собранные данные можно легко экспортировать на ПК через последовательный порт. MDLS очень компактен, потому что в нем используется несколько интегральных схем. Выбранная конструкция МДЛС должна соответствовать следующим требованиям:

Он должен быть легко программируемым.
Пользователь должен иметь возможность выбирать скорость измерения.
Он должен выполнять резервное копирование данных при кратковременном отключении или полном отключении системного питания.
Он должен иметь возможность экспортировать данные на ПК через последовательный порт.
Это должно быть просто и недорого.

Я надеюсь, что вы поняли концепцию гибкой передачи переменного тока из приведенной выше статьи. Если у вас есть какие-либо вопросы по этой концепции или по электрическим и электронные проекты оставьте раздел комментариев ниже.

Фото Кредит