No. F-15-AAA-0000 تشخيص SPS امري حياتي ميباشد.

Transcript

1 و No. F--AAA- تشخيص سريع و مطمي ن پديده قطع تحريك در ژنراتورهاي سنكرون عباس حسني فرهاد حقجو دانشگاه شهيد بهشتي پرديس فني و مهندسي شهيد عباسپور چكيده اكثر روشهاي استفاده شده جهت تشخيص پديده قطع تحريك Field) (LOF: Loss of در ژنراتورهاي سنكرون مبتني بر اندازه- گيري امپدانس در پايانه ژنراتور ميباشند. اين روشها علاوه بر اينكه سرعت پاييني دارند ممكن است در مواجهه با ساير اغتشاشات سيستم از جمله پديده نوسان توان پايدار( Swing (SPS: Stable Power در سيستم عملكرد مطلوبي نداشته باشند. در اين مقاله روش جديدي جهت تشخيص LOF در ژنراتورهاي سنكرون اراي ه شده كه در آن از شاخصي تركيبي متشكل از تغييرات زاويه روتور و توان راكتيو خروجي ژنراتور استفاده ميشود. جهت ارزيابي عملكرد روش اراي هشده مطالعات شبيه- سازي بر روي سيستم قدرت نمونهاي در شرايط مختلف عملكردي سيستم انجام شده است. نتايج حاصل نشان ميدهد كه روش اراي هشده نسبت به روشهاي مرسوم از سرعت بالاتري برخوردار بوده و امنيت بالاتري در مواجهه با پديده SPS و ساير اغتشاشات سيستم قدرت از خود به نمايش ميگذارد. واژههاي كليدي حفاظت ژنراتور سنكرون پديده قطع تحريك نوسان توان مقدمه. يكي از شرايطي كه ژنراتور سنكرون ممكن است در حين عملكرد خود با آن مواجهه شود پديده LOF ميباشد. LOF زماني رخ ميدهد كه منبع تحريك سيمپيچ ميدان ژنراتور از منبع DC تغذيهكننده قطع شده يا اتصال كوتاه شود. اين امر ممكن است در اثر عواملي همچون قطع تصادفي كليد س سي تم تحريك مداربازشدن تحريك اتصالكوتاه در حلقههاي لغزان تحريك خطاي سيستم تنظيم ولتاژ و ازدسترفتن منبع توان سيستم تحريك آيد بهوجود بعد از وقوع LOF در يك ژنراتور سنكرون ژنراتور مربوطه افزايش سرعت يافته و در ادامه بهصورت ژنراتور القايي عمل خواهد نمود. در طي اين فرآيند ولتاژ جريان و توان خروجي آن دچار نوسان شده كه اين روند ميتواند در نهايت منجر به ازدسترفتن سنكرونيزم ژنراتور با شبكه گردد. از جمله آسيبهايي كه ممكن است در اثر وقوع LOF به ژنراتور وارد شود ميتوان به اضافه بار در سيم پيچ استاتور آسيب به روتور در اثر گرمشدن آن آسيب به انتهاي هسته استاتور و واردشدن آسيبهاي مكانيكي به ژنراتور اشاره نمود. علاوه بر اين به علت قطع جريان تحريك ژنراتور نيازمند توان راكتيو قابل توجهي ميباشد. اين توان راكتيو بايستي توسط ساير ژنراتورهاي موجود در شبكه تا مين شود. در صورت ضعيفبودن شبكه اين تا مين توان راكتيو براي ژنراتور معيوب ميتواند موجب كاهش گسترده ولتاژ و حتي منجر به خاموشي در سيستم گردد [3-]. بنابراين تشخيص هرچه سريعتر و مطمي ن- تر LOF جهت جلوگيري از آسيبهاي محتمل بعدي به ژنراتور و شبكه امري حياتي ميباشد. تاكنون روشهاي مختلفي جهت تشخيص LOF در مراجع مختلف اراي ه شده است[ - ]. رلههاي اوليه كه به منظور حفاظت در مقابل LOF استفاده شدهاند شامل رلههاي كاهش جريان و ولتاژ مدار تحريك بودهاند. اين رلهها در مواردي همچون كاهش تعمدي جريان تحريك در وضعيت بار سبك عملكرد مناسبي نداشتهاند [3]. رلههاي مبتني بر اندازهگيري امپدانس در سر پايانه ژنراتور متداولترين نوع حفاظت LOF در شبكه قدرت ميباشند. در اين رلهها حفاظت LOF با درنظرگرفتن دو ناحيه حفاظتي دايروي شكل و سنجش امپدانس انجام ميشود. با وقوع LOF و ورود امپدانس ديده شده به اين نواحي عملكردي رله بر مبناي تا خيرهاي زماني تنظيمشده فرمان قطع صادر مينمايد ] -]. با وجود استفاده گسترده اين نوع رلهها در شبكه قدرت امكان عملكرد نابهجاي آنها در شرايط سيستم موجود در سيستم وجود دارد [7-8]. SPS و ساير اغتشاشات.[-]

2 و عنوان مقاله سي امين كنفرانس بينالمللي برق 39 تهران ايران در [7] يك روش بر مبناي منطق فازي جهت بهبود طرح امپدانسي مرسوم در تشخيص دو پديده LOF و SPS اراي ه شده است. اين روش از امپدانس ديدهشده همراه با ولتاژ پايانه ژنراتور براي اين منظور استفاده كرده است. در [8] روش ديگري مبتني بر ماشين بردار پشتيباني (Support Machine) Vector جهت شناسايي LOF از SPS و ساير اغتشاشات سيستم نظير خطاهاي خارجي اراي ه شده و در [9] اندازهگيري شار پيوندي در فاصله هوايي ژنراتور جهت شناسايي LOF مد نظر قرار گرفته است. شاخص تركيبي ديگري كه در بردارنده تغييرات توان راكتيو و ولتاژ پايانه ژنراتور ميباشد نيز در [] براي تشخيص LOF و تمايز آن از SPS مورد استفاده قرار گرفته است. اين شاخص بر مبناي كاهش توان راكتيو ژنراتور و تغييرات ولتاژ پايانه آن در زمان LOF تعريف شده است. در اين مقاله يك روش جديد به صورت شاخصي مبتني بر تغييرات توان راكتيو و زاويه روتور ژنراتور جهت تشخيص LOF اراي ه شده است. مطالعات شبيهسازي گستردهاي جهت اعتبار سنجي روش اراي هشده بر روي شبكه تست نمونه در شرايط مختلف عملكردي انجام شده است. نتايج حاصل نشان ميدهد كه روش پيشنهادي عملكرد سريع و مطمي ني در تشخيص LOF دارد. همچنين تمايز بين LOF و SPS در اين روش به راحتي صورت ميپذيرد. در ادامه و در بخش دوم اين مقاله روش امپدانسي مرسوم تشخيص LOF بررسي شده و در بخش سوم به تشريح الگوريتم پيشنهادي و عملكرد آن پرداخته شده است. بخش چهارم نيز شامل مطالعات شبيهسازي بوده كه در آن عملكرد روش پيشنهادي در شرايط مختلف بهرهبرداري مورد بررسي و با روش مرسوم مقايسه شده است. در نهايت بخش پنجم شامل نتيجهگيري مقاله ميباشد. LOF. و روش متداول تشخيص آن همانطور كه اشاره شد روشهاي مبتني بر اندازهگيري امپدانس متداول- ترين روش در تشخيص LOF در ژنراتورهاي سنكرون ميباشد. معمولا مشخصه عملكردي اين رلهها متشكل از دو ناحيه حفاظتي است ] ]. در ناحيه عملكردي اول اين مشخصه به منظور شناسايي و تشخيص LOF در بارگذاري بالاي ژنراتور استفاده ميشود و تا خير زماني آن معمولا معادل. ثانيه در نظر گرفته ميشود. ناحيه دوم حفاظتي اين رله علاوه بر پشتيباني از ناحيه اول جهت حفاظت LOF در مواقع كمباري ژنراتور بهكار رفته و تا خير زمانياي معادل. تا. ثانيه براي عملكرد آن در نظر گرفته ميشود []. مهمترين عيب اين رله امكان عملكرد نابهجاي آن در شرايط تحت استرس شبكه بهخصوص عملكردي اين رله در شرايط () شكل ميباشد. SPS يك نوع مشخصه و نحوه تنظيمات آن بر مبناي راكتانسهاي گذرا ) d X) و سنكرون ) d X) ژنراتور را نشان ميدهد []. همچنين تغييرات امپدانس ديده - شده توسط رله براي سه حالت شامل وقوع LOF در بارگذاري سنگين و سبك ژنراتور در مقايسه با يك SPS در اين شكل نشان داده شده است. بارگذاري سبك X R نوسان توان پايدار بارگذاري سنگين ' X d زون pu زون شكل : رله LOF امپدانسي و تغييرات امپدانس در انواع حالات محتمل همانطور كه ملاحظه ميگردد در حالت SPS امپدانس نوساني براي مدت زماني وارد نواحي عملكردي رله شده كه ممكن است موجب عملكرد نابهجاي آن شود. احتمال وقوع اين شرايط به خصوص زمانيكه ژنراتور توان راكتيو از شبكه جذب ميكند بالاتر است []. 3.روش پيشنهادي جهت تشخيص LOF 3.. شبكه نمونه مورد مطالعه شكل () يك شبكه متشكل از شش واحد نيروگاهي را نشان ميدهد كه با استفاده از چهار خط انتقال به يك شبكه بينهايت متصل شدهاند. مشخصات اين واحدهاي نيروگاهي همسان مطابق با ژنراتورهاي يكي از نيروگاههاي شبكه برق سراسري ايران انتخاب شده است. سطح اتصال كوتاه سهفاز شبكه بينهايت مدل شده نيز با توجه به مقدار تقريبي آن در شبكه كيلو ولت ايران =KA) S) sc =773MVA, I sc انتخاب شده است كه اين مقادير نشاندهنده يك شبكه قوي ميباشد. با فرض اينكه تنها يكي از واحدها در مدار باشد يك سيستم تك ماشين در مقابل شبكه بينهايت (SMIB: Single Bus) Machine Infinite تشكيل خواهد شد. سيستمهاي SMIB مشابهي نيز در مراجع [8 و ] جهت مطالعات LOF استفاده شده است. اين سيستم با درنظرگرفتن مدل سيستم تحريك و محرك اوليه توربين (گاورنر) براي

3 سي امين كنفرانس بينالمللي برق 39 تهران ايران با توجه به شكل (3b) ميتوان گفت كه بعد از وقوع LOF يك مقدار مثبت و افزايشي خواهد داشت. با ضرب دو طرف () و () رابطه (3) حاصل ميشود. واحدها در نرمافزار [] DIgSILENT مدلسازي شده است. براي اين منظور از مدل IEEE ESDCA براي سيستم تحريك [] و از مدل IEEEG براي سيستم گاورنر [3] استفاده شده است. k k k k Q (Q Q ) ( ) (3) () شكل : سيس مت قدرت مورد مطالعه 3.. استراتژي روش پيشنهادي زمانيكه يك اغتشاش در داخل و يا نزديكي يك ژنراتور سنكرون رخ ميدهد كميتهاي الكتريكي آن نظير ولتاژ جريان توان اكتيو توان راكتيو و زاويه توان از مقادير نامي خود منحرف ميشوند. در اين شرايط ممكن است اين كميتها تغييرات شديد و ناگهاني مانند شرايط اتصال كوتاه و يا تغييرات تدريجي و نوساني نظير شرايط نوسان توان داشته باشند. زمانيكه LOF در ژنراتور سنكرون رخ دهد ميتوان در مورد تغييرات برخي كميتهاي الكتريكي آن به موارد ذيل اشاره نمود. توان راكتيو خروجي ژنراتور (Q) به طور پيوسته كاهش يافته و (در صورت تامين بخشي از توان راكتيو شبكه توسط ژنراتور قبل از وقوع LOF كه معمولا همينگونه است) ضريب توان آن از حالت پيشفاز معمول به حالت پسفاز تغيير ميكند. ژنراتور دچار افزايش سرعت شده و زاويه روتور آن (δ) افزايش مييابد و اين روند تا ازدسترفتن سنكرونيزم آن ادامه مييابد. شكل (3) نمونهاي از تغييرات توان راكتيو و زاويه روتور ژنراتور G ازسيستم شكل () را به ازاي وقوع يك LOF نشان ميدهد. () چنانچه تغييرات Q در دو نمونه متوالي از اين كميت برابر باشد با : در اين صورت k k Q Q Q Q بعد از وقوع LOF مقداري منفي و از نظر اندازه افزايشي خواهد داشت. به همين ترتيب براي δ بعد از وقوع LOF داريم : با توجه به تغييرات Q و δ در حين LOF ميتوان گفت كه (3) نشان- دهنده شاخصي است كه تغييرات آن در حين اين پديده از نظر اندازه افزايشي و از نظر علامت منفي خواهد بود. با اعمال تغييراتي در (3) رابطه () كه به عنوان شاخص شناسايي قطع تحريك (: Loss of Field Index) Detection در نظرگرفته شده حاصل ميشود. كه در () KG Q Q و Q مقادير δ و Q در لحظات قبل از وقوع LOF مي- باشند. اين مقادير جهت نرماليزهكردن مقادير اين شاخص در شرايط مختلف عملكردي ژنراتور سنكرون بهكار گرفته شدهاند. همچنين ضريب ثابتي است كه به منظور افزايش وضوح بهكار رفته است. (Degree) Q (MVAR) K G شكل :3 تغييرات (a) Q و (b) δ در حين LOF جهت تخمين زاويه روتور ژنراتور ميتوان از روشهايي كه در مراجع مختلف[ - ] اراي ه شده است استفاده كرد. در اين مقاله به منظور تخمين فازور ولتاژ داخلي ژنراتور( ( E با استفاده از مقادير فازورهاي ولتاژ و G جريان پايانه ژنراتور نشاندادهشده در شكل () از رابطه () استفاده شده است [-]. E V jx I G T v G T () k k () 3

4 سي امين كنفرانس بينالمللي برق 39 تهران ايران (Degree) (Degree) 3 LOF Actual X=Xd X=X'd SPS Actual X= Xd X=X'd براي دو حالت LOF و SPS با استفاده از () و( ) نكته قابل توجه در () ماهيت متغير X G بسته به نوع و بازه زماني مطالعات ژنراتور بوده بهطوريكه در مطالعات حالت داي م از راكتانس سنكرون ) d X) و در مطالعات حالت گذرا و تحت استرس ژنراتور از راكتانس گذرا ) d X) استفاده ميشود [3]. در اين مقاله هدف محاسبه دقيق زاويه δ نبوده و صرفا تخمين مناسبي از تغييرات آن ) ( جهت استفاده در () مد نظر ميباشد. شكل () دو نمونه از تخمين كه با استفاده از () در شرايط LOF و SPS و به ازاي دو مقدار مختلف X G را نشان ميدهد. در اين شكل مقدار واقعي با استفاده از δ خروجي نرمافزار DIgSILENT كه از حل X G معادلات مرتبه 8 ژنراتور حاصل ميگردد محاسبه شده است. با توجه به اين شكل مشخص است كه در شرايط LOF و SPS انتخاب مقدار X d به عنوان نسبت به انتخاب X d تخمين مناسبتري از اراي ه ميدهند با توجه به بررسيهاي انجام شده در اين مقاله و نوع مطالعات كه در شرايط تحت استرس ژنراتور انجام ميشود جهت تخمين رفتار δ از مقدار X d به عنوان X G استفاده شده است. همچنين Q نيز با استفاده از مقادير فازورهاي ولتاژ و جريان پايانه ژنراتور مطابق رابطه () قابل حصول ميباشد. Q * 3 Im(V T I T ) Q و δ () بعد از وقوع LOF و ساير اغتشاشات در سيستم شروع به تغيير ميكنند. از پايش اين تغييرات ميتوان به عنوان فعالكننده الگوريتم استفاده نمود. در اينجا از تغييرات نسبي δ براي اين منظور استفاده شده است. به اين ترتيب كه چنانچه تغييرات نسبي زاويه روتور ژنراتور براي دو نمونه متوالي به ميزان بيش از مقدار معيني (در اين مقاله درصد بر مبناي مطالعات شبيه- سازي) باشد الگوريتم مورد نظر فعال ميشود. بطور خلاصه روند شناسايي LOF با استفاده از الگوريتم اراي ه شده به اين صورت است كه چنانچه مقدار شاخص براي زمان مشخصي از يك مقدار آستانه (THV: Value) Thresholdفراتر رود وقوع LOF تشخيص داده ميشود. اين زمان مشخص با استفاده از منطق شمارنده تشخيص قطع تحريك (LOFDC: Counter) Loss of Field Detection شناسايي ميشود. عملكرد اين منطق به اين صورت است كه بعد از شروع بهكار الگوريتم چنانچه مقدار از مقدار THV فراتر رود يك واحد به مقدار LOFDC اضافه مي- شود و در غير اين صورت يك واحد از مقدار آن كم ميشود. چنانچه مقدار LOFDC به مقدار نهايي N برسد وقوع LOF محرز ميگردد و رله فرمان قطع صادر مينمايد. همچنين اگر LOFDC به مقدار (/N-) برسد مقدار آن به صفر بازنشاني ميشود. توضيحات لازم در مورد نحوه انتخاب مقادير K G شكل :تخمين.مطالعات شبيهسازي.. مطالعه بر روي سيستم SMIB در اين بخش به بررسي عملكرد رله LOF پيشنهادي در شرايط مختلف عملكردي سيستم SMIB حاصل پرداخته شده است. پيش از بررسي سناريو- هاي شبيهسازي ذكر نكاتي در موردپارامترهاي N K G وTHV ضروري مي- باشد. K G جهت افزايش وضوح و در واقع نقش يك تقويتكننده را ايفا مينمايد. مقدار اين پارامتر در مطالعات انجامشده با درنظرگرفتن شرايط مختلف عملكردي ژنراتور مورد مطالعه معادل 8 انتخاب شده است. پارامتر N نشاندهنده مقدار ماكزيمم شاخص LOFDC جهت اطمينان از وقوع LOF ميباشد. فركانس نمونهبرداري از مقادير δ و Q و در نتيجه محاسبه معادل ده هرتز در نظر گرفته شده است. جهت انتخاب مقدار مناسب N ملاحظاتي همچون وقوع نوسانات زاويهاي پايدار و ناپايدار در شبكه بايستي مورد توجه قرار بگيرد. در اين مطالعه با درنظرگرفتن حاشيه امنيت مناسب مقدار N معادل در نظر گرفته شده است. در نهايت در رابطه با تعيين مقدار THV ذكر نكاتي حاي ز اهميت ميباشد. مقادير Q و δ در شرايط عملكرد عادي ژنراتور تقريبا ثابت بوده و در نتيجه مقدار در اين شرايط ناچيز ميباشد. THV و N در بخش مقاله اراي ه شده است.

5 سي امين كنفرانس بينالمللي برق 39 تهران ايران تغييرات براي مقادير مختلف توان اكتيو و راكتيو خروجي ژنراتور بايستي مورد بررسي قرار گيرد. روش مرسوم قادر است LOF سرعت بالايي شناسايي نمايد. در شرايط بارگذاري مختلف ژنراتور را با LOFDC X(Ohm) t=.s شكل : تغييرات و LOFDC براي حالت اول Zone- Zone- t=7.79s THV= - N= R(Ohm) t=s t=.s تا ثير تعداد واحدهاي توليدي موجود در نيروگاه و همچنين تا ثير ساختار و ميزان قوي يا ضعيفبودن شبكهاي كه ژنراتور به آن متصل شده است بايستي بر روي در نظر گرفته شود. تاثير موارد فوق در درنظرگرفتن ضريب. بخش جهت افزايش وضوع K G مورد بررسي قرار گرفته است. با در اين مطالعه مقدار THV معادل - انتخاب شده است. اين مقدار با در نظر گرفتن انواع شرايط ممكن براي وقوع LOF (بخش.) و حاشيه امنيت مناسب انتخاب شده است. درادامه اين بخش به بررسي چند نمونه از شبيهسازيهاي انجامشده بر روي شبكه SMIB پرداخته شده است. ١ )وقوع LOF در بارگذاري سنگين ژنراتور در اين حالت ژنراتور در حدود توان نامي (P=8MW, Q=8MVAR) مشغول كار ميباشد كه خطاي LOF در لحظه ثانيه رخ ميدهد. شكل () تغييرات و LOFDC را براي اين حالت نشان ميدهد. مطابق اين شكل مشخص است كه بعد از وقوع LOFDC LOF با توجه به تغييرات روند افزايشي به خود ميگيرد. با رسيدن LOFDC به مقدارN= در لحظه. ثانيه LOF شناسايي ميشود. شكل () نيز عملكرد طرح متداول تشخيص LOF را براي اين حالت نشان مي- دهد. مطابق اين شكل مشخص است كه در طرح مرسوم منحني امپدانس حدود. ثانيه بعد از وقوع LOF وارد زون دوم عملكردي رله ميگردد. با درنظرگرفتن تا خير زماني. و. ثانيه براي نواحي عملكردي اول و دوم اين طرح بعد از زمان.7 ثانيه LOF را تشخيص خواهد داد. اين در حالي است كه وقوع چنين پيشامدي در طرح پيشنهادي. ثانيه بعد از وقوع شناسايي ميشود. ٢ )وقوع LOF در بارگذاري سبك ژنراتور در اين حالت ژنراتور در حوالي درصد توان نامي خود Q=MVAR) (P=MW, مشغول بهكار ميباشد كه LOF رخ مي- دهد. تغييرات LOFDC براي اين حالت در شكل (7) نشان داده شده است. همانطور كه از شكل مشخص است همانند سناريوي اول در اين حالت روش پيشنهادي حدود. ثانيه بعد از وقوع LOF قادر است آن را تشخيص دهد در حاليكه بر اساس روش مرسوم مبتني بر تغييرات امپدانس ديدهشده از ترمينال ژنراتور (شكل 8) بعد از گذشت زمان.87 ثانيه از وقوع LOF امپدانس وارد ناحيه دوم عملكردي رله شده و بعد از.987 ثانيه شناسايي ميشود. بنابراين ميتوان گفت كه روش پيشنهادي برخلاف شكل : عملكرد طرح مرسوم براي حالت اول LOF LOFDC t=.s THV= - N= شكل 7 : تغييرات و LOFDC براي حالت دوم X(Ohm) Zone- Zone- t=3s R(Ohm) t=s t=7.87s شكل 8: عملكرد طرح مرسوم براي حالت دوم LOF ٣) عملكرد روش پيشنهادي در مواجهه با SPS در اين قسمت جهت بررسي عملكرد روش پيشنهادي در مواجهه با SPS در ژنراتور يك شبيهسازي نمونه انجام شده است. براي ايجاد يك SPS

6 سي امين كنفرانس بينالمللي برق 39 تهران ايران در سيستم مورد مطالعه همانند قبل به اين نحو عمل شده است كه يك خطاي اتصالكوتاه سهفاز در وسط خط در لحظه.8 ثانيه اعمال و اين خطا بعد از 8 ميليثانيه با عملكرد كليدهاي دو سر خط از مدار خارج ميشود. لذا سيستم از ثانيهي يكم به حالت نوساني وارد ميشود. جهت ايجاد يك نوسان مطلوب توان اكتيو و راكتيو خروجي ژنراتور به ترتيب برابر مگاوات و - مگاوار در نظر گرفته شدهاند. شكل (9) تغييرات شاخصهاي LODFI و LOFDC را براي اين حالت نشان ميدهد. همانطور كه ملاحظه ميشود در اين حالت LOFDC ماهيت نوساني داشته و مقدار آن فراتر از 3 نميرود و بنابراين روش پيشنهادي در مواجهه با SPS عملكرد نابهجايي نخواهد داشت. شكل () نيز وضعيت عملكردي روش امپدانسي مرسوم در مواجهه با اين حالت را نشان ميدهد. ملاحظه ميشود در اين حالت امپدانس نوساني براي مدت زماني طولاني (حدود ميليثانيه) وارد ناحيه دوم عملكردي رله شده و در صورتي كه تا خير زماني اين ناحيه. ثانيه در نظر گرفته شده باشد باعث عملكرد نابه- جاي آن خواهد شد... مطالعه بر روي سيستم شامل شش واحد توليد همانطور كه ذكر شد ژنراتور سيستم SMIB شكل () يك واحد از نيروگاه شش واحدي از شبكه برق ايران ميباشد. وجود واحدهاي ديگر در مجاورت ژنراتوري كه دچار LOF شده موجب ميشود كه توان راكتيو مورد نياز ژنراتور مذكور از طريق اين واحدها تا مين شود و سيستم افت ولتاژ كمتري را تجربه نمايد. كاهش نرخ افت ولتاژ پايانه ژنراتور در اين شرايط ميتواند موجب افزايش تا خير زماني تشخيص LOF در طرح مرسوم مبتني بر امپدانس گردد. () در جدول نتايج شبيهسازيهاي انجام شده جهت ارزيابي عملكرد روش پيشنهادي در شرايط مختلف عملكردي و ساختاري سيستم براي ژنراتور G از سيستم مورد مطالعه اراي ه شده است. در اين جدول NU و NL به ترتيب تعداد واحدها و خطوط موجود در مدار مي- باشند. EGSCCC سطح جريان اتصال كوتاه سهفاز شبكه خارجي Capacity) (External Grid Short Circuit Current ميباشد كه مقادير و كيلوآمپر به ترتيب براي يك شبكه قوي ويك شبكه نسبتا ضعيف در نظر گرفته شدهاند. value) min ( Minimum هم حداقل مقدار شاخص را در بازه زماني شبيهسازي ( ثانيه) نشان مي- دهد.با توجه به شكلهاي () و (7) نيز ميتوان متوجه شد كه min در شرايط LOF پيك منفي تغييرات را نشان ميدهد. خطاهاي هاي بهرهبرداري واحدها با درنظرگرفتن منحني قابليت آنها در نظر گرفته شده است. LOFDC x N= - LOFDC=3 THV= شكل 9 : تغييرات و LOFDC براي حالت SPS X(Ohm) t=s t=.s R(Ohm) t=.8s t=.7s شكل : عملكرد طرح مرسوم امپدانسي براي حالت SPS با توجه به نتايج اين جدول نكات ذيل قابل توجه ميباشند: روش پيشنهادي در تمامي حالات بدون توجه به ساختار شبكه و بارگذاري واحدها قادر است LOF را. ثانيه بعد از وقوع آن و بسيار سريعتر از روش مرسوم امپدانسي تشخيص دهد. حداقل مقدار شاخص در مواردي كه ژنراتور به صورت كمبار و با ضريب توان پيشفاز (موارد 9 و جدول) كار ميكند حاصل ميشود. اين موارد به عنوان بدترين حالت ممكن جهت تعيين مقدار THV در نظر گرفته شده و مقدار آن با در نظر گرفتن اين شرايط و حاشيه امنيت مناسب انتخاب شده است. تغيير ساختار و ميزان قوي يا ضعيفبودن شبكه تا ثيري در سرعت عملكرد روش پيشنهادي min ميشود. ندارد و تنها موجب تغيير در LOF بررسيشده در جدول () در لحظه t=s اعمال شدهاند. كليه حالت-

7 سي امين كنفرانس بينالمللي برق 39 تهران ايران جدول : خلاصه نتايج شبيهسازي بر روي شبكه مورد مطالعه min EGSCCC (KA) NL NU بارگذاري ژنراتور (S=MVA) لحظه تشخيص LOF روش پيشنهادي (ثانيه) روش مرسوم ٥.٧٤٧ ٥.٦١١ ۵.٨٢٣ ۵.٨٠۵ ٧.٩٨٧ ٧.٩٧۴ ٨.٢٧٩ ٨.٢٧۴ ۴.٢٢۵ ٣.٧٨١-٣٧١٨ - ٣٦١٢-٣٤٨٩ - ٣٠٣٠-٣٩٨٧ -٣٨-٣٨٧٥ -٣٤١٦-٣٩٦ - ۴١٩ Q 8 ٨٠ ٨٠ ٨٠ ۶٠ ۶٠ ۶٠-۶٠ - ۶٠ P 8 ١٨٠ ١٨٠ ١٨٠ ٠ ٠ ٠ ٠ ٠ به عنوان نكات پاياني لازم به ذكر است كه كليه نتايج شبيهسازي بر روي واحدهاي نيروگاهي با توان ظاهري معادل مگاولتآمپر انجام شد. نتايج مطالعات انجام شده نشان ميدهد كه افزايش توان ظاهري ژنراتور از اين مقدار تا ثيري بر عملكرد روش پيشنهادي ندارد و تنها موجب كاهش سطح شاخص min ميشود كه اين مساله با مطالعه و افزايش مقدار پارامتر در () مرتفع ميگردد. علاوه بر اين عملكرد روش پيشنهادي علاوه بر شرايط SPS در مواجهه با ساير اغتشاشات سيستم از قبيل خروج واحدهاي مجاور خروج خط انتقال شرايط خروج از همگامي واحد و خطاي اتصال كوتاه خارجي به طور مفصل مورد ارزيابي قرار گرفته كه به علت محدوديت صفحات مقاله اراي ه نگرديده و همراه با جزييات بيشتر در نتايج تحقيقات آتي # K G مولفان اراي ه خواهد شد..نتيجهگيري حفاظت سريع و مطمي ن واحدهاي نيروگاهي در مقابل پديده LOF به- منظور كاهش خسارتهاي محتمل آن به شبكه و خود واحد امري ضروري ميباشد. در اين مقاله بر مبناي رفتار دو كميت توان راكتيو (Q) و زاويه روتور ژنراتور ) ) در حين پديده LOF از يك شاخص تركيبي () متشكل از كميتهاي مذكور و يك منطق شمارنده (LOFDC) به منظور شناسايي LOF اراي ه شد. نتايج شبيهسازيهاي انجامشده نشان داد كه روش پيشنهادي مستقل از ساختار شبكه و وضعيت بارگذاري ژنراتور قادر است منابع [] D. Reimert, Protective relaying for power generation systems,boca Raton: CRC press,. [] IEEE guide for AC generator protection, IEEE Standard C37. ٢٠٠٦. [3] P. Kundur, Power system stability and control, New York: McGraw- Hill, 99. [] NERC system protection and control subcommittee, technical reference document, Power plant and transmission system protection coordination, June. [] J. Berdy, Loss of excitation protection for modern synchronous generators, IEEE Trans. on Power App. Syst., vol. PAS-9, no., pp. 7 3, September./October. 97. [] R. L. Tremaine and J. L. Blackburn, Loss-of-field protection for synchronous machines, AIEE Trans. Part III, vol., no.73, pp. 7 77, August 9. [7] A. P. de Morais, G. Cardoso, and L. Mariotto, An innovative loss-ofexcitation protection based on the fuzzy inference mechanism, IEEE Trans. on Power Del. vol., no., pp. 97-, October.. [8] E. ajuelo, R.Gokaraju and M.S. Sachdev. "Identification of generator loss-of-excitation from power-swing conditions using a fast pattern classification method." IET Gener. Trans. & Distr, vol. 7, no., pp. - 3, January 3. [9] H.Yaghobi, H. Mortazavi, K. Ansari, H. R. Mashhadi and H. Borzoe."Study on application of flux linkage of synchronous generator for loss of excitation detection." International Trans. on Electrical Energy Sys. vol. 3, no., pp. 8-87, September 3. [] M. Amini, M. Davarpanah, M. Sanaye-Pasand. A novel approach to detect the synchronous generator loss of excitation, IEEE Trans. On Power Del.vol.3, no.3, pp.9-38, June. [] User's Guide of DIgSILENT software, DIgSILENT Company, Germany, December.. [] IEEE Recommended Practice for Excitation System Models for Power System Stability Studies, IEEE Std., Jun. [3] IEEE Power and Energy Society, Dynamic Models for Turbine- Governors in Power System Studies, Jun 3. [] E. Ghahremani, M. Karrari, and O. P. Malik. "Synchronous generator third-order model parameter estimation using online experimental data." IET Gener. Trans. & Distr, vol., no., pp , September8. [] A.D.Angel, P.Geurts, D.Ernst, M. Glavic, and L. Wehenkel. "Estimation of rotor angles of synchronous machines using artificial neural networks and local PMU-based quantities." Neurocomputing 7, no., pp. 8-78, October 7. [] S. Rovnyak, Ch.W. Liu, Jin Lu, Weimin Ma, and J. Thorp. "Predicting future behavior of transient events rapidly enough to evaluate remedial control options in real-time." IEEE Trans. On Power Sys.vol., no. 3: pp.9-3, August99. پيوست : اطلاعات المانهاي سيستم مورد مطالعه خطوط انتقال ترانسفورماتورها واحدهاي نيروگاهي S=MVA f= HZ, H=s V=.7KV X d = pu, X q =.9 pu X d =.pu, X q =.pu X" d =.pu,x" q =.8pu T d = T q =s T" d = T" q =.s S=MVA f=hz V L =.7 KV V H = KV U k =. % L= km V=KV Z + =.3+j.33 Ohm/Km Z - =.3+j.33 Ohm/Km Z =.88+j.9 Ohm/Km LOF را بسيار سريعتر از روش مرسوم امپدانسي شناسايي نمايد. همچنين در مواجهه با ساير اغتشاشات سيستم نظير SPS اين روش عملكرد نامطلوبي از خود نشان نميدهد. 7