حفاظت تطبیقی تفاضلی برای ترانسفورماتورهای قدرت
چکیده
ترانسفورماتورهای قدرت از مهمترین اجزاء سیستم قدرت به شمار می¬آیند. بنابراین مانیتورینگ و بررسی عملکرد آنها در شرایط مختلف کاری و خطاها علاوه بر اینکه در محاسبات مختلف سیستم قدرت دارای اهمیت است می¬تواند به منظور توسعه یک سیستم حفاظتی عملکرد صحیح آن را تضمین کند و مانع از خسارات جبران ناپذیر به ترانسفورماتور و شبکه متصل به آن شود. به عنوان اولین گام در توسعه روشهای تشخیص خطا و حفاظت ترانسفورماتور، این پایان¬نامه با توسعه مدل اجزاء محدود تزویج مداری گذرای زمانی و پیاده¬سازی یک مجموعه تست عملی مدلی دقیق را به منظور تحلیل عملکرد ترانسفورماتور در حالتهای مختلف کاری و خطا ارائه می¬دهد. این مدل که برگرفته از مشخصات دقیق ترانسفورماتور شامل ابعاد هسته و سیم¬پیچی¬ها و ساختار هندسی آن، همچنین مشخصات الکترومغناطیسی تمامی اجزاء تشکیل¬دهنده ترانسفورماتور بویژه مشخصه غیرخطی هسته آن و معادلات الکتریکی حاکم بر آنها است با مقایسه با نتایج بدست¬آمده از آزمایش¬های عملی مدلی دقیق از ترانسفورماتور را در کلیه حالتهای عملکردی آن ارائه می¬دهد. بدلیل اینکه مهمترین عامل در جهت نقص عملکرد ترانسفورماتور خطاهای داخلی سیم¬پیچی می-باشند مدل بدست¬آمده از ترانسفورماتور به روش اجزاء محدود علاوه بر تست عملی با یکی از مهمترین مدلهای شبیه¬سازی ترانسفورماتور در حالت خطای اتصال کوتاه داخلی سیم¬پیچی مقایسه شده است. هدف اصلی این پایان¬نامه، دستیابی به یک الگوریتم حفاظتی پیشرفته است که بتواند در سریع¬ترین زمان ممکن نقص بوجود¬آمده در ترانسفورماتور را تشخیص داده و در جهت رفع آن اقدام کند. با استناد به الگوی رفتاری ترانسفورماتور حامل خطا این پایان¬نامه یک روش جدید برای پایش بر خط ترانسفورماتورهای قدرت جهت تشخیص تمامی حالتهای کاری ترانسفورماتور شامل حالت کاری نرمال عملکرد در حضور خطاهای خارجی، عملکرد در حضورخطاهای داخلی و بارگذاریهای مختلف که یکی از موارد آن ایجاد جریان هجومی در ترانسفورماتور است را ارائه می¬دهد. پایش بر خط ضرایب موجک جریانهای ترمینالی و استخراج شناسه¬هایی از آنها که قابلیت توصیف کیفی و کمی عملکرد ترانسفورماتور را داشته باشند، اساس روش تشخیص خطای مبتنی بر پایش سیگنالهای جریانی ترانسفورماتور را تشکیل می¬دهند. مهمترین مزیت این روش، عدم تحمیل نیازمندیهای پیچیده نرم¬افزاری و سخت¬افزاری به سیستم تشخیص خطا و همچنین سرعت بسیار بالا در تشخیص¬دهی می¬باشد که بهره¬برداری آسان از آن را تضمین می¬کند. الگوریتم حفاظت تفاضلی بهینه¬ای که بر اساس ضرایب انرژی موجک پیاده¬سازی شده و با تولید شاخص¬ها یا ضرایبی که برای هر گروه از حالتهای عملکردی ترانسفورماتور تعریف شده است می¬تواند بخوبی وضعیت ترانسفورماتور را تشخیص داده و سیگنال مناسب جهت عملکرد تجهیزات حفاظتی را در صورت لزوم فراهم آورد. این الگوریتم حفاظتی با داشتن یک ساختار منطقی و تطبیقی در شرایط مختلف عملکرد صحیح سیستم حفاظت را تضمین می¬کند.به عبارتی با تعریف یک شاخص جدید الگوریتم حفاظت دیفرانسیل پیشنهادی، ساختاری تطبیقی به خود می¬گیرد و می¬توان بدون اعمال تنظیمات اضافه¬ای برای دیگر ترانسفورماتورهای مختلف با توان¬های مختلف مورد استفاده قرار گیرد. آزمایش¬های عملی مختلف در این رساله از طریق اندازه¬گیری¬ها بر روی یک ترانسفورماتور kva2، v380/v380، hz50 تک فاز صورت گرفته است.