پایان نامه استراتژی بهینه تست رله های دیجیتال و بهینه سازی حفاظت ژنراتورهای قدیمی به کمک رله های دیجیتال

تعداد صفحات: ۹۶ | قابل ویرایش

فهرست مطالب

عنوان                                                                                                            صفحه

مقدمه

رشد جهانی برای تقاضای انرژی الکتریکی باعث افزایش سرعت توسعه در طراحی سیستم های قدرت در جهت پاسخگویی به تامین نیازهای مصرف کنندگان برای تامین انرژی الکتریکی مطمئن ، ارزان و با کیفیت بالا شده است.

به دلیل افزایش مصرف انرژی الکتریکی و افزایش تراکم بارها و منابع تولیدالکتریسیته و لزوم عملکرد سریع و مطمئن تجهیزات حفاظت و کنترل، استفاده از تجهیزات حفاظت دیجیتال مورد توجه قرار گرفته است.

حفاظت الکتریکی یکی از مهمترین مسائل در صنعت برق می باشد. از ابتدای پیدایش این صنعت مساله تولید، انتقال و توزیع انرژی الکتریکی همواره با خطاهای احتمالی و مساله قابلیت اطمینان همراه بوده است.

به این معنی که تجهیزات گران قیمتی مانند ژنراتور، ترانسفوماتورهای قدرت و خطوط انتقال باید در مقابل انواع خطاهای احتمالی مورد حفاظت قرار گیردتا هم این سرمایه های با ارزش حفظ شوند و هم انرژی الکتریکی با قابلیت اطمینان بیشتری به مصرف کننده برسد. این حفاظت ها می تواند در مورد کمیت های مختلف الکتریکی نظیر جریان، ولتاژ، توان، فرکانس و امپدانس انجام شود.

مزایای سیستم های حفاظت و کنترل دیجیتال

مزایای سیستم های کنترل وحفاظت دیجیتال می توانند به دو قسمت کوتاه مدت ، در هنگام طراحی مهندسی و نصب و بلند مدت ، در هنگام بهره برداری و نگهداری ، تقسیم شوند . قسمت کوتاه مدت از نظر اقتصادی به صورت کمی ساده تر از قسمت بلند مدت ، که باید مقایسه ای در هزینه در طول عمر باشد، قابل بررسی است.

در حال حاضر استفاده از هوش توزیع شده با ریزپردازنده هایی که از طریق فیبرهای نوری ارتباط دارند و استفاده از رایانه های شخصی به عنوان واسط های انسان – ماشین متداول است. بنابراین توسعه های جدید به طور پیوسته در این ناحیه انجام می گیرد و در نتیجه هزینه ها کاهش یافته و عملکرد بهتر می شود. اضافه بر این پرسنل آموزش دیده بیشتری با این فناوری نوین آشنا هستند.

سیستم های سنگین متمرکز و از بالا به پایین که در دهه های ۶۰ و ۷۰ میلادی بکار می رفتند دیگر مناسب نیستند، زیرا سیستم های غیر متمرکز می توانند با سادگی بیشتر با تغیرات آینده در مقایسه با سیستم های متمرکز، تطبیق کنند.

رله دیجیتال و مزایای آن

رله های حفاظتی تجهیزاتی هستند که بر اساس سیگنال هایی که به آنها اعمال می شود ، در صورت تغییر غیر عادی یک کمیت فیزیکی عمل کرده و باعت تغییر وضعیت خود یا وسیله دیگری می شوند.

رله های دیجیتال نوعی از رله های حفاظتی هستند که بر اساس پردازش دیجیتال سیگنال(DSP) عمل می کنند. رله های دیجیتال نسبت به سایر رله های حفاظتی  (الکترومغناطیسی، الکترودینامیکی، حرارتی، اندوکسیونی و…) داری مزایایی به شرح زیر می باشند:

• امکان تشخیص زود هنگام خطا و جلوگیری از گسترش آن
• قابلیت تغییر عملکرد و نوع حفاظت رله با تغییر نرم افزار رله
• دارای کارایی و قابلیت اطمینان بالا
• هزینه نسبتا پایین طراحی و ساخت
• قابلیت ثبت و ضبط وقایع و رخدادهای سیستم به خاطر بهره گیری از حافظه
• دارای حجم و وزن کوچکتر
• دارای دقت بالا در تنظیم و انعطاف پذیری نسبت به شرایط مختلف شبکه جهت تنظیم
• نگهداری آسان و تعمیر و عیب یابی کمتر
• عملکرد به موقع و سرعت و دقت بالا
• امکان جلوگیری از تاثیر اشباع ترانسفورماتورهای نمونه بردار در کار نابجای رله

ساختار کلی رله های دیجیتال

شکل۲-۱ساختار کلی رله های دیجیتال را نشان می دهد. نوع رله دیجیتال وعملکرد آن را، نرم افزار رله که در حافظهEPROM قرار داده می شود تعیین می کند یعنی در رله های دیجیتال این امکان وجود دارد که با تغییر برنامه نرم افزاری رله نوع حفاظت مورد نیاز را تعیین کرد. لذا رله های دیجیتال دارای ساختار کلی مشابه به هم هستند.

طبق دیاگرام، در یک رله دیجیتال سیگنال های نمونه برداری شده توسط ترانسفورماتورهای جریان و ولتاژ از سیستم قدرت،  به ترانسفورماتورهای کمکی جریان  و ولتاژ اعمال می شود تا به حد مناسبی برسد.

پس از آن به فیلترهای آنالوگ جهت حذف فرکانس هایی به جز فرکانس اصلی اعمال می شود. سیگنال های خروجی از این فیلتر ها به عناصر نمونه بردار و نگه دارنده(S/H) منتقل می شودتا متناسب با فرکانس نمونه برداری عمل نمونه برداری روی آن انجام شود.

ترانسفورماتورهای کمکی جریان و ولتاژ

برای اینکه سخت افزار رله دیجیتالی را به طور کامل از لحاظ الکتریکی از دیگر تجهیزات لازم برای حفاظت ایزوله کنیم از ترانسفورماتورهای جریان و ولتاژ استفاده می کنیم. انجام این عمل به منظور به حداقل رسانیدن امکان صدمه رسیدن به رله از جانب سیستم فشار قوی است در شکل ۲-۲ مدار مورد نیاز برای AUXPT نشان داده شده است. این مدار شامل یک ترانسفورماتور کمکی می باشد که سه وظیفه به صورت زیر دارد:

• کاهش سطح ولتاژ به اندازه مطلوب
• ایزوله نمودن مدارات سخت افزار رله از مدارات قدرت
• همفاز نمودن جریان های اولیه و ثانویه در حفاظت دیفرانسیل

منابع و مآخذ

1. هاشم مرتضوی، سید شهاب مرتضوی راوی، علیرضا خجسته، ” مطالعه معیارهای موثر بر برنامه زمان بندی انجام تست های پیشگیرانه رله های حفاظتی ” . سمینار علمی فنی نیروگاهی، چهارمین نشست حفاظت ، برق منطقه ای تهران، ۱۳۸۱.
2. مجید قدیمی ، مهدی وکیلیان ، مهرتاش تفضلی هرندی ، علی جوادی. ” یک رله دیجیتال جهت حفاظت دیفرانسیل ترانسفورمر”. هجدهمین کنفرانس بین المللی برق .
3. هاشم مرتضوی. ” مبانی رله های حفاظتی دیجیتال ” ، چهارمین کنفرانس دانشجویی مهندسی برق ایران، دانشگاه تهران، ۱۳۸۰.
4. حسین ترکمن ، حسین عسکریان ابیانه ، سید ابراهیم افجه ای، رضا محمدی ، فرزاد رضوی. “تاثیر نرخ نمونه برداری در الگوریتم های محاسبه امپدانس در رله های دیستانس دیجیتال” اولین کنفرانس تخصصی حفاظت و کنترل ، ۲۹ و ۳۰ آذر ۸۵ .
5. سعید رزم جو . ” مکانیزم عملکرد و بکارگیری رله های دیجیتال و مخابرات آنها در پست ها” آذر ماه ۸۹.