مقدمه
برای اندازه گیری جریان های نیروگاههای برق و سیستمهای فرعی معمولا از CT القایی با هسته و سیم پیچ استفاده میکنند .
برای اندازه گیری ولتاژ از ترانسفورمر های ولتاژ خازنی نوع تقسیم ولتاژ PD استفاده میکنند .
بنابراین تجهیزات برقی بسوی ولتاژ ها و ظرفیتها ی بالا و ماشینها به سمت حجم زیادتر و سیستمهای حفاظت و کنترل در جهت عملکرد بالا توسعه می یابند .
تقاضاها برای کارایی و تراکم زیاد و دقت بالا برای سنسورها یا ترانسفورمر های نوری برای آشکار سازی جریانها و ولتاژها بعنوان ابزار مهم اطلاعات بکار برده شده در حفاظت و کنترل افزایش مییابد .
از طرفی پیشرفت اخیر تکنولوژی نوری بسیار چشمگیر بوده بطوری که انتظار میرود به وسیله پیشرفت تکنولوژی برای اندازه گیری جریانها و ولتاژهای بالا با تکنولوژی جدید براورده شود . به عبارت دیگر پیشرفت CT-PD نوری تقاضاها را بر اورده میکند .
اصول CT نوری بر اساس اندازه گیری میدان مغناطیسی ایجاد شده توسط جریانی که طبق اثر فارادی در مدولاسیون و دمدولاسیون نوری پدید آمده است استوار می باشد .
بنابراین قوانین فوق الذکر برای اندازه گیری جریان DC نیز صدق می کند .
درنتیجه CT های فشرده و سبک وزن بدون اشباع مغناطیسی می تواند طراحی شوند . اگر جنس المان های حسگر فرومغناطیس نباشد .
بنابراین مزایای استفاده از نور برای انتقال سیگنال در ایزولاسیون الکتریکی و کنترل نویز القایی الکترومغناطیسی می باشد .
اگر CT نوری با همان مشخصات توسعه یابد ، هنگام به پایان رسیدن ، با یک ساختار سبک وزن و فشرده قادر خواهند بود ، رنج های دینامیکی را گسترش دهند .
مبانی PD نوری بر اساس اندازه گیری ولتاژ کاربردی در مدولاسیون و دمدولاسیون نوری طبق قانون پاسکال است .
در صورت کاهش اندازه المان حسگر امپدانس ورودی در المانهای حسگر می تواند افزایش پیدا کند . این مسله طراحی یک سیستم اندازه گیری ولتاژ کوچکتر از PT معمولی به وسیله ترکیب PD نوری با خازن مقسم ولتاژ را به دنبال دارد .
بنابراین PD نوری تحت تاثیر نویز قرار نمی گیرد و همچنین باند فرکانسی مجاز تا حد دلخواه گسترش می یابد . از این دیدگاه شرکت برق . الکتریک توشیبا و توکیو – کوژلکس و A.B.B و … برای توسعه PD , CT های نوری کاربردی برای اهداف حفاظت و کنترل آغاز به تحقیقات کردند و دراین راه اهمیت احتمالات و قوانین کاربردی نادیده گرفته شد و ترانسفورمرهای GIS 300 KV و تجهیزات 163 KV ایزولاسیون هوا به عنوان تجهیزات عملی تست انتخاب شدند .
مزایای CT نوری :
اندازه گیری جریان نقش مهمی را در سیستمهای قدرت الکترونیک در قسمت حفاظت و کنترل ایفا می کند اخیراً باافزایش ولتاژ خطوط نیرو توجه قابل ملاحظه ای به ترانسفورماتورهای جریان نوری داده می شود . زیرا CT نوری مزایای زیادی بر ترانسفورماتورهای جریان متداول با هسته آهن و سیم پیچ مسی دارد .
برای مثال تراسفورماتورهای جریان نوری optical curret transform بر خلاف ترانسفورماتورهای جریان معمولی فاقد روغن می باشند و لذا در مواقعی که خطای داخلی باعث بروز جرقه ( flashover ) میگردد منفجر نخواهد شد بعلاوه آنها مشخصات الکترومغناطیسی بمراتب بهتری را برای کنترل الکترونیکی پست تامین می نمایند .
همچنین CT نوری ، اثرات اشباع وایزوله الکتریکی خوب و نیز اندازه و وزن کم آن در بکارگیری بیشتر آن در وارد کردن PD , CT نوری به سیستم قدرت الکتریکی با ولتاژ بالا و یا در یک swichegear ایزوله گازی ( GIS ) یک تحول جدید را باعث می شود .
این مزایا و سایر برتریها شرکت A.B.B را وادار ساخت تا از اواسط4 دهه 1980 برنامه های مربوط به ترانسفورماتورهای جریان نوری را توسعه دهد دراین مدت چندین ترانسفورماتور جران نوری مراحل تست محلی ( field . test ) را با موفقیت روی سیستم های قدرت 380 کیلو ولت تا 552 کیلو ولت ( CT نوری ) المان گذاری گردید . همچنین نمونه 110 کیلو ولت آن نیز قبلاً بطور آزمایشی در سرویس قرار گرفته بود . آزمایشات نشان می دهد که ترانسفورماتورهای جریان نوری نیازهای کلاس 0.5 را تامین نموده و پاسخ دینامیکی که به نمایش میگذارند با ترانسفورماتورهای جریان معمولی قابل مقایسه است نیاز سیستمهای حفاظت دیجیتالی و تجهیزات الکترونیکی امروز بیشتر از چند ولت آمپر نمی باشد . با بهره گیری از این مزیت شرکت A.B.B سیستمهای ابتو الکترونیک را که ولت آمپرخروجی کمتری دارند توسعه داده شده و جایگزینی آنها را با ترانسفورماتورهای اندازه گیری معمولی با جریان اینترفیس A 1 درنظر می توان گرفت . ترانسفورماتورهای جریان نوری چندین مزیت عمده نسبت به ترانسفورماتورهای جریان معمولی دارند .
(1) تست محلی ( fild test )
انجام تست د رمحیطی که قسمتی از یک شبکه واقعی بوده و امکانات تجهیزات تقریباً مشابه آزمایشگاههای رسمی ( fabora tories ) در آن محیط برای انجام آزمایشات فراهم گردیده است . و بطورنسبی از طراحی ساده تری برخوردارند که اساساً از انفجار جلوگیری می نماید .
بنابراین امکان بروز خطر به نیروی انسانی و یا یجاد خسارت به دیگر تجهیزات پست دراثر انفجار مقره ( porcelain ) وجود نداشته و احتمال ایجاد آلودگی دراثر نشت روغن نیز از بین رفته است .
پاسخ فرکانسی این ترانسفورماتورهای جریان بدون رزونانس است و دارای مشخصه پایین گذرا low pass می باشد . این خاصیت سازگاری الکترومغناطیسی EMG ترانسورماتورهای جریان را بهبود می بخشد . و تاثیر آنها را روی کنترلهای الکترونیکی درپستها کاهش می دهد در فرکانسهای اینتر فیس بالا ( که مثلاً در اثر عملکرد قطع کننده ها به وجود می آید ) مسائل ناشی از پاسخ کاپاسیتیو ترانسفورماتورهای جریان معمولی ( اندوکتیو ) دیگر وجود ندارد . بنابراین در رابطه با اضافه ولتاژهای گذرا قطعات الکترونیکی به میزان کمتری در معرض آسیب دیدگی می باشند .
2) امروزه CT های نوری دو نوعند :
یک CT نوری حجم دار که د رسنسورهای شیشه ای حلقه ای شکل کاربرد دارد .
و یک CT نوری که در فیبر نوری بعنوان سنسور قرار دارد .
در مورد فوق صرفه جویی د رهزینه و فضای نصب و شکلی ساده که دارای مزایای از قبیل دقت بالاتر می باشد مورد توجه قرار گرفته است . در CT . GIS نوری به دلایل هزینه کم و نصب راحت و کوچک بودن آن مطلوب می باشد .
سنسورجریانی با اندازه کوچک و شکل ساده در پستهای GIS بوسیله CT نوری فراهم می شود .
در این CT های با فیبر نوری ، آنچه مهم است محدود کردن جریان خطی،به منظور جلوگیری از کاهش حساسیت است .
تجربه ها ی جدید در باره کاربردهای حفاظتی ترانس جریان وترانس ولتاژ نوری :
معرفی :
در این صفحه نتیجه نصب دو ترانسفور ماتور نوری جهت کاربردهای حفاظتی د ردو شاخه مورد بررسی قرار گرفته است در هر دو مورد ترانسفور ماتور به رله های حفاظتی متصل است و بازبینی از اجرای این طرح بیش از یک سال طول کشیده است.
در اینجا به توصیف اهداف پروژه ، شکل سیستم و اتصال آن میپردازیم آزمایش میدان و مقایسه با ترانسفورماتورهای قدیمی تر و گزارشهای سوئیچینگ و سپس به شرح شکل موجهای ثبت شده میپردازیم .
نتایج بدست آمده و چگونگی ارتباط آنها با اهداف پروژه را بررسی میکنیم یک جریان الکتریکی آنالوگ و کم مقدار LEA اتصال بین ترانسفورماتور و رله را برقرار میکند . کاربرد این استاندارد برای استفاده عملی و کاربردی مورد بحث قرار خواهد گرفت نمونه های آزمایشی یک جریان الکتریکی دیجیتال را نشان نخواهد داد اخیرا در یک کنفرانس غربی که در مورد رله های حفاظتی برگذار شده به توصیف اصول ترانس نوری و بعضی نتایج حاصله از مراحل آزمایشات اتصال کوتاه و میزان دقت اندازه گیری در حال کار میپردازد این صفحه شامل اطلاعات جدید و نتایج بدست آمده از کاربرد های حفاظتی در حال انجام کار است.
دور نمای قبلی :
سیستمهای اندازه گیری ولتاژ و جریان با سطح انرژی پایین هم اکنون در بعضی موارد استفاده میشود آنها یک مزیتی دارند که هزینه و خطرشان نسبت به تجهیزات قدیمی تر کم تر است مخصوصا تجهیزات عایق دار روغنی .
نتایج بدست آمده از دو آزمایش بیان شده در این صفحه دارای شباهت هایی میباشد در هر دو مورد هدف این بوده است که قابلیت اطمینان ترانسفورماتور در کاربردهای حفاظتی نشان داده شود در مجموع این پروژه به دنبال این بوده که ببیند که این ترانسفورماتورهای بهبود یافته که در مورد حفاظت حساس تر و سریع تر هستند بهتر عمل میکنند یا نه . سوئیچینگ و خطاهای گذرا مقایسه خواهند شد . با استاندارد ( 1 ) که از یک سنسور به پهنای باند فرکانسی وسیع استفاده میشود .
معرفی تکنولوژی جریان نوری و اندازه گیری ولتاژ و جریان الکتریکی LEA:
این پروژه ها ، یک سیستم اندازه گیری جریان Nxct را بکار میگیرند . که در ادامه متن از این عنوان به صورت CT نوری یاد میشود و از تکنولوژی اندازه گیری ولتاژ های ویژه NXVT به صورت VT نوری یاد میشود . در ادامه به بررسی اصول ویژه CT وVT نوری با جزئیات بیشتر میپردازیم .
مقدمه :
Nxtphase طراح اندازه گیری دقیق ولتاژ و جریان توسط نور است .
دو سال قبل اصول علمی با پیدایش ابزار عصر جدید در ولتاژ های بالای اندازه گیری قدرت شکل گرفت حدود 100 سال قبل دواثر فارادی و پاکلز کشف شده بودند آنها تغییرات مراحل پلوروزاسیون نور را در حضور میدانهای الکتریکی و مغناطیسی به طور دقیق شرح میدادند کاربردهای آزمایشی برای اندازه گیری ولتاژ وجریان نوری به دو دهه قبل برمیگردد . در هر حال این علم فقط مربوط به چند سال گذشته است که در علوم اندازه گیری ، تکنولوژی فیبر نوری و میکرو الکترونیک مشارکت پیدا کرده اند .
شرکت NXTphase جهت تولید جدید ، دقیق و بالا برای ابزاری که بر پایه فیبر نوری نهاده شده بودند هزینه قابل موثری را خرج نمود . شرکت NXCTphase و حق ثبت ان شرکت با دو موضوع هماهنگ در زمینه تکنولوژی اندازه گیریی ولتاژ و جریان از سال 1990 شروع شد و برنامه توسعه آن یکی به هانی ول در آمریکا و دیگری به مهندس کارمانا در کانادا مربوط میشود .
هانی ول بنیانگذار اصلی همه سیستمهای اندازه گیری ژیرسکپی ناو بری است بنابراین آنها دقیقا توانسته اند انقلابی را در هر دو قرن نمایان سازند تیم محققیق کمپانی یک فیبر نوری مشابه را که در تکنولوژی ژیرو استفاده شده بود جهت استفاده در حقوق اشکار و کاربردهای نظامی ناوبری در اندازه گیری جریان توسعه دادند هانی ول سپس تیمی را با اعضاء دانشگاه تگزاس جهت تولید یک سنسور تشکیل دادند سنسوری که به وسیله جریان زیادی که اندازه گیری کرده است ممکن است استاندارد باشد . اولین کاربرد این سنسورهای بسیاردقیق در سرویس عمومی اریزونا در ایستگاه تولید جولا در سال 1997جایی که میزان خطا 3 درصد است نشان داده شده بودند هانی ول یک پتانسیل اقتصادی را در تکنولوژی سنسور جریان شناخته بود . شروع به جستجوی یک شریک مکمل با داشتن تکنولوژی ولتاژ کرد شبیه به دید یک بازاری .
نیمه دیگر داستان با مهندس کارمانا شروع میشود که هر دو یک زوج موفق از دانشگاه British Columbia (UBC) هستند . کارمانا ( UBC) و BC هیدرو جهت توسعه در یک تکنولوژی جامع برای اندازه گیری ولتاژ نوری باهم شریک شدند و این تکنولوژی بر پایه یک سنسور میدان الکتریکی حساس نهاده شده بود این سنسور یک سلول نوری یکپارچه بود که پاکلز نامیده میشد ( IOPC) . شکافهای علمی دانشمندان به سوی ترانس ولتاژهای نوری دقیق سوق داده شده که از تکنولوژی های محیطی دوری می کرد تکنولوژی های محیطی به ، تکنولوژی های معمولی یا نوری متناوب مربوط می شوند . اولین سنسور IOPC ( سلول نوری جامع پالکز ) در کاربردهای اندازه گیری یک فاز در سال 1998 در یک پست BC هیدرو مقرر گشته بود . مدتی بعد کارمانا به دنبال یک شریک سازگار با داشتن تکنولوژی جریان بود علت این امر بهره برداری از تکنولوژی های نهفته در بازار بود . NXT phase همکنون ترانسهای جریان و ولتاژ نوری هدفمندند را در پستها با ولتاژ بالا بکار میبرد . دربازار سنسورها و نیز CT ها و VT های موجود دیگر را که مفید تر بودند را تولید کردند .
این فوائد شامل :
دقت زیاد
پهنای باند بیشتر
رنج های دینامیکی بالاتر
کوچکتر و بلند تر برای مواردی که قابلیت انعطاف لازم است
نداشتن مکانیزمی جهت نقص شدید
امکان استفاده همان وسیله برای اندازه گیری و حفاظت سودمند
ترکیبات سنسورهای ولتاژ و جریان در همان رده
ایمنی بیشتر پرسنل
نداشتن روغن سلولز یا ترکیبات SF6
عمل VT نوری :
تکنولوژی اندازه گیری ولتاژ نوری از اثر Pockels برای حساس کردن میدان الکتریکی استفاده میکند . سه تا سلول کوچک ( سنور های میدان الکتریکی ) به طور خاصی در یک فضای خالی که بوسیله نیتروژن عایق شده قرار گرفته اند . نور تجزیه شده و انتشار یافته و به کریستال electrooptic وارد میشود .
وقتی که یک میدان الکتریکی شکل میگیرد یک اختلاف شتاب القایی بین دو قطب در کریستال بوجود می آید . در انتها یک پلوروزاسیون بیضوی ایجاد میشود . به وسیله اندازه گیری درجه بیضیت ( تفاضل دو قطر)
همانطور که در (شکل 2 ) نشان داده شده است یک اندازه دقیق از میدان الکتریکی نتیجه میشود . سه میدان الکتریکی اندازه گیری میشود سپس باهم ترکیب شده و از یک الگوریتم که مجموع آنها را ثبت میکند جهت اندازه گیری ولتاژ قوی نسبت به زمین استفاده میشود .
تاثیر فاردی
جیسون دی دارفوس
دانشکده فیزیک ، دانشکده وستز ، اهیو 44691 ، اول می سال 1997 یک جزء نور شفاف ( شیشه ) ما بین دو میدان مغناطیسی قرار گرفته است . و به وسیله تغییر مقدار جریان جاری در معرض یک میدان مغناطیسی متغییر قرار گرفته بود . و نور تحت تاثیر میدان مغناطیسی قرار گرفت به طوری که نور تجزیه شده و از میان ماده ای عبور کرده که باعث مقداری چرخش در ان شده است . این تاثیر اثر فارادی نامیده میشود . و به طور کمی به وسیله زاویه ای که نور چرخیده ، میتوان میدان مغناطیسی و ضخامت نور را تعیین کرد . یک نسبت تناسب اصلی به عنوان ضریب ثابت شناخته شده است و این ترکیب ثابت به عنوان واحد درجه در هر میدان مغناطیسی است این ضریب ثابت را جیسون اندازه گیری نمود . و برابر گوس بردقیقه ( 122+0/11) x در مقایسه با مقدار قبلی که در سال 1953 بدست امده بود . 0.016 گوس بر دقیقه تغییر کرد .
چرخش فارادی : یک موج پلاریزه شده مسطح میتوند در میان دو موج دوار پلاریزه شده تجزیه شود چرخش مسطح پلوروزاسیون نور به عنوان انتشار سرتاسری ان نور در یک امتداد موازی در یک میدان مغناطیسی است که اثر فارادی یا چرخش فارادی نامیده میشود .
مقدار چرخش بر اساس تجربه بدست آمده است ذاتا = VBL به طوریکه زاویه چرخش است V ضریب ثابت و B مقدار میدان مغناطیسی و L نیز ضخامت است . یک تصویر مدرن از چرخش فارادی ناشی از پاسخ مکانیکی کوانتوم یک اتم به میدان مغناطیسی است . در این تصویر ، جذب هسته ای و انتشار، هر دو به وسیله میدان امیخته می شوند در این مصداق تاثیر فارادی حس میشود . انچنان تاثیری که زیمان هم جذب میشود زیمان ( پدیده ای که هیچ یک از طیفهای خطی با عبور از میدان مغناطیسی تجزیه نمی شوند . )
نظریه :
چرخش ناشی از میدان مغناطیسی ممکن است از شرایط e/m ، نسبت بار به الکترون در یک حجمی ناشی شود . طبق تئوری لورنتز یک الکترون در داخل مدار خود هسته اتم چرخش میکند و فرکانس چرخشش تغییر می کند که در این چرخش موجب ایجاد نور پلاریزه شده مسطح میان میدانی که تحت تاثیرش قرار گرفته شده می شود . این زاویه چرخش به صورت زیر معرفی شده است :
e میزان بار الکترون و m میزان جرم ( رابطه 1 )
و طول موج نور و B نیروی مغناطیسی در اورستد است . نمای مشتق از انحراف نور نسبت به طول موج و V هم ضریب ثابت است .
میزان چرخش متناسب با قدرت میدان مغناطیسی و فاصله نور که باید از میان این واسطه عبور کند .
آزمایش :
آزمایش انجام شده برای اینست که توسط منبع توان dc یک جریان الکتریکی به دو محفظه الکترومغناطیسی با آب سرد همراه با دو قطب مختلف فرستاده شود یک جزء نوری ( یک واسطه جامع شفاف ) ما بین دو قطب مغناطیسی قرار داده شده است مغناطیس ما طوری طراحی شده است که یک پرتو نور می تواند از یک طرف به طرف دیگر فرستاده شود .
ابتدا یک ترکیب از لیزر هلیم و نئون ( 1 m W max ) از میان یک دریچه تجزیه کننده پرتو عبور داده می شود سپس از میان یک میدان مغناطیسی به اندازه یک جزء نوری عبور کرده و پس از اشکار شدن پرتو در میدان مغناطیسی ، پرتو تجزیه شده توسط روزنه توسط میکرو متر اندازه گیری می شود از اینجا پرتو عمود داخل یک فتودیود منتشر کننده کسینوسی انتشار می یابد که این به یک اپتیمتر خطی با تکنولوژی خاص اشکار ساز متصل شده است این میدانهای قوی توسط کاربر با متر گوسی با پروپ اندازه گیری می شود این از موارد ارائه شده توسط ازمایشگاه مغناطیسی است . جهت شروع کار ، میدان مغناطیسی لازم است که کالیبره شود .
هنگام عملکرد جریان این مشاهده شده بود که میدان مغناطیسی متوسط B در نقاط مختلف این قطبها اندازه گیری میشود . در مقابل کمترین مقدار میدان مغناطیسی در مرکز فضا مابین قطبها نیز عدد مشخصی است نسبت این دو تبدیل به صورت فوق است .
این عدد مربوط به میدان جریان کابردی در ابتدای شروع کار است .
به منظور دیدن اینکه چه مقدار پرتو پلاریزه شده چرخیده است و به عنوان یک عمل نیروی میدان مغناطیسی ما نیازمند پیدا کردن این هستیم که چگونه جریان تحت تاثیر میدان مغناطیسی قرار می گیرد . میدان مغناطیسی متوسط B ( شکل 3 ) این تناسب را نشان می دهد .
پس ما نیازمند این هستیم که چگونگی چرخش نور تجزیه شده را که تحت تاثیر قرار گرفته است را به عنوان طرز عمل جریان از میان حلقه های مغناطیسی بررسی کنیم . به منظور افزایش یک امپری جریان به وسیله مطالعه چرخش نور بوسیله میکرو متر روی انالیز کننده نور تجزیه شده میزان چرخش نور گزارش شده است . این مقادیر در یک طرح زاویه ای توسط کامپیوتر ترسیم شده اند . ( شکل 4 ) .
و تولید شیبهای شکلهای 3 و 4 پاسخی را در مورد عبارت 4 به ما میدهند .
هدف از تجزیه کننده پرتو و تحلیل گر ترکیبات این بوده است که میزان جرخش پرتو پلاریزه شده به عنوان نتیجه تاثیر میدان مغناطیسی بر روی یک جزء نوری می تواند اندازه گیری شود این عمل به وسیله اندازه گیری دقیق روی ضعیف ترین نور برای هر مقدار جریان از میان میدانهای مغناطیسی است ما میتوانیم تغییر در چرخش را از تحلیلگر پرتو تجزیه شده بخوانیم و این میتواند به زوایای نظیر به نظیر در یک صفحه به وسیله شرکت سازنده تبدیل شود .
چرخش به طور مدور موج نوری تجزیه شده در زمان تاثیر فارادی توسط رابطه یک ارائه شده است . در شرایط ازمایش ما به دنبال ضریب ثابتی از نوع کوچکی از جزء نوری می گردیم یکمرتبه این ضریب بدست آمده ما میتوانیم نوع ماده جزء نوری را مشخص کنیم . به منظور مشخص نمودن اینکه ضریب ثابت چگونه است رابطه بالا که برای پیدا کردن زاویه چرخش فارادی استفاده شده است می تواند دو باره نوشته شود . رابطه 3
در این شرایط ما به دنبال تغییر در هر زاویه ای توسط تغییر در میدان می گردیم . میدان مغناطیسی به عنوان میدان متوسط در سر تاسر فضای باز مابین میدانها که در ان جزء نوری قرار داده شده است بکار گزفته میشود . از این رو چون ما مجموعه زوایای چرخشی را که نتیجه عمل جریان یا میدان مغناطیسی است را شناخته ایم و می تواند روشی برای حل رابطه بالا به صورت ساده تر باشد به طوری که مشتق فوق به صورت زیر شکسته شود . ( رابطه 4 )
در این روش دو طرح از یک زاویه Vs ( حافظه مجازی ) جریان و جریان Vs و میدان مغناطیسی قوی میتواند تولید شود که در ان تولید دو شیب معادل خواهد بود با تغییر در هر زاویه توسط تغییر در میدان مغناطیسی است . این موضوع ان چیزی است که در شکل 4 و 3 نشان داده شده است
تحلیلها و بیان :
یکبار تغییرات گوناگون مورد بحث قرار گرفته بود . و طول مسیر نور که از میان واسطه نوری عبورداده شده بود . اندازه گرفته شده بود . ( 3.85+0.3 cm) آن روش ساده ای است جهت بدست آوردن ضریب ثابت .
مقادیر آزمایشی برای عدد ثابت به اندازه 17% خارج از مقدار مقرر شده در مقایسه با مقادیر گوناگون منتشر شده برای مواد جامد است . طبق جدول 2 مواد مختلف گوناکون و ضرایب ثابت انها مشخص است .
نتیجه گیری :
مرکز این ازمایش کشف تاثیرات چرخش فارادی روی یک جزء شفاف نورانی و برای پیدا کردن عدد ثابتی که آن عدد ثابت معادل است با زاویه چرخش میدان مغناطیسی و ضخامت جزء نوری که در ابتدا مطالعه شده بود . من در مورد انچه که مطالعه کردم شناخت دقیق قبلی نداشتم .
من در ابتدا تعدادی از کمیتها را پیدا کرده بودم که در آینده در کمک برای تشخیص بعضی از موارد به من کمک کرد . زمانی که نقطه تمرکز ازمایش ، پیدا کردن ضریب ثابت شد شاید ان برای انچه که من جستجو می کردم خوب به نظر میرسید . امکان دیگری نیز جهت پیدا کردن شاخص شکست و تشخیص مسیر نور پیدا شده بود .
بعد از پیدا کردن ان ضریب ثابت
من این مقدار را با مقدار منتشر شده جهت پیدا کردن اختلاف مقایسه کردم و بیشترین شباهتهای دقیق را در شیشه محدب فسفات پیدا کردم خوشبختانه این موضوع گفته شده که دیگر دانش اموختگان از کسانی بودند که مجری این ازمایش قبل از من بوده و به موضوعات ازمایش مشابه رجوع کرده بودند .
عملیات نوری :
یک سنسور جریان فیبر نوری ( شکل 5 در پایین ) شامل یک منبع نوری آشکار ساز تصویر ، زوج نوری و الکترونیکی است که دور رسانای حامل جریان پیچانده شده است . مدولاسیون فاز نوری قلب اصلی این تکنولوژی است . (شکل 5 )
این نوع سنسور جریان از تاثیر فارادی استفاده میکند . جریان از داخل رسانا عبور کرده و یک میدان مغناطیسی ایجاد میکند که این میدان بر روی انتشار نور در این فیبر نوری که رسانا را احاطه کرده موثر است میدان مغناطیسی ایجاد شده به وسیله جریان ، سرعت چرخش امواج نوری قطبی شده را در فیبر تغییر میدهد . به وسیله اندازه گیری این تغییر در سرعت نور ( به وسیله استفاده از یک طرح تداخلی ) و پردازش اطلاعات ، یک اندازه گیری کاملا دقیقی از جریان ( با کاهش شدید حساسیت نسبت به دما و تاثیر لرزش ) حاصل میشود .
سیستمهای سنسور جریان نوری که در هر دو بخش نصب شده دارای دو فیبر حساس جریان است که در یک سر نصب شده ، ( در هر فاز ) . یکی برای اندازه گیری است ( 16 دور فیبر نوری ) و دیگری برای محافظت ( 2 دور فیبر نوری ) ساخته و استفاده میشود .
سرهای سنسور جریان 16 دور و 2 دور باهم متفاوت است آنها یک نقطه اختلافی دارند که از محدوده عمل ترانس نوری تجاوز میکند . ( شکل 6 )
طرح استاندارد :
جریان الکتریکی آنالوگ کم انرژی برای محافظت و سنجش سطح مشترک بین سنسورهای ولتاژ یا جریان با انرژی کم خروجی و رله های حفاظتی طراحی شده ، مناسب یا دیگر تجهیزات اندازه گیری را تعریف میکند . یک سیگنال اندازه گیری کم انرژی بعنوان یک سیگنال الکتریکی 11 /3 VOLT PEAK در یک قدرت زیاد و خوب زیر1Walt پیشنهاد شده است .
توصیف سیگنال استاندارد پیشنهاد شده برای سنسورهای جریان به رنج دینامیکی : 0.05 تا 40 برابر جریان اسمی
(In یاu.p.I ) خروجی اسمی mv rms 200
مقدار ماکسیمم لحظه ای 0.02 × 40 × 1.414 = 11.3
توصیف سیگنال استاندارد پیشنهاد شده برای سنسورهای ولتاژ
رنج دینامیکی0.05 تا 20 برابر ولتاژ اسمی
( V n یا V pu ) سطح خروجی اسمی Vrms 4
خروجی ماکزیمم V peak 3/11 = 4 × 2 × 1.414
سنجش :
باید یاد آوری شود اجزاء الکترونیکی ترانسفورماتور کم انرژی ( یا کانال داخلی وسایل اندازه گیری ) ، میتواند اشباع شود وقتی که رنج دینامیکی بیش از مقدار تعیین شده است . شکل 1 اشباع یک سیگنال کم انرژی را در شرایطی که سیگنال ایده آل آن از مقدار پیک ا سمی بیشتر می شود را نشان میدهد .
نتیجه : این شکل نشان میدهد که سیگنال اشباع شده از ترانس کم انرژی در یک پیک ، برش نموده و با یک مقدار زیاد از مولفه فرکانس اصلی مقایسه شده . منجر به خروجی یک CT اشباع شده میشود برای اهداف قیاس ، خروجی ترانس کم انرژی به آمپرهای ثانویه معادل از زمانی که خروجی دقیقا یک سیگنال ولتاژ است ، تبدیل میشود .
نمونه هایی دیگر نیز از خروجی اشباع شده کم انرژی نشان داده شده است . به عنوان مثال اگر جریان پیک باعث شود که شدت نور بیشتر از محدوده عمل ترانس شود . ( همانطور که در شکل 3 نشان داده شده است ) خروجی کم انرژی به سختی کاهش یابد. اگر اشباع انتظار میرود ، حتما سازنده مطمئن بوده که انرژی الکتریکی اشباع شده خروجی بدتر از سیگنال نشان داده شده در شکل 1 است . در آینده باید عملکرد رله با سیگنال خروجی اشباع شده کم انرژی برای عملکرد مطمئن و رضایت بخش بررسی شود . ( ارائه خروجی ) مشخص : مبدا شروع سیگنال باید از 3MV کمتر باشد و این مربوط میشود به ساخت الکترونیکی سیگنال dc که در خروجی یک تقویت کننده است . و این ربطی به ایستگاه فرستندهdc offset و ترکیبات سیگنال جریان خطا ندارد .
ارائه پهنای باند مشخص و پاسخ گذرا :
فروش سنسورها با پاسخ فرکانسی مشخص است . فرکانسهای قوی و دقیقی از HZ 45تا HZ 65میباشد . کمترین پاسخ باید بین dB ( 1- تا 0 ) برای فرکانسهای بالایKHZ 3وdB) 3 – تا0 ) برای فزکانسهای بالای KHZ 5 باشد .
قطع فرکانسهای پایین باید اینچنین بررسی شود که آیا سیستم توانایی روبرویی با نیازهای بعد برای پاسخ dc offset را دارد یا نه
برای یک شروع کامل در ایستگاه فرستنده با جریان انتقالی اولیه d c offset ) 20pu ) فضای نسبی لحظه ای نباید متجاوز از10% برای لحظات واقعی در زمان بالاتر ازm s 100 باشد .
برای ولتاژ اولیه که تغییرات پله ای را در برخی از شکل موجها در محدوده رنجهای اندازه گیری ، تا صفر ارزیابی میکند . باید خروجی سنسور کمتر از10% خروجی پله ای قبل ( که معادل با ms 4است ) افت کند . وبعدها زیر 10% باقی میماند.
به عنوان مثال :شکل 2 یک اتصال را برای منابع و بارهای واحد نشان میدهد . این طرح در هر دو پروژه استفاده شده است به عنوان یک اصل علمی : اتصالهای داخلی درون اتاق کنترل برای اتصالLEA نباید بیش از m 50تجاوز کند اختلاف پتانسیل سیستمهای اتصال یافته نسبت به زمین کمتر از V 0 2 در مدت خطا میباشد.
بعضی از کلیدهای اصلی ، مناسب LEA با اتصال داخلی در هر تاسیساتی وجود دارد فرضهای اتصال که عموما تجهیزات با آن مواجه میشوند با تستهای جریان ، به طور سریع و غیر عادی جلوگیری میشوند .
هیچ یک از دو زوج هادی در یک مکان پیچیده نشده اند .
فقط یک نقطه در انتهای محفظه رله یا انتهای لوله به طور صحیح در یک نقطه اتصال زمین شده است . این اتصال زمین سپر مغناطیسی را بوجود می آورد و در فرکانسهای بالا خودش سپر مغناظیسی نیست .
زمان نصب اتصالات LEA یکی باید مراقبت دیگر سنسورها یا رله های بالانس نشده یا پلاریته های معکوس نشده ای که اتصالات داخلی مشترک دارند ، برای امنیت اطراف باشد . بطور معمول فقط اینچنین وسیله ای میتواند در این تاسیسات نصب شود .
پروژه های فعال : در سرویس عمومی آریزونا APS یک VCT نوری سه فاز در میان یک دره نصب شده است .
*شاهکار VCT نوری در عملکرد خطوط حفاظت
*سیگنالهای LEA نوری در مقایسه با سیگنالهای مرسوم خروجی
*شاهکار سیستم حفاظتی با یک رله کاربردی مرکب LEA و ورودی های معمولی
رله های خطوط حفاظت ، خطوط ولتاژ بالا را در یک حالت حلقوی باسها را حفاظت میکنند . انرژی کم ورودی رله بوسیله VCT نوری داده میشود . ( شکل 3 ) در سیگنالهای ثبت کننده CT ، 5 آمپری نیز وجود دارد. گزارش دهنده ( DFR ) خطاهای دیجیتال هر دو سیگنال را نشان میدهد . حفاظت جدید به وسیله بازو بسته شدن بریکرها انجام میپذیرد .
در یک رله دیستانس خط حفاظتی با ورودیهای مرکب استفاده شده ( L-PRO ) برای ترکیب سیگنالهای LEA نوری با سیگنالهای قرار دادی 5 آمپری فعلی ، شدت مجاز استفاده شده در رله دیستانس برای حفاظت خطوط ویژه انتقال ثبت شده است . خروجی رله دیستانس باز بینی شده بود . اما برای فرمان tirp اتصال نیافته بود . شکل 4 یک دیاگرام خطی را نشان داده شده در نصب آزمایشی ، به منظور شرح عمل اندازه گیری VCT نوری این خروجی کم انرژی به خروجی با انرژی بالا تقویت شده است . که همچنین این VCT نوری به یک دسته معمولی دو متری وصل شده است و آن برای مقایسه نشان داده شده است . در گزارش خواندنی انرژی این مطالعات میتواند با تجهیزات اندازه گیری موجود مقایسه شود . و به تاسیسات ترانس معمولی مرتبط شود .
سیستم VCT نوری ، دو فیبر حساس جریان در یک سر دارد . یکی برای حفاظت و یکی برای اندازه گیری .
در این تاسیسات 2 نوع سیگنال سنسور جریان (rms) mV 200داخل یک ورودی جریان رله دیستانس شده دومین جریان ورودی رله معمولی که سیگنال 5 A است و از هر دو بریکر ها ی CT وارد میشود .
دومین خروجی LEA 4V از همان CT اندازه گیری الکترونیکی هست که سیگنال ورودی یک تقویت کننده جریان است . این تقویت کننده ها یک سیگنال خروجی آنالوگ انرژی بالای یک آمپری ( موثر ) تولید میکند (HEA ) که آنها داخل یک اندازه گیر APS وارد میشوند .
16 نوع سیگنال 4 ولتی موثر در کاربرد برای اندازه گیریهای کاری مشترک نیستند . و دائما برای تشبیه توانایی این خروجی LEA با سیگنالهای خروجی یک آمپری توصیف شده زیر، بوسیله DFR نمایش داده میشوند .
شکل موجهای گرفته شده بوسیله DFR شامل موارد زیر است :
رله CT نوری ICL1 mVrms 200 اسمی
اندازه گیری نوری 2ICL1 Vrms 4 اسمی
رله VT نوری LEA1 4 Vrms اسمی
اندازه گیری VT نوری LEA2 4 Vrms اسمی
PT معمولی Vmm 115 Vrms اسمی
CT اندازه گیری معمولی T928 5Arms اسمی
CT اندازه گیری ( DV322+DV722 ) 5 Arms اسمی
از دید سیگنال 1 C L 1 با تحلیل زیاد در شرایط زیر بار کانال DRF اندازه سیگنال LEA مدرج شده را برای بدست آوردن مقدار پیک اندازه گیری شده و سقف پیک LEA مشخص میکند.
قرار داد درجه بندی سیگنالهای بدست آمده برای بعضی از سیگنالهای اندازه گیری DFR در شرایط خطا ( clip ) است . ( شکل موجهای مشخص در شکل 5 ) ، یاد آوری شود که اگر کانال اندازه گیری در رنج LEA کامل مدرج شده بود شکل موج ICL1 و 2 C L 1 در شکل 5 جایگزین جریان اولیه بدون برش خواهد شد .
نتایج پروژه :
آنالیز خطای بریکر – سیگنال جریان :
خطای یک بریکر با یک اندازه بزرگ 29.5 آمپری باعث بوجود آمدن یک پیک در قسمت پایدار میشود . خطاهای ثبت شده ، بوسیله رله دیستانس و DER جلوگیری میشوند . اولین ارزیابی اطلاعات بدست آمده در مورد DFR تعدادی سوال است در مورد صحت و بی عیبی سنسور جریان نوری است . مخصوصا یک ارتباط بین سیگنال برش خورده رله سنسور جریان و سیگنال اندازه گیری سنسور جریان وجود دارد . و آن انحنای شدید است .
بررسی جزئیات بدست آمده به وسیله DER ، قابلیت هدایت آن و تضمین مکان سنسورهای جریان و ولتاژ نوری و عملکرد صحیح در زمان وقوع خطا است . بعد از بررسی جزئیات DFR رفتار صحیح سنسور نوری بدست آمده و پذیرفته شده است پس از بررسی وضعیت DFR و شرح صحیح سنسور جریان نوری تهیه اطلاعات لازم مورد نیاز برای نتیجه گیری لازم است .
1CL1:
جریان فاز C سیگنال LEA در شرایط حفاظت است که بعنوان رنج ورودی انتخاب شده بود وبه دلیل ارائه تحلیل بهتر برای جریان بار بیشتر از شرایط خطا، برای عمل روی اندازه های بزرگ جریان خطا، هماهنگ شده است .
2CL1 :
جریان فاز سیگنال LEA است که برای اندازه گیری طراحی شده به طوری که برای شرایط (full load ) مدرج شده مفهوم جریان از عمل ترانس ( fringe ) برای 16 نوع سنسور در شکل (6-3 ) توصیف شده است تخطی می کند .
CT# -6 فاز C سیگنال 5A آمپری از بوشینگ ترانس CT است .
شکل موجهای بدست آمده به وسیله رله در زمان خطا در یک گرافیک مشابه به عنوانCT مرجع معمولی نسب شده بود ( شکل 6 ) این شکل، سیگنال CT معمولی را به عنوان خطای استاندارد نشان میدهد . و بعد از 4 سیکل از بین میرود برای مقایسه شکل موجهای مشابه نشان داده میشوند .
همچنین جریان ثانویه از CT های عادی که با سیگنال LEA برای اهداف حفاظتی خط ترکیب شده نشان داده شده است این جریان ثانویه نسبتا زیادتر از جریان ثانویه معادل LEA است در هر حال اجزاء اندازه گیری رله دیستانس معرف خطا در منطقه درست هستند .
این گزارشات ثابت میکند یک رله با دو ورودی مختلف ( انرژی بالا و پایین ) به خطاها به طور صحیح تر پاسخ میدهد . به طور شایع نشان داده میشود که ترکیب ورودیهای LEA و HEA به یک رله میتواند یک عملکرد امن و قابل اطمینان را از یک سیستم حفاظتی بوجود آورد .
در شکل 6 ( فاز X frm 6 C ) سیگنال مربوط به بوشینگ ترانس معمولی است .
( فاز CT C × N ) همان سیگنال نمایش داده شده به وسیله DFR است ( نه استانداردهای مشخص مشابه آن که وارد رله میشود ) . که ورودیهای اندازه گیر LEA مدرج را برای ارائه و گزارش جریانهای مدرج بزرگ خطا دارد.
DV322،DV722 : شکل موج سیگنال جریان فاز C را از بریکرهای CT های معمولی را نشان میدهند.آن سیگنالها و سیگنال CT LEA 200mv نوری در داخل رله برای حفاظت کامل و طرح جریان ورودی اندازه گیری میشود . این نکته جالب است که یاد آوری میشوند . اگر VCT نوری و ترکیب رله ها برای حفاظت فعال استفاده شوند . آنها بطور صحیح خطا را سنس کرده و فرمان ترتیب را درست در 7/5 میلی ثانیه اجرا میشود .
یک مقایسه بین سیگنالهای ولتاژ معمولی و نوری نشان میدهد که در هر دو نوع آن VT نوری و PT معمولی به طور مشابه جایگزین و ولتاژ اولیه میشوند . همچنین VT نوری ، فرکانس بالا را نشان میدهد (شکل موجهای حلقوی ) ولی با PT معمولی دیده نمیشود . ( شکل 7 )
نتیجه :
شکل جدید APS ( هر دو تاسیسات ترانس نوری و معمولی ) بخاطر ارزش درست عمل VCT نوری برای حفاظت و کاربردهای اندازه گیری ، آنها را خواهد پذیرفت . بنابراین سیستم فوق قطعا بخاطر تشریح قابلیت اطمینان بیشتر در زمان خطا ، نزدیک بریکر پذیرفته خواهد شد .
سوابق بدست آمده از این خطا ثابت میکند که یک رله با دو جریان مختلف و ورودی انرژی بالا و پایین میتواند وسیله موفق کاربردی باشد .
مقدمه :
جبران ساز راکتیو :
این ترانسهای عملگر و رله های مربوطه که با جبران سازراکتیو به صورت موازی بودند. به پست 230 KV در انتقال اصلی و پستهای فرعی متصل بودند ( در سیستم قدرت هیدرو BC ) وضعیتی را که ممکن است هیچکدام جذب نشود یا قدرت راکتیو تولید نکند . در کمک به رگولاسیون ولتاژ باس بار استفاده میشود.
بعد از اتصال تجهیزات اولیه که در کمترین زمان وصل میشوند . پیش از 700 اتصال سوئیچینگ گزارش خواهد شد . درسرتاسر یک سال آزمایش گزارشات سوئیچ از DFR و رله مقایسه خواهند شد . * ارائه توانایی ترانس نوری در کاربردهای حفاظتی در سرتاسر یک سیکل طولانی شاخه های مختلف.
* شرح چگونگی مزایای فن تکنولوژی جدید در کاربرد حفاظتی که در حال حاضر خواهان زیادی دارد . مخصوصا که ما تمایل در بکارگیری ترانس های کم انرژی در فرکانسهای خارج از فرکانسهای پایه قدرت داشته ایم .
* نمایش اجرای یک نقطه موج سوئیچهای کنترلی بریکرهای KV 230
*ارائه جریان و ولتاژ برای بانک خازنی جهت تعیین جایی که هیچ نوع سطح مهم از اعوجاج کامل هارمونی برای بانکهای خازنی مهم و بسیار بزرگ وجود ندارد .
بدست آوردن بعضی شکل موجها ی اتصال کوتاه در زمان آزمایش و آن اتصالاتی که در تجهیزات ایستگاهی بدست می آید و نسبتا کمیاب هستند در هر حال با بیش از 200 واحد خازن ذوب شده در بانک خازنی خرابی های جزئی میتوانند جزء وقایع کمیاب باشند در این موضوع پیش بینی شده بود که یک خرابی یا چند خرابی در خازنهای موازی در تجهیزات رخ داده شود و می تواند گزارش شود . مطالعات با ارزش شامل عملکرد خود ترانس است.
بوسیله نصب ترانس به سیستم حفاظتی با شدت مجاز واقع بینانه جهت کشف مکان خراجی در ترانس به عنوان یک آرزو تلقی میشد ، ( کشف بوسیله عمل اجرایی خود ترانس) یک سیگنال ( شامل جزء ) میتواند بوسیله رله قبل از اینکه عمل غیر صحیح اتفاق بیفتد دریافت شود .
تمایلات در پاسخ به فرکانسها بود ، زیرا محدودیت های شناخته شده در CT های معمولی با پاسخ فرکانس پایین زمانی در رله ها برای راکتورهای موازی استفاده می شده وجود داشته .
* مطالعات با ارزش شامل عملکرد خود ترانس است به وسیله نصب ترانس به سیستم حفاظتی با شدت مجاز واقع بینانه بجهت کشف مکان خرابی در ترانس به عنوان یک آرزو تلقی می شد ( کشف به وسیله عمل اجرائی خود ترانس) یک سیگنال ( شامل جزء ) می تواند به وسیله رله قبل از اینکه عمل غیر صحیح اتفاق بیفتد دریافت شود.
پروژه های فعال :
تمایلات در پاسخ به فرکانسها بود ، زیرا محدودیت های شناخته ای در C T های معمولی با پاسخ فرکانس پایین که زمانی در رله ها برای راکتورهای شنت موازی استفاده می شد ، وجود داشته . مشکل با راکتورهای شنت حفاظتی شروع می شود. با زمین کردن اتصالات ، رله های over curren هنگام موازی کردن راکتورهای القایی عمل می کنند . جریان هجومی زمان تحریک راکتور شنت یک انحراف فاز گذرا با ثابت زمانی طولانی دارد .(seconds) ضریب ثابت ملایم انحراف فاز در راکتورهای بوشینگ می تواند عامل ایجاد اشباع مغناطیسی شود. درجه اشباع در سه فاز متفاوت است. علت آن درجه های مختلف انحراف فاز در جریان های فاز است درجه های مختلف اشباع سه فاز CT ها معمولا موجب ایجاد پس ماند های جریانی در بعضی رله های متصل شده می شود. این پس ماند های جریان نشان دهنده عدم تساوی دقیق در جریانهای راکتور ها نیستند . اختلاف فقط در سه فاز های CT است . در هر حال جریان های پس ماند می توانند موجب اتصال به زمین رله های over current در زمان عملکرد شده و موجب افزایش انرژی راکتورهای شنت شوند . BC Hydro به عنوان یک شیوه مشخص توانایی حفاظت نا معین و حساس را روی راکتورهای شنت جهت سهولت کاربردهای انرژی دهنده شناخته شده را ندارد و به عنوان منع کننده تریپ های لحظه ای شناخته شده است.
بایدبه طرز عمل فرکانسهای کم و زیاد CT های نوری کم انرژی توجه شود قبلا این گمان فرض می شد که دستگاه حفاظتی زمین شده و حساس نباید به هنگام انرژی دادن از کار بیفتد . البته اگر هیچگونه پسماند جریانی وجود نداشت و آن بخاطر عملکرد های مختلف سه فاز بود.
در وضعیت باز و معمولی مدار زیر بر یکر جهت عمل روی یک نقطه موج در اتصالات کنترل شده است تفکیک کامل آنها نزدیک جریان صفر طبیعی است . این کنترل باز جهت کاهش جریان ضربه ای است که باید به طریق دیگر اتفاق بیفتد. این جریانها ضربه ای از ولتاژ های بدست آمده گذرا می تواند نتیجه شود از طریق کنتاکت بر یکر و بعد شرایط قطع کوتاه جریان که می تواند به کنتا کت های اصلی بر یکر ها آسیب برساند. جریان ضربه ای جهت استفاده در پاسخ فرکانسی بالا در تراسهای کم انرژی در نظر گرفته شده بود . همچنین جهت ارائه ولتاژ بهبود یافته و مشخص کردن جایی که کنترل باز جریان ضربه ای و ولتاژ های اضافی زیان آور صورت گرفته بود شکل 1 یک دیاگرام تک خطی از یک تاسیسات است . ترانس ها جریان و ولتاژ را دربا سبارهای مشترک اندازه می گیرند که هر یک از راکتورهای شنت یا خازنهای شنت ممکن است به آن اتصال یابند . جریان های هجومی قدرت های راکتیو ناچیز راکتورهای جزئی را محدود می کنند . راکتورهای شنت و خازنهای موازی هر دو در یک زمان به باس متصل نشده اند. وابستگی به مکان باس نیازمند افزایش یا کاهش ولتاژ است هر یک از راکتورها و خازنهای شکل 2B21 داخل باس ، قبل از تحریک شدن به وسیله مدار بر یکر 2cB21 سوئیچ خواهند شد.
یک فیدر رله حفاظتی (F-PRO) با یک انرژی خروجی کم (51M) به خروجی های CT و VT کم انرژی متصل شده است . یک رله مشابه برای ورودی ها انتخاب می شود . 51MS) وسیله ) با همان شدت مجاز به عنوان وسیله 51M متصل شده است.
هر دو رله دیجیتال به عنوان یک دستگاه ترانس معمولی قابل نگهداری اند و ورودی های آنالوگ را به وجود می آورند ورودیهای آنالوگ و حالت درونی اجزاهای اندازه گیری در زمان گزارش یک واقعه باز گو شده است . هدف این است که مقایسه ای شود بین دو سیستم مختلف حفاظتی که به نوع های مختلف ترانس جریان و ولتاژ اتصال پیدا کرده است اگر چه شدت مجاز در رله های 51M و 51MS به اندازه ای است که اگر آنها باس 2321 حفاظتی بودند . در حقیقت فرمان تریپ خروجی ها به تریپ صورت نگرفته . یک DFR به خروجی های اندازه گیر معمولی و ترانس کم انرژی اتصال یافته بود.
* توالی زمانی صفر و منفی حفاظت over current
* هدایت و حفاظت سیستم با قدرت واقعی:
ترتیب های آنی باید جلوگیرنده عملی باشند که ممکن است به طور عادی بر روی راکتورهایی حفاظتی که در این تاسیسات آماده شده اتفاق بیفتد همانطور که قبلا یاد آوری شد پروژه های انتخابی برای مشخص نمودن اینست که آیا در رله های گوناگون هنگامی که به تاسیسات ترانس نوری وصل اند تفاوتی دیده می شود یا نه . تجهیزات 50BS یک رله over current معمولی است که حفاظت پشتیبان را برای باس2B21 تهیه می کند . و به تجهیزات اتصال می یابد . حفاظتهای اولیه موجود و جانشین برای باس 2B21 بدون تغییر باقی می مانند بجز ان تریپهای خروجی از حفاظتهای اولیه و جانشین که به باز کننده صفحه در تجهیزات 51m و51ms و DFR اتصال یافته است. این موضوع باید مورد توجه قرار گیرد که هنگام مقایسه بین جریان های اندازه گیری به وسیله CT های نوری و معمولی جریانهای اولیه این دو نوع CT با هم برابرند . در هر حال جریانهای اندازه گیری شده به وسیله ترانسهای نوری و معمولی در دو جهت مخالف مدارات بر یکر 2cB21 هستند. بنابر این آنها فقط ولتاژهای مشابه را اندازه می گیرند. زمانی که مدار بر یکر بسته است نسبت تبدیل سلفa r 150MV به 245kv است و نسبت خازنیa r 122Mv به 242kv است . جریان تبدیل شده راکتور و خازن در حالت ولتاژ معمولی به ترتیب (242kv)349A,291A هستند . ماکزیمم جریان اتصال کوتاه در باس بار 230kv به طور سیستماتیک 30KA(rms) است. بیشترین اختلاف بین نسبت اسمی و ماکزیمم جریان اتصال کوتاه است . ( بیشتر از 80 به 1)
وسایلی که نیاز به مراقبت ویژه برای به دست آوردن جریان دارند . نسبت تبدیل های Tapترانس اند . برای توضیح دقیق تر باید گفته شود که CT نوری دارای دو سیستم نوری است یکی مربوط به اندازه گیری و دیگری برای حفاظت است هر سیستم نوری دو سطح خروجی الکتریکی آنالوگ کم انرژی داردکه می توانند به طور مجزا از بقیه درجه بندی شوند.
سیستم حفاظت نوری دو حلقه فیبر نوری است که به طور الکترونیکی برای دو خروجی مجزا مدرج شده است و یک خروجی حفاظتی برای تولید 200mv در 1500A موثر تولید شده است . این خروجی ماکزیمم خروجی 11.3V پیک را در بیشترین جریان خط (30KA) و بیشترین انحراف فاز تولید خواهد کرد.
این خروجی فقط به یک DFR اتصال پیدا کرده بود دیگری حفاظتهای خروجی مدرج شده بود برای 200mv و400A موثر است این خروجی اجازه دسترسی به یک حفاظت مطلوب و حساس را خواهد داد. اما در 25% تا 50% ماکزیمم جریان اتصال کوتاه ممکن است اشباع شود. (مربوط می شود به انحراف فاز جریان اولیه) . در گوشه وسیله 51MS شدت مجاز جهت قطع و تریپ اضافه جریان را در 2400A اولیه تعیین می کند. پیک ولتاژ خروجی ترانس جریان در جریان اولیه 2900A یا 3.4v است.
فقط 30% از مینیمم ولتاژ 11.3v از ترانس جریان به عنوان کمترین شدت مجاز خروجی ترانس است و به طور رضایت بخش به کار گرفته خواهد شد . با خروجی اشباع شده ترانس قطعه 51M ولتاژ کم انرژی ورودی آن 4v موثر است ( معادل 64v موثر ثانوی ظاهری در رله های معمولی ) شکل 2 یک دورنمایی از تصویر تاسیساتی است که ترکیب ترانس ولتاژ و جریان را با بریکرها نشان می دهد.
شکل 3 ترانس جریان و ترانس ولتاژ نوری و قطعات 51M و 51MS را نشان می دهد.
رله ها و ترکیبات الکترونیکی LEA همچنین روی تابلو اتاق کنترل نصب شده اند . اتصال های داخلی LEA به صورت نویز های محیطی تا حد امکان زیاد ظاهر شده بود.
نمای ارتباطات داخلی LEA عمدتا با طول 50m به صورت موازی با کابلهای روکش دار در اتاق کنترل جهت نمایش بیشترین تداخل های ترانس است . تداخل کابلهای حفاظت شده و اتصال یافته با تابعیت از استاندارد IEEE است.
در یک بخش از ماموریت کاری ، باس 2B21 تحریک شده بود. بدون اتصال به تجهیزات هیچ توجه خاصی در مورد تحریک باس نشده بود . شکل 4 شکل ولتاژ از VT نوری اندازه گیری شده به وسیله DFR در زمان بی برقی بودن باس است . در مورد تخلیه بار الکتریکی به صورت آنی در زمین توجه شود.
مقایسه خروجی های CT اندازه گیر و CT حفاظتی :
شکل 5 سیگنال ولتاژ مشابه را که به وسیله 51M ارائه می شود نشان می دهد. تخلیه بار الکتریکی ناگهانی بعد از چند میلی ثانیه به صورت میرا اتفاق می افتد.
زمان میرایی به اندازه ولتاژ و بار مغناطیسی در هر فاز مربوط می شود. این اولین دلیلی است که رله های حفاظتی که مدارات را اندازه می گیرند ممکن است که پاسخ فرکانسی یکسان برای ترانسهای کم انرژی نداشته باشند.
یکی از ورودی های DFR به خروجی CT حفاظتی LEA جهت بدست آوردن بیشترین جریان اتصال کوتاه باس 230kv متصل است . ورودی دیگر به خروجی مدرج CT اندازه گیر LEA برای به دست اوردن بیشترین جریان بار متصل شده بود. شکل 6 یک مقایسه بین جریان بار فاز a است که به وسیله CT حفاظتی اندازه گیر LEA اندازه گیری شده است .
CT(2VT CT21La(m)),CT(2VTCT21)La(p) و CT های معمولی CT(2CB21CTa) نشان داده شده است .
باید توجه داشت که هر دو اندازه گیر CT حفاظتی LEA و CT معمولی شامل عوارض ناشی از نویز جهت رسیدن به اندازه گیر DFR برای بهره بالا می شوند. در هر حال خروجی CT اندازه گیر LEA نسبتا عاری از نویز است.
کانال CT اندازه گیر DFR,LEA و CT اندازه گیر نوری خودش شدیدا به اشباع خواهد رفت( البته اگر یک خطا در باس 230kv بود.) در مجموع جهت سنجش میزان سیگنال نویز ، CT حفاظتی مجموع نویز تولید شده در CT حفاظتی الکترونیکی کم انرژی را نشان می دهد.
تحریک راکتورهای شنت :
راکتور شنت در یک نقطه روی موج تحریک شده بود . این اتفاق جهت تولید جریان هجومی با انحراف فاز گذرا خراب شده ( از زمان ثابت چندین ثانیه ای ) پذیرفته شده بود . شکل 7 جریان اندازه گیری شده به وسیله CTa نوری را نشان می دهد و شکل 8 همین اندازه گیری جریان را توسط CT معمولی نشان می دهد . باید توجه داشت که هر دو CT فرکانس کمی مشابه انحراف فاز خراب شده را تولید می کنند جریانهای پسماند هر دو CT مشابه اند این شباهت عمل دو CT را به اندازه ای به دور از جریانهای پسماند مرتبط به آن می داند.
این اندازه گیریها ( مخصوصا جریانهای پسماند ویژه ای ) تولید می کنند. بینش مفید جهت امکان ترقی یا تاخیر زمان شدت جریان در حفاظت راکتورهای متصل باقیمانده جریانهای پسماند به اندازه های در زمان کمتر از 2S قابل چشم پوشی است .
در این کاربرد انحراف فاز راکتور مرکب با ثابت زمانی طولانی گذرا به طورصحیح به وسیله CT معمولی و نوری انجام می پذیرد . در هر حال در دیگر کار بردها در CT های معمولی تر اشباع متعادلی در سه فاز به علت اشباع جریان پسماند در زمان تحریک راکتور شناخته شده بود.
شکل 10 فاز C و جریان پسماند را ( که به وسیله 51M و 51MS اندازه گیری شده برای تحریک راکتور مشابه ) نشان می دهد.
باید توجه شود که محرک انحراف فاز با ثابت زمانی ثابت در رله های دیگر دوباره عمل نخواهد کرد.
هر دو وسیله 51M و 51MS به طور کامل کمترین انحراف فاز گذرا را در زمان کمتر از 0.5 ثانیه نشان می دهند . در هر حال 51MS توانایی کمتری ( که به CT معمولی وصل است ) نسبت به 51M در انحراف فاز گذرا از خود نشان می دهد.
از بین بردن خاصیت مغناطیسی راکتور شنت:
باید یاد آوری کرد که در پروژه های فعال روش متعادل جهت از بین بردن خاصیت مغناطیسی راکتور شنت استفاده از مدار بر یکر به صورت باز بوده است .
این مدار باز شده قصد باز کردن هر فاز بر یکر در فاصله زمانی مشخص را دارد به طوریکه اتصالات در لحظه جریان صفردر بیشترین انفصال باشند این امر جهت کم کردن جریان لرزان انتخاب شده است تلاش های اخیر جهت قطع کردن جریان راکتور ، جریانها ،و ولتاژ های زمانی که بر یکر ها باز بودند نشان داده شده اند ( شکل 11 نوعی از از بین بردن خاصیت مغناطیسی را نشان می دهد ولتاژ روی باس نشان می دهد که جریان در یک صفر طبیعی قطع شده است . بدون هیچ مدرک مستدل یا کوشش نابهنگامی جهت قطع جریان . فرکانس حلقوی بالا روی باس به عنوان انرژی مغناطیسی ذخیره شده در سیم پیچ راکتور است که از میان توان پراکنده شده در مدار اتصال یافته عبور می کند . جریان پسماند ضربانی کوتاه در زمانهای مختلف قطع جریان فاز ( که برابر صفر است ) مقرر شده است.
مشاهده شده بود که کنترل باز مدار بر یکر همیشه به عنوان یک گزینه انتخابی عمل نمی کند در چندین موقعیت یک فاز جریان قطع نشده بود . در یک روش کنترل شده اما به وسیله یک پشتیبان غیر قابل کنترل ( باز بعد از یک تاخیر زمانی) این یک فاز هم قطع می شود. در هر دو شرایط یک پالس طولانی از جریان پسماند می تواند مشاهده شود . ( شکل 12 )
توجه شود که این شکل یک بریدگی خمیده در اثر یک ولتاژ فاز در یک نیم سیکل قبل از قطع است .
این شکاف در یک جریان ثابت صفر است این جزء مقدماتی است که این شکاف باعث شد به وسیله یک تلاش نا موفقی جهت قطع جریان قبل از اینکه اتصالات به طور کافی جدا شوند جریان بیس با موفقیت قطع شده بود . به دنبال جریان صفر همچنین این مشاهد شده بود که هیچ سوء قصدی در جریان های ضربه ای وجود نداشته در چندین موقعیت که ضعف در کنترل باز دیده شده بود. شکافی در ولتاژ مشاهده شده بود بعدا هیچ جریان ضربه ای مشاهده نکردیم.
تحریک خازن شنت:
تحریک گذرا در خازن شنت معمولی شامل جریانهای هجومی فرکانس بالا در فرکانس طبیعی خازن معمولی و منابع راکتیواست منبع راکتیو ممکن است زیاد شود جهت کم کردن مقدار پیک و فرکانس جریان هجومی.
فرکانس های بالای گذرا ممکن است در یک فرصت خوب جهت مشاهده عمل VT نوری در مقایسه با CT و CVT معمولی عرضه شوند. شکل 13 نشان دهنده ولتاژ های اندازه گیری شده به وسیله VT و CVT معمولی در زمان تحریک خازن است. ( اندازه گیری به وسیله51M و 51MS ) . این نکته باید گفته شود که CVT های معمولی در یک طرف منبع تحریک بر یکر است و با VT نوری مطابقت نمی کند ( بعد از اینکه بریکر بسته شود) باید یاد آوری شود که سیگنال ارائه شده از وسیله نوری اغتشاش ولتاژ بیشتری را از
سیگنال VCT معمولی نشان می دهد . این نشان می دهد که وسایل نوری پاسخ فرکانسی گذرا بیشتری دارند شکل 14 جریان اندازه گیری شده به وسیله CT نوری و CT معمولی را در زمان تحریک خازن نشان می دهد. اختلاف مهم بزرگی در جریانها نشان داده شده که برای فرکانسهای بالاتر و حتی بالاتر از فرکانس هجومی هیچ اختلافی بین CT نوری و CTمعمولی نیست فرکانس بالای جریان هجومی در این شرایط حدود 880HZ است .
CT های معمولی همچنین به عنوان دارنده یک پاسخ فرکانسی خوب که بالاتر از 3KHZ است شناخته شده اند.
عدم تحریک خازن شنت :
یک خازن شنت تحریک شده شبیه به یک باس تحریک نشده است که در آن یک بار گرفته شده رها می شود.
بار گرفته شده در این شرایط بیشترین مقدار را در سه فاز دارد . ( شکل 15 ) شبیه شرایط عدم تحریک باس به وسیله خودش است . تخلیه آرام بارهای گرفته شده که به وسیله 51M قابل اندازه گیری نبودند به VT LEA اتصال یافته بودند شکل 16 جریان ها و ولتاژ های اندازه گیری شده به وسیله DFR را نشان می دهد توجه شود که تخلیه بارهای گرفته شده نسبتا آرام صورت گیرد . این بار های گرفته شده باعث کمی انحراف فاز در VCT اندازه گیر ولتاژ می شوند . در مجموع قبل از اینکه بار تخلیه شده به صفر
برسد ، انحراف فاز باعث اشباع مغناطیسی 51M که ورودی ترانس است شده و برش ولتاژ گزارش شده به وسیله DFR عامل این انحراف فاز اندازه گیری شده است که در حال بررسی است .
ترانس ولتاژهای نوری با پاسخ فرکانسی بالا می تواند در آنالیز سیستم ( به جز فرکانسهای اسمی ) موثر باشد.
برای مثال (شکل 17 ) یک فرو رفتگی در ولتاژ را هنگام عبور خطای سیستم نشان می دهد. VCT فرورفتگی های بیشتری نسبت به CVT نشان می دهد.
هنگامی که این ولتاژ کم شده راکتور شنت به باس اتصال یافته بود بنابر این هیچ جریان اعوجاج دار به عنوان یک نتیجه ازاعوجاج ولتاژ کم با فرکانس بالا مشاهده نشده است .
قابلیت اطمینان :
در مدت 16 ماه عملیات طراحی VCT نوری انجام شد. این طراحی فقط یک هشدار غیر ضروری بوده و یک تجدید نظری در الکترونیک بوده است .
پاسخ گذرا فرکانس بالا از VT نوری از پاسخ گذرای فرکانس بالا CVT معمولی بهتر بوده است . ولتاژ با فرکانس بالای بهبود یافته توانایی ارائه بهتری از سیستم های گذرا را دارد . اما برای شروع تست عملیات حفاظتی مهم نبوده است . تحقیقات بیشتر در خصوص عملکرد VT نوری زمانی که تجهیزات اولیه تحت سوئیچینگ با بار dc گرفته شده است صورت میگیرد . پاسخ فرکانسی کم CT نوری شبیه به عمل CT نوری برای کارهای خاص است . در هر حال این پذیرفته شد که اگر CT معمولی به طور محافظه کارانه به کار گرفته نمی شد به حالت اشباع می رفت هنگام تحریک راکتور سطح مشترک LEA با پاسخ فرکانسی کم رله های حفاظتی اتصال یافته به VCT نوری ، به اندازه خود VCT نوری خوب نبوده است در هر حال عمل ورودی LEAدر رله های حفاظتی در استاندارد مشخص IEEELEA مشخص شده است.
یک هدفی از بهبود یافتن عمل CT نوری فرکانس پایین وجود دارد و آن برای کاربر مهم خواهد بود. برای اینکه قانع شود که عملکرد ورودی رله LEA مناسب بوده یا نه.
REFRENCES:
فهرست مطالب صفحه
فصل اول – مقدمه ………………………………………………………………………………………….4
فصل دوم – CT های نوری …………………………………………………………………………………..7
1-2 مزایای CT های نوری ……………………………………………………………………………………8
2- 2 انواع CT های نوری……………………………………………………………………………………..9
3-2 تجربه های جدید درباره کاربردهای حفاظتی ترانس جریان و ترانس ولتاژ نوری ………………….10
4- 2دور نمای قبلی ………………………………………………………………………………………….11
5-2 معرفی تکنولوژی جریان نوری و اندازه گیری LEA ………………………………………………….11
فصل سوم – نظریه فارادی و پاکلز……………………………………………………………………………12
1-3 مقدمه …………………………………………………………………………………………………….13
2-3 عمل و VT نوری و اثر پاکلز ……………………………………………………………………………15
3- 3 اثر فارادی ………………………………………………………………………………………………16
4-3 نظریه اثر فارادی ………………………………………………………………………………………..17
5-3 تحلیل و نتیجه گیری …………………………………………………………………………………..22
6-3 عملیات نوری …………………………………………………………………………………………..23
فصل چهارم – استانداردها ، تحلیل ، پاسخ گذرا …………………………………………………………..25
1-4 طرح استاندارد ………………………………………………………………………………………….26
2-4 ارائه پهنای باند مشخص و پاسخ گذرا ……………………………………………………………….27
3-4 آنالیز خطای بریکر – سیگنال جریان ( نتایج پروژه ) ………………………………………………..33
فصل پنجم – مقایسه ترانسهای اندازه گیری نوری با ترانسهای اندازه گیری معمولی …………………..38
1-5 مقدمه …………………………………………………………………………………………………..39
2-5 پروژه های فعال …………………………………………………………………………………….. 40
3-5 مقایسه خروجی های CT اندازه گیر و CT حفاظتی ……………………………………………… 47
4-5 تحریک راکتور شنت ………………………………………………………………………………… 50
5-5 از بین بردن خاصیت مغناطیسی راکتور شنت ……………………………………………………… 53
6-5 تحریک خازن شنت …………………………………………………………………………………. 55
7-5 عدم تحریک خازن شنت ……………………………………………………………………………..57
8-5 قابلیت اطمینان ………………………………………………………………………………………60
5
64