کافی نت سها - فروشگاه محصولات فایلی سُها (بانک پاورپوینت)

پاورپوینت رله فرکانسی در 26 اسلاید همراه با تصاویر مرتبط قابل ویرایش با فرمتpptx

 

لینک دانلود پاورپوینت در ادامه مطلب

 

متن کامل مقاله

 

مقدمه

شبکه های به هم پیوسته قدرت شامل مجموعه ای از واحدهای تولید، توزیع و نهایتا مصرف کننده می باشد. در این سیستم هدفبرآناستکهانرژیالکتریکیباکیفیتمناسبومطابقبااستانداردهایتولیدودراختیارمصرفکنندهقرارگیرد.عواملینظیرقطعقسمتعظیمیازتولید،خطوطارتباطیبیندوناحیه،افزایشناگهانیبارومسائلیازاینقبیلسیستمرابهسویناپایداریسوقمیدهد. دراینشرایطسیستمکنترلپیوستهفرکانس (گاورنر) فرصتکافیجهتبرقراری تعادل بین تولید و مصرف را ندارند و با گذشت زمان سیستم به سمت ناپایداری کامل (شبکه خاموش) پیش خواهد رفت. جهت اجتناب از این حالت رله های فرکانسی برای حذف چند مرحله ای بار یا تولید یا تجزیه شبکه به شبکه های کوچکتر استفاده می شود. وقتی توان تولید با توان مصرفی اعم از توان مفید و تلفات برابر نباشد فرکانس شبکه از مقدار نامی منجرب می گردد. اگر توان تولیدی کمتر از توان مصرفی شود، فرکانس سیستم از فرکانس نامی کمتر شده و اگر توان مصرفی کمتر از توان تولیدی شود، فرکانس سیستم از فرکانس نامی بیشتر خواهد شد. در چنین شرایطی لازم است تدابیری اتخاذ شود تا فرکانس به حالت عادی برگردد در شرایطی که فرکانس سیستم تغییرات چندانی نداشته باشد، گاورنر نیروگاه ها فرکانس سیستم را روی فرکانس نامی تثبیت می کند. ولی در شرایطی که تغییرات فرکانس و یا شیب تغییرات فرکانس زیاد باشد گاورنر نیروگاه فرصت کافی جهت برگرداندن سیستم به شرایط عادی ندارد لذا برای حفظ پایداری سیستم قدرت از رله های فرکانسی استفاده می شود.

 

رله:

رله به دستگاهي اطلاق مي گردد كه در اثر تغيير كميتي الكتريكي يا مكانيكي مشخص تحريك گرديده و سبب به كار افتادن دستگاههاي الكتريكي ديگري مي گردد .

 

رله حفاظتي :

رلة حفاظتي رله اي است كه بمنظور حفاظت دستگاهها و تجهيزات الكتريكي مورد استفاده قرار مي گيرد .

 

دسته بندی رله های حفاظتی از نظر ساختار :

• رله های الکترومکانیکی
• رله های استاتيکی
• رله های ديجيتال یا میکروپروسسوری

دسته بندی رله های حفاظتی بر اساس پارامترهای اندازه گیری :

الف) رله های جریانی : این رله ها بر اساس میزان جریان ورودی به رله عمل می کند . حال این جریان می تواند جریان فازها ، جریان سیم نول و یا مجموع جبری جریانهای فازها باشد (رله های جریان زیاد ،رله های ارت فالت و ....) وجریان ورودی رله می تواند تفاضل دو یا چند جریان باشد (رله های دیفرانسیل و رستریکت ارت فالت)

ب) رله های ولتاژی : این رله ها بر اساس ولتاژ ورودی به رله عمل میکنند . این ولتاژ می تواند ولتاژ فازها باشد (رله های اضافه یا کمبود ولتاژ و ....) و یا میتواند مجموع جبری چند ولتاژ باشد (رله تغییر مکان نقطه تلاقی بردارهای سه فاز)

ج) رله های توانی : این رله ها بر اساس توان عمل می کنند به عنوان مثال رله هایی که جهت توان را اندازه گیری می کنند یا رله هایی که توان اکتیو و راکتیو را اندازه گیری می کنند .

د) رله های جهت دار : این رله ها از جنس رله های توانی هستند که بر اساس زاویه بین بردارهای ولتاژ و جریان عمل میکنند مانند رله های اضافه جریان جهتی که در خطوط چند سو تغذیه رینگ و پارالل بکار می روند و یا رله های جهت دار توان که جهت پرهیز از موتوری شدن ژنراتور هنگام قطع کوپلینگ آن بکار میرود .

ه) رله های امپدانسی : مانند رله های دیستانس که در خطوط انتقال کاربرد فراوانی دارند .

و) رله های فرکانسی : این رله ها بر اساس فرکانس ولتاژ ورودی عمل میکنند (رله های افزایش و کمبود فرکانس)

ح) رله های خاص : رله هایی هستند که برای منظورهای خاص به کار میروند مثلا رله تشخیص خطای بریکر.....

 

 

 

 

 

 

 

 

رله فركانسي

رله فرکانسی یکی از تجهیزات حفاظتی است که درحفاظت ژنراتور استفاده می شودوبرای مقابله باافزایش و کاهش فرکانس طراحی شده است . این رله براساس فرکانس سیگنال ورودی و با توجه به شرایط تعیین شده از سوی کاربرعمل می کند.در حقیقت هر کجا که نیاز به اندازه گیری فرکانس و تصمیم گیری براساس این مقدار باشد، این دستگاه قابل استفاده است .اين رله‌ها براي اندازه‌گيري و نظارت بر روي فركانس شبكه مورد استفاده قرار مي‌گيرند و به كاهش يا افزايش فركانس و يا نرخ تغييرات فركانس حساس مي‌باشند.

 

موارد کاربرد رله فرکانسی

• حفاظت موتورهاوتمام سیستمهاي حساس به سطح فرکانس
• اندازه گیری فرکانس روتور در موتورهای روتور سیم پیچ شده : در این حالت دستگاه به این صورت عمل می کند که فرکانس ورودی را مانیتور کرده و مقدار آن را محاسبه و با فرکانس های هیستر زیس که قابل تنظیم توسط کاربر می باشند، مقایسه می کند و رله ها متناسب با آن عمل می کنند.
• کنترل سروو موتورها و اینورترها
• حفاظت توربين­ها و ژنراتورها در نیروگاهها
• جلوگیری از تنش در حرکت پل جرثقیلهای سقفی
• تابلوهای دیزل ژنراتور و بانک های خازنی
• حذف بار یا بازیابی آن در پست هاي فوق توزیع
• تجزیه شبکه به چند شبکه کوچکتر (براي کنترل پایداري آسان تر آن) در خطوط اصلی انتقال

انواع رله های فرکانسی

• رله فرکانسی فرکانس پایین (Under Frequency Relay)
• رله فرکانسی فرکانس بالا (Over Frequency Relay)
• رله فرکانسی جهت دار (Directional Frequency Relay)

 

رله فرکانسی فرکانس پایین (Under Frequency Relay)

اين رله معمولاً در پستهاي توزيع نصب مي شود چراكه از راههاي جلوگيري از افت فركانس كم كردن از بار ژنراتور ها مي باشد . حال چنانچه در سيستم فركانس افت كند رله افت فركانس آنرا ديده و قسمتهايي را كه قبلاً در نظر گرفته شده از شبكه جدا مي كند تا بار ژنراتورها كم شده و سرعت گردش آنها اصلاح بشود

كاربرد رله‌هاي فركانس پائين زماني است كه در يك شبكه بارها بطور مستقل توسط ژنراتورهاي داخلي و يا با تركيب ژنراتورها و خطوط ارتباطي با شبكه‌هاي ديگر تغذيه گردند. زماني كه يك ژنراتور بطور ناگهاني از شبكه خارج مي‌شود رله‌هاي فركانس پايين بطور اتوماتيك تعدادي از بارها را خارج نموده تا مصرف با باقيمانده توليد هماهنگ شود. بطور کلی درحالت اضافه بار ، فرکانس ژنراتورها کاهش يافته و از طريق عملکرد رله فرکانس پايين بارهای از قبل تعيين شده خارج می شوند و در نتيجه می توان از توليد برای تامين بارهای بحرانی استفاده نمود . در شکل زیر مدار یک رله فرکانسی فرکانس پایین نشان داده شده است .

رله فرکانسی فرکانس بالا (Over Frequency Relay)

معمولاً در نيروگاهها مورد استفاده قرار ميگيرند چنانچه تعداد دور گردش ژنراتور زياد شود فركانس توليد بالا مي رود در اين شرايط رله اضافه فركانس وارد عمل شده و فرامين لازم را ميدهد .

رله فرکانسی دیجیتال

در اثر قطع یک قسمت از سیستم قدرت ، شبکه با کمبود تولید یا به عبارتی افزایش بار مواجه می شود . در صورتی که گاورنر ها نتوانند تعادل را برقرار سازند ، رله های فرکانسی باید با حذف مرحله ای بار ، شاخص پایداری سیستم را بهبود بخشند . نسل اول رله های فرکانسی حذف بار رله های الکترو مکانیکی بودند که بتدریج با رله های استاتیکی جایگزین شدند . با گسترش هر چه بیشتر مدارهای بر پایه ریز پردازنده ها و کاهش قیمت و افزایش قابلیت آنها ، انواع جدیدرله های فرکانسی بصورت دیجیتال با قابلیتهای بیشتر در سیستم های انرژی الکتریکی بکار گرفته می شود .

اساس کار این رله ها بر پایه نمونه برداری از سیگنال ولتاژ یا جریان می باشد که بعدا با استفاده از این نمونه ها طبق الگوریتم خاصی شدت تغییرات فرکانس را تخمین می زنند . از آنجا که داده ها نویزی می باشد ، الگوریتم مورد نظر بایستی بتواند بهترین تخمین ممکن را داشته باشد . در این الگوریتم تابع هدفی تعریف می شود که پارامتر فرکانس در این تابع هدف بصورت یک متغیر در نظر گرفته می شود . با مینیمم ساختن این تابع هدف نسبت به متغیر هایش ، فرکانس حاکم بر نمونه های موجود ودر نتیجه شدت تغییرات فرکانس بدست می آید .

انواع الگوریتم ها عبارتند از :

• الگوریتم کالمن فیلتر
• روش کمترین مربعات خطا
• روش تبدیل فوریه سریع FFT
• روش حداقل مطلق خطا
• روش تخمین تغییرات فرکانس با استفاده از شبکه های عصبی

انواع رله های فرکانسی دیجیتال

• رله های فرکانسی نوع DF (Digital Frequency)
• رله های فرکانسی نوع MV(M Family Voltage Frequency)
• رله های فرکانسی نوع MFF(M Family Frequency)

رله فرکانسی DF

این رله از یک سیستم حفاظتی دیجیتالی انتگرال گیر شامل حفاظت فرکانس و ولتاژ تشکیل شده است .رله های DFاغلب در ایستگاه های توزیع و در سطح ولتاژ متوسط بکار می روند . در شرایط غیر نرمال که فرکانس سیستم تغییر می کند و تعادل بار و تولید به هم می خورد ، اگر تغییر فرکانس کوچک باشد می توان با تغییر تنظیمات ژنراتور آن را اصلاح کرد ولی اگر مقدار بار مصرفی بسیار بیشتر از تولیدات نیروگاهی باشد و باعث افت فرکانس شدید و سریع شود ، برای حفاظت از قطع تولید از رله های DFبرای قطع بار استفاده می شود .در رله های DF یک میکرو پروسسور برای حفاظت و نظارت بر فرکانس سیستم بکار می رود که طبق برنامه نرم افزاری تعریف شده اجازه قطع بار مشترکین را می دهد . دیاگرام نحوه اتصال رله DF مطابق شكل زير مي باشد

 

رله فرکانسی MV

این رله در اصل یک رله ولتاژی و فرکانسی می باشد که دارای دو ستینگ برای اضافه ولتاژ ، دو ستینگ برای افت ولتاژ ، دو ستینگ برای اضافه فرکانس و دو ستینگ برای افت فرکانس جهت قطع بار یا ژنراتور می باشد و به همین دلیل از لحاظ اقتصادی گرانقیمت بوده و برای بارزدایی سیستم قدرت بصورت ناحیهای در مراکز مهم صنعتی کشور که ازلحاظ امنیتی و اقتصادی بسیار اهمیت دارند بکار می رود . دیاگرام نحوه اتصال رله فرکانسیMV مطابق شکل زیر می باشد .

 

رله فرکانسی MFF

رله های نوع MFFرله های میکروپروسسوری هستند که تغییرات فرکانس شبکه ای را با ولتاژ ACحفاظت می کنند . رله های MFFدو سطح ستینگ به شرح زیر دارند :

• دو تنظیم ماکزیمم فرکانس(بالای 50 هرتز)
• دو تنظیم پایین فرکانس

دیاگرام نحوه اتصال رله فرکانسیMFF مطابق شکل زیر می باشد .

 

 

 

 

 

تنظيم فركانس در سيستم­هاي قدرت به دو روش «تنظيم پيوستۀ فركانس» و «تنظيم گسستۀ فركانس» انجام مي­گيرد.

تنظيم پيوستۀفركانس

معمولا ميزان مصرف از طرف مشتركين تعيين مي­شود لذا هميشه بايد مراكز توليد، توليد خود را با ميزان مصرف مشترك وفق دهند. در شرايط عادي تغييرات توان مصرفي از سرعت كمي برخوردار ميباشد و گاورنر نيروگاهها جهت تنظيم فركانس سيستم تعبيه شده­اند. با تغيير توان ورودي ، مولدها فركانس سيستم را بصورت پيوسته تنظيم مي­كنند. به گونه­اي كه معمولا انتگرال اختلاف فركانس از مقدار نامي در يك دورۀ زماني طولاني صفر مي­شود.

تنظيم گسسته فركانس

خروج نيروگاه يا نيروگاههاي بزرگ كه سهم بالايي در ميزان توان توليدي سيستم دارند،‌ خروج خط يا خطوط ارتباطي بين دو ناحيه كه داراي توان انتقالي بالايي مي­باشد و يا خروج مصارف بزرگ كه سهم عمده­اي در ميزان بار سيستم دارند، اختلاف فاحشي بين توان توليدي و مصرفي (توان شتاب دهنده) ايجاد مي­كنند. در چنين شرايطي برقراري تعادل بين توليد و مصرف يا به عبارتي حفظ فركانس سيستم در محدودۀ مجاز امكان­پذير نخواهد بود. لذا از روشهاي گسستۀ حذف چند مرحله­اي بار يا توليد، بسته به شرايط سيستميا تجزيه شبكه به دو يا چند شبكه مجزا كه هر كدام بتوانند پايداري خود را حفظ كنند استفاده مي­كنند تا از ناپايداري كامل سيستم جلوگيري شود. كنترل گسستۀ فركانس از جمله كاربردهاي رله­هاي فركانسي مي­باشد.

تابعيت توان اكتيو و فركانس

در يك مولد اگر توان ورودي را ثابت بگيريم با افزايش توان خروجي سرعت (دور)مولد كاهش­يافته و با كاهش توان خروجي سرعت مولد افزايش مي­يابد. اينرسي سيستم ، شيب تغييرات سرعت مولد را تعيين مي­كند. در يك سيستم قدرت به هم پيوسته با ايجاد اختلاف بين توليد و مصرف، سرعت مولد­هاي آن و به عبارت ديگر فركانس سيستمتغيير مي­كند . شيب تغيير فركانس تابع اينرسي (H)سيستم است. هرچه اينرسي سيستم بزرگتر باشد، سرعت تأثيرپذيري فركانس سيستم كمتر خواهد بود.نرخ تغييرات فركانس سيستم با توان شتاب­دهنده نسبت مستقيم و با اينرسي سيستم نسبت عكس دارد .

، توان شتاب دهنده يا جنبشي سيستم مي­باشد كه از اختلاف بين توان توليدي و مصرفي متناظر سيستم قدرت بدست مي­آيد و فركانس نامي سيستم مي­باشد. لذا هرچه توان شتاب­دهندۀ سيستم بيشتر باشد تغييرات فركانس سرعت بيشتري خواهد داشت . بنابراین جهت كنترل فركانس سيستم بايد سرعت كاهش فركانس نيز بيشتر باشد.

اساس کار رله­فركانسی استاتيكي

در رله فركانسي اساس كار بر شمارش تعداد پالسهاي يك نوسان­ساز با فرکانسیبالادر طي نيم سيكل از موج ولتاژ نمونه­گيري شده و مقايسه آن با عددي معادل فركانس تنظيمي استوار است که اگر فركانس موج نمونه­گيري شده دقيقاً برابر با فركانس تنظيمي باشد ، شمارنده در انتهاي نيم سيكل بدان عدد ختم خواهد شد. در این دستگاه دقت در تنظیم نقاط عبور از صفر هارمونیک اصلی موج از اهمیت بالایی برخودارمی باشد .

شكل زیر يك موج سينوسي نمونه­گيري شده با فركانس 1/T و يك موج مربعي با فركانس 1/T را نشان مي­دهد.

با توجه به شكل خواهيم داشت:

در معادلات فوق t معلوم است ، لذا اگربتوانيم n را مشخص كنيم در واقع فركانس موج نمونه­گيري شده را مشخص كرده­ايم (n تعداد پالسهاي شمارش شده مي­باشد) . بنابراین اگر يك شمارنده از لحظه شروع به شمارش پالسهاي يك نوسان­ساز كند و در لحظۀ متوقف شود ، عددي كه از اين شمارش حاصل مي­شود در واقع با واحدي ديگر (وابسته به فركانس نوسان­ساز) معرف فركانس موج نمونه خواهد بود. به­عنوان مثال اگر فركانس موج نمونه گيري شده 49.95HZ باشد و فركانس نوسان­ساز 2MHZ باشد عددي كه در انتهای نيم سيكل در شمارنده ظاهر مي­شود از روابط زير بدست مي­آيد.

در شرايط ذكر شده عدد 20202 معرف فركانس 5/49 مي­باشد. حال اگر فركانس سيستم تغيير كند عددي كه در شمارنده در انتهاي نيم سيكل ظاهر مي­شود نيز تغيير مي­كند و با مقايسه عدد بدست آمده با عدد 20202 مي­توان تشخيص داد كه فركانس موج نمونه از 5/49 بزرگتر يا كوچكتر است . حداكثر خطای ممكن در اين اندازه­گيري دوره تناوب موج نمونه نيم سيكل از موج نوسان­ساز مي­باشد . لذا دقت دستگاه جهت اندازه­گيري فركانس HZ00025/0 خواهد بود.

 

 

فهرست منابع

ال آي – الگرد ترجمه م. ن مهدوي طباطبائي، و . م س قاسم­زاده و د. س. ح حسيني نظريه اساسي انرژي الكتريكي 1373 ص 539 – 600

خ خوش خبر و م. پناهي طراحي و ساخت رله­هاي فركانسي قطع بار از نوع استاتيكي پايان­نامه كارشناسي 1377

هاشم مرتضوی،"مبانی رله های حفاظتی دیجیتال"، چهارمین کنفرانس دانشجویی مهندسی برق ایران، دانشگاه تهران، 1380.

 

كاتالوگهاي

[1] BBC BrowBover "Relays and protection CH-ES 62-01E" 1982 sec."Automatical Load-sheding equipment Type KF91

[2] BBC BrowBover "Relays and protection CH-ES 62-01E" 1981 sec. "Frequency relay Type 103b"

[3] ABB AseaBrowBorei "1MDBOB 007-EN" 1992 sec. "type FCN. -81 and R x FE frequency relays"

[4] ASEA "Bo3-2920" 1985 sec. over. orunder. Frequency relay assemblies (TFF)

[5] ASEA "BO32910" 1982 sec. "Type RXEFE4 Frequency relay"

[6] GE Multilin "GE Power management" sec. "DDF Digital Frequency relay and" MFF Digital frequency relay and "SFF Static digital frequency relays".