Σχεδιασμός και Έκφραξη Ειδικού Μετασχηματιστή με Αυτόματη Προσαρμογή Ικανότητας

1. Εισαγωγή

Η ενέργεια είναι απαραίτητη για τη λειτουργία και την ανάπτυξη της κοινωνίας. Για να συμμορφωθούν με τις εθνικές πολιτικές για την εξοικονόμηση ενέργειας και τη μείωση των εκπομπών, είναι απαραίτητη η βελτίωση της αξιοποίησης των πόρων, την οποία είναι κρίσιμη για τις επιχειρήσεις παροχής ενέργειας. Οι πολυστάδιες ενημερώσεις του αγροτικού δικτύου ωθούν την ανάπτυξη των διανεμητικών μετατροπευτών. Παρά την υψηλή απόδοση, οι ευρέως διαδεδομένοι μετατροπευτές αντιμετωπίζουν σημαντικές συνολικές απώλειες λόγω θεμάτων ποσότητας και χρήσης· το 70% των απωλειών του μεσαίου και χαμηλού επιπέδου τάσης προέρχεται από τους διανεμητικούς μετατροπευτές. Τα αγροτικά δίκτυα έχουν συγκεντρωμένες, εποχικά επηρεασμένες φορτίες, με μεγάλες διαφορές κορυφή-λοίπο, που μειώνουν τα μέσα επίπεδα φορτίου των μετατροπευτών. Η χρήση μετατροπευτών ρύθμισης ποσότητας σε τέτοιες περιοχές βοηθά στο να ταιριάζει η ποσότητα στο φορτίο, εξασφαλίζοντας οικονομική και ασφαλή λειτουργία, μειώνοντας τις υπερφορτώσεις και την απώλεια ενέργειας. Η σχεδίαση ενός αυτόματου μετατροπευτή ειδικής ρύθμισης ποσότητας προσφέρει τεχνικές πρόοδους και πρακτική/θεωρητική αξία.

2. Μηχανισμός Δημιουργίας Απωλειών στους Μετατροπευτές

Οι μετατροπευτές, οι οποίοι είναι κρίσιμοι στα διανεμητικά δίκτυα για τη διανομή ενέργειας και τη ρύθμιση τάσης/ρεύματος, αντιμετωπίζουν μεγάλες απώλειες ενέργειας κατά την κανονική λειτουργία, που περιλαμβάνουν απώλειες σε κατάσταση σύνδεσης (φορτίο) και χωρίς φορτίο.

Η απώλεια σε κατάσταση σύνδεσης (φορτίο) συμβαίνει όταν το ρεύμα της ορθής τιμής διαρρέει τις συνενώσεις υπό φορτίο. Ανιχνεύεται μέσω δοκιμών σύνδεσης (εφαρμογή χαμηλής τάσης στην πρωτογενή, μέτρηση του ρεύματος της ορθής τιμής στη δευτερεύουσα, παραγνώριση της απώλειας του πυρήνα), προσεγγίζει την απώλεια χαλκού. Αυτή η απώλεια επιμένει με το φορτίο, περιοριζόμενη από συντελεστές φορτίου και απώλειες σύνδεσης της ορθής τιμής.

3. Σχεδίαση & Εφαρμογή Αυτόματου Μετατροπευτή Ρύθμισης Ποσότητας
3.1 Δομή Μετατροπευτή Ρύθμισης Ποσότητας

Ο επιλεγμένος μετατροπευτής διανομής D - Y χρησιμοποιεί διαφορετικές μορφές συνενώσεων για τη λειτουργία μεγάλης και μικρής ποσότητας: δέλτα (D) για μεγάλη ποσότητα, αστέρι (Y) για μικρή ποσότητα (επικαλούμενη μετατροπή δέλτα-αστέρι). Τα χαμηλότητα συνενώσεις συνδυάζουν συνενώσεις 27% - στροφής και 73% - στροφής, με την τελευταία να έχει διατομή ~1/2 της πρώτης.

3.2 Αυτόματη Ρύθμιση Ποσότητας

Οι αυτόματοι μετατροπευτές ρύθμισης ποσότητας υπό φορτίο εξαρτώνται από αυτόματα μόντουλα ελέγχου: συλλογή δεδομένων, αποθήκευση, μετατροπευτές, ανθρώπινη-μηχανική αλληλεπίδραση, εφοδιασμός ενέργειας και κύκλους I/O. Οι μετατροπευτές τάσης/ρεύματος συλλέγουν σήματα· οι αναλογικοί κύκλοι με μικροεπεξεργαστές τα επεξεργάζονται. Τα επεξεργασμένα δεδομένα αποθηκεύονται σε μνήμη για εξωτερικές διεπαφές ή μελλοντικές ανταλλαγές. Η Σχήμα 1 δείχνει τη σύνθεση του αυτόματου συστήματος ελέγχου.

3.3 Διαδικασία Έλεγχου του Αυτόματου Συστήματος Ελέγχου

Το αναλογικό ρεύμα του μετατροπευτή ρύθμισης ποσότητας και η τάση της δευτερεύουσας πλευράς συλλέγονται από τον ελεγκτή ρύθμισης ποσότητας υπό φορτίο. Σε συνδυασμό με την ποσότητα κατάστασης του διακόπτη ρύθμισης ποσότητας, μπορεί να εφαρμοστεί αριθμητική κρίση με βάση τα χαρακτηριστικά λειτουργίας και τους λειτουργικούς παράμετρους του ελεγχόμενου αντικειμένου. Στη συνέχεια, αποφασίζεται αν ικανοποιούνται οι συνθήκες για την εκτέλεση της εργασίας με βάση τις πραγματικές συνθήκες ελέγχου.

Εάν οι συνθήκες ικανοποιούνται και απαιτείται προσαρμογή της ποσότητας του διανεμητικού μετατροπευτή, το πρόγραμμα θα μεταβεί στο μόντουλ εργασίας για προσαρμογή της ποσότητας του μετατροπευτή. Μετά την ολοκλήρωση της εργασίας προσαρμογής της ποσότητας, θα εισέλθει σε άλλα μόντουλ βοηθητικών λειτουργιών. Εάν οι συνθήκες για την εργασία δεν ικανοποιούνται, ή δεν υπάρχει άμεση ανάγκη προσαρμογής της ποσότητας του μετατροπευτή, το πρόγραμμα θα εισέλθει άμεσα σε άλλα μόντουλ βοηθητικών λειτουργιών. Η Σχήμα 2 δείχνει το διάγραμμα ροής του αυτόματου συστήματος ελέγχου.

3.4 Σκληρολογική Δομή του Αυτόματου Συστήματος Ελέγχου Ρύθμισης Ποσότητας υπό Φορτίο

Η σκληρολογική δομή του αυτόματου συστήματος ελέγχου ρύθμισης ποσότητας υπό φορτίο αποτελείται κυρίως από μονάδα συλλογής σημάτων, μονάδα επικοινωνίας δεδομένων, μονάδα εισόδου, μονάδα εξόδου, σύστημα πίνακα ελέγχου, κρυστάλλινος συχνοτόκος ενέργειας και ρολόγιο.

Το αυτόματο σύστημα ρύθμισης ποσότητας υπό φορτίο έχει υψηλή αντοχή σε παρεμβολές και αξιοπιστία σκληρολογικών, κυρίως επειδή επιλέγονται βιομηχανικοί κιτρινοί χίπς για όλα τα συστατικά. Επιπλέον, η ηλεκτρομαγνητική συμβατότητα των συστατικών και των κυκλώματων λαμβάνεται υπόψη κατά τη σχεδίαση των κυκλώματων. Αυτό εξασφαλίζει ότι το αυτόματο σύστημα ρύθμισης ποσότητας υπό φορτίο έχει υψηλό επίπεδο λειτουργικής αξιοπιστίας και ηλεκτρικής ασφάλειας, και μπορεί να ικανοποιήσει τις απαιτήσεις χρήσης ακόμη και σε αυστηρά ηλεκτρικά περιβάλλοντα.

4. Συμπέρασμα

Στα διανεμητικά δίκτυα, η ευρεία χρήση μεγάλου αριθμού διανεμητικών μετατροπευτών σημαίνει ότι οι τρέχουσες απώλειες σε αυτούς τους μετατροπευτές αντιπροσωπεύουν μεγάλο ποσοστό των συνολικών απωλειών στο διανεμητικό δίκτυο. Τα αγροτικά ηλεκτρικά φορτία είναι περιορισμένα από ανεπιθύμητες συνθήκες, όπως τις εποχικές αλλαγές, την σύντομη ετήσια περίοδο εκμετάλλευσης και τη συχνή εμφάνιση καταστάσεων χωρίς φορτίο ή με ελαφρύ φορτίο. Ως αποτέλεσμα, η κατάσταση στην οποία το ποσοστό φορτίου των μετατροπευτών παραμένει εντός λογικού εύρους λειτουργίας είναι σχετικά σπάνια.

Οι μετατροπευτές ρύθμισης ποσότητας μπορούν να προσαρμοστούν σύμφωνα με τις κυμαίνονταις φορτίων και την κατάσταση του διακόπτη ρύθμισης ποσότητας. Αλλάζοντας την μορφή σύνδεσης των συνενώσεων των μετατροπευτών, δίνουν στους μετατροπευτές την ιδιότητα προσαρμοστικής ποσότητας. Συνεπώς, η λογική εγκατάσταση μετατροπευτών ρύθμισης ποσότητας σε αγροτικές περιοχές με μεγάλα φορτία και συχνές κυμαίνονταις τάσης έχει σχετικά ορατά αποτελέσματα στην εξοικονόμηση ενέργειας και τον έλεγχο των απωλειών στο κύκλωμα.

Με τη συνεχή ανάπτυξη και πρόοδο των τεχνολογιών χρήσης ηλεκτρικής ενέργειας, οι βελτιώσεις λειτουργιών των αυτόματων μετατροπευτών ρύθμισης ποσότητας υπό φορτίο γίνονται ολοένα και πιο τέλειες. Πιστεύεται ότι οι αυτόματοι μετατροπευτές ειδικής ρύθμισης ποσότητας θα επιτύχουν νέες προόδους στην κατεύθυνση της εξοικονόμησης ενέργειας και της μείωσης των απωλειών στα μελλοντικά διανεμητικά δίκτυα.