Ano ang mga aspeto ng disenyo at aplikasyon ng 10KV feeder automatic voltage regulator?

Matapos ang proyekto ng pag-renovate ng rural na grid ng kuryente, nakita ang malaking pagpapabuti sa rural na distribution network. Gayunpaman, dahil sa mga limitasyon tulad ng terreno, kalikasan, at sukat ng puhunan, ang layout ay hindi optimal. Bilang resulta, ang radius ng suplay ng kuryente ng ilang 10 kV transmission lines ay lumampas sa masusing saklaw. Dahil sa pagbabago ng panahon at araw at gabi, may malaking fluctuation sa voltage, nagdudulot ng mga isyu tulad ng sub-standard na kalidad ng kuryente at relatibong mataas na line losses, na seryosong nakakaapekto sa buhay at produksyon ng mga magsasaka. Kaya't ang papel na ito ay disenyo ng bagong uri ng device para sa pag-ayos ng voltage: ang feeder automatic voltage regulator.

1 Paggana ng Voltage Regulator

Ang automatic voltage regulator ay isang device na awtomatikong sumusunod sa mga pagbabago sa input voltage upang matiyak ang stable na output voltage. Ito ay maaaring malawakang gamitin sa 6 kV, 10 kV, at 35 kV power supply systems, at maaaring awtomatikong ayusin ang input voltage sa loob ng 20% na saklaw. Ang pag-install ng device sa 1/2 o 2/3 ng layo mula sa simula ng linya ay makakatiyak ng kalidad ng voltage ng linya.

Para sa mga substation kung saan ang pangunahing transformer ay walang on-load voltage regulation capability, maaari ring i-install ang automatic voltage regulator sa gawing outgoing line side ng pangunahing transformer ng substation upang makamit ang on-load voltage regulation. May ilang taps sa secondary side ng transformer. Sa pamamagitan ng paggamit ng single-chip microcomputer upang kontrolin ang pagsala-sala ng thyristors, ibinibigay ang iba't ibang antas ng voltage regulation, kaya't natutugunan ang layunin ng feeder voltage regulation.

2 Pag-setup ng Tap-changing Action Voltage ng Voltage Regulator

Ang feeder voltage regulator ay maaaring ayusin ang mga taps batay sa iba't ibang kondisyon ng load at baguhin ang ratio ng transformasyon batay sa voltage ng linya upang makamit ang voltage regulation. Mayroon itong 7 taps at 30% na voltage regulation range, na nagbibigay nito ng mahusay na tugon sa mga pangangailangan ng rural voltage regulation.

2.1 Prinsipyong Pag-setup ng Tap-changing Voltage ng Voltage Regulator

Dahil sa mga pagbabago ng load, magbabago ang voltage sa dulo ng linya. Para sa iba't ibang voltage drops, kinakailangang ayusin ang settings ng tap ng voltage regulator. Nilalarawan ng Figure 1 ang tipikal na rural transmission power grid. Dito, ang haba ng linya ay itinakda bilang L km, at ang lakas sa dulo ng linya ay itinakda bilang S = P + jQ MVA.

Mga requirement para sa gear shifting: Siguruhin na ang voltage sa dulo ng linya ay magbabago sa loob ng 7% na saklaw; sa pangkalahatan, hindi pinapayagan ang gear skipping; ang bilang ng gear shifts ay dapat na kaunti.

Ipagpalagay na ang transformation ratio ay K, ang voltage sa simula ng linya ay U₀, ang voltage sa dulo ng linya ay U₁, ang input voltage ng voltage regulator ay U_in, at ang output voltage ay U_out, na may U_out=KU_in.

Ayon sa modelo, ang sumusunod na ekwasyon ay totoo:U₁=U_out−ΔU_1.

Kung saan Δ U₁ ang voltage drop mula sa installation point ng voltage regulator hanggang sa dulo ng linya, at x ang layo mula sa installation point ng voltage regulator hanggang sa simula ng linya. Sumusunod:

(U₀ - U_in) ang voltage drop mula sa simula ng linya hanggang sa installation point.α = U₀/U_out ang ratio ng voltage level ng linya bago at pagkatapos ng installation point ng voltage regulator. Ilagay (L−x)/x=K₁, at substituting it in, we get:

Sa gitna, ang voltage U₁ sa dulo ng linya kailangan sumunod sa constraint condition 9.7 < U₁ < 10.7. Ilagay ito sa itaas na formula, ang saklaw ng U_in sa kondisyon na K ay alam, maaaring makamit. Ngunit, dahil sa pagkakaroon ng U₀/U_out, kinakailangan ang solusyon ng quadratic equation ng isang variable, at magkakaroon ng problema ng spurious roots. Simplify ito ang papel.

Para sa pag-analisa ng &alpha;=U₀/ U_out, U_out at U₁ may parehong pagtaas o pagbaba. U₀ ay constant, kaya &alpha;=U₀/ U_out, U_out ay inversely proportional sa U₁. Maaari rin itong ma-analisa na kapag U₁ = 9.3, &alpha;&asymp;1; at kapag U₁=10.7, &alpha; ay kaunti lang na mas mababa sa 1. Kaya, ang constraint equation ay maaaring isulat bilang:

Ito ay:

2.2 Halimbawa ng Pag-setup

Talakayin sa Formula (5), sa katotohanan, ang setting ng gear-shifting action ay may kaugnayan lamang sa input voltage U_in ng voltage regulator at ang ratio K_t ng layo mula sa installation point ng voltage regulator hanggang sa haba ng linya. Walang kailangan na sukatin ang aktwal na load sa dulo ng linya, na lubhang nag-simplify ng hirap ng aktwal na engineering.

Isa sa halimbawa ng aktwal na transmission line. Gamitin pa rin ang modelo na ipinakita sa Figure 1. Ang haba ng transmission line ay 20 km. Karaniwan ang voltage regulator ay i-install sa gitna ng linya. Dito, ang layo mula sa simula ng linya ay itinakda bilang x = 9, km, at K_t = 11/9. Ilagay sa Formula (5), at makakamit:

Para sa tiyak na gear position, ang input voltage range na sumasapat sa kalidad ng electric energy sa dulo ay may upper at lower limits, na ang mga ito ang operating voltages (shift voltages) para sa gear na iyon. Bawat gear ay may kanyang corresponding na operating voltage, at ang relasyon na ito ay maaaring mas ma-intuitively makita sa number axis.

Sa kanila, ang Gear 1 ay hindi ginagamit dahil sa normal na kondisyon, ang input voltage ay hindi lilitis sa upper limit ng gear na ito. Ang Gear 1 ay maaaring gamitin bilang espesyal na operasyon, tulad ng fault-tolerant operation sa single-phase ground short circuit. Ang sumusunod ay naglalarawan ng switching conditions kapag ang gear ay umabot sa action voltage:

Dapat tandaan na kapag down-shifting mula sa gear 4, direktang bababa sa gear 2. Ito ay dahil ang lower action limits ng gear 3 at gear 4 ay malapit. Kung malaki ang pagbabago ng voltage, pagkatapos bumaba mula sa gear 4 sa gear 3, maaaring kailangan agad bumaba sa gear 2, na nagdudulot ng dagdag na numero ng aksyon. Kaya, upang bawasan ang bilang ng aksyon, pinapayagan ang cross-gear shifting.

3 Disenyo ng Gear-shifting Controller

Ngayon, ang karaniwang ginagamit na gear-shifting method ay ang paggamit ng motor upang gumalaw ang gear switch blade. Gayunpaman, kung paano siguraduhin ang mabilis at wastong pag-ikot ng motor ay palaging isang problema. Upang makamit ang mas mahusay na kontrol, ang papel na ito ay gumagamit ng thyristor control system.

3.1 Thyristor Control Principle

Ang thyristors ay maaaring gamitin upang kontrolin ang high-power circuits gamit ang weak currents. Ang feeder voltage regulator ay gumagamit ng 7 pairs ng bidirectional thyristors upang kontrolin ang gears, tulad ng ipinakita sa Figure 2. Bawat pair ng thyristors ay konektado sa iba't ibang windings ng transformer, kaya't tumutugon sa iba't ibang transformation ratios.

3.2 Disenyo ng Single-chip Microcomputer Gear-shifting Controller

Ang kontrol ng bidirectional thyristors ay nangangailangan lamang ng voltage driving mula sa TTL gate circuits at maaaring direkta na konektado sa output port ng single-chip microcomputer. Upang makatipid sa output ports, ginagamit lamang ang 3 ports, at isang external 3-to-8 decoder na konektado upang drive ang kontrol ng 7 gear positions, tulad ng ipinakita sa Figure 3.

4 Disenyo ng Intelligent Control System

Para sa voltage regulator na may control chip, ang may automatic voltage regulation function lamang ay hindi sapat, at hindi rin ito ganap na nagpapakita ng performance ng single-chip microcomputer. Ang buong control system, tulad ng ipinakita sa Figure 4, ay kasama rin ang keyboard input, display circuit, wireless communication, external clock, external storage, at fault protection.

Ang keyboard input ay nagbibigay-daan sa pag-adjust ng program, ang wireless communication ay nagbibigay ng real-time monitoring ng operasyon ng voltage regulator. Ang external clock ay sigurado sa time recording habang walang lakas ang single-chip microcomputer. Ang external storage ay ligtas na naka-store ng malaking sistema ng datos ng operasyon para sa hinaharap na pag-aaral. Ang fault protection ay nagpapasok ng special operation mode sa single-chip microcomputer sa abnormal na kondisyon upang matugunan ang mga task ng power transmission, protektado ito mula sa pinsala sa mga fault, at nakikipagtulungan sa relay protection devices upang maprotektahan ang transmission lines.

5 Conclusion

Sa pamamagitan ng pagbuo ng transmission line model at load flow calculations, natukoy ang setting rules para sa gear action voltage ng voltage regulator. Para sa tap control ng transformer, ang traditional na mechanical control ay inalis at pinapalitan ng mas convenient at mas mabilis na thyristor control, na may simple na disenyo at mahusay na kontrol effect. Ang feeder automatic voltage regulator ay may malawak na voltage regulation range, na epektibong nagbibigay-daan sa kalidad ng voltage ng transmission lines.