Kompleks Həllər Podstansiya Qadimələri üçün: İşləmə Prinsiplərdən Gelecek Trandlara Kadar

1. Adım voltaj regülatorlarının işleyiş prinsipi ve teknolojik evrimi

Adım Voltaj Regülatörü (SVR) modern alt istasyonlarda voltaj kontrolünün temel cihazı olup, taraflar değiştirme mekanizması aracılığıyla hassas voltaj istikrarını sağlar. Temel prensipi, voltaj sapması algılandığında, bir motor tahrikli sistem tarafları değiştirerek sarım bobinlerinin nispetini ayarlamaktır. Tipik SVR'ler, ANSI C84.1 standartına uygun olarak, ​±10% voltaj kontrolünü 0.625% veya 1.25% adım artımları ile sağlar.

1.1 Adım adımlı düzenleme mekanizması

• Taraflar Değiştirme Sistemi: Motor tahrikli mekanik anahtarlar ve katı hal elektronik anahtarların birleşiminden oluşur. Geçiş dirençleri kullanarak dolaşım akımını sınırlayan "önce bağlan sonra kes" prensibini uygular. Anahtarlamalar 15-30 ms içinde tamamlanır, hassas ekipman için voltaj düşüşlerini önler.
• Mikroişlemci Kontrol Ünitesi: Gerçek zamanlı voltaj örnekleme (≥100 örneklek/saniye) için 32-bit RISC işlemcilerle donatılmıştır. DSP tabanlı FFT analizi ile temel ve harmonik bileşenleri ayırarak ±0.5% ölçüm doğruluğunu sağlar.

1.2 Modern Dijital Kontrol Teknolojileri
Entegre çok fonksiyonlu kontrol modülleri karmaşık senaryo optimizasyonunu sağlar:

• Otomatik Voltaj Azaltma (VFR): Sistem aşırı yüklenmesi sırasında çıkış voltajını azaltarak kayıpları 4-8% oranında düşürür. Formül: Eff. VSET = VSET × (1 - %R), burada %R (genellikle 2-8%) azaltma oranını tanımlar. Örneğin, 122V sistemde 4.9% azaltma 116V çıkış verir.
• Voltaj Sınırlama: İşlem sınırlarını (örneğin, ±5% Un) belirler. Voltaj ihlalleri sırasında otomatik müdahale eder, yerel/uzak operatörler veya SCADA tarafından geçersiz kılınabilir.
• Hata Dayanıklılığı: Hatalar (örneğin, voltaj 70% Un'a düşer) sırasında temel düzenlemeyi sürdürür. EEPROM depolaması, hata sonrası en az 72 saat boyunca kritik parametreleri korur.

2. Alt İstasyon Sistemi Entegrasyon Çözümleri

2.1 Trafo Taraflar Kontrolü & Paralel Tazmin
Voltaj düzenleme, birden fazla cihazın koordineli kontrolünü gerektirir:

• Yük Altında Taraflar Değiştirici (OLTC): ±10% aralığındaki birincil düzenleyici. Modern OLTC'ler, gerçek zamanlı veri aktarımı için SCADA'ya ±0.5% doğrulukta elektronik pozisyon sensörleri kullanır.
• Kondansatör Bankaları: Reaktif güç talebine göre otomatik olarak anahtarlılır. Tipik yapılandırmalar: 4-8 grup, trafo kapasitesinin 5-15% (örneğin, 33kV sistemler için 2-6 Mvar). Kontrol stratejileri, voltaj sapmasını ve güç faktörünü (hedef: 0.95-1.0) dengelemek zorundadır, aşırı tazmini önlemek için.

2.2 Hat Düşümü Tazmin Teknolojileri
Uzun mesafe besleyiciler dağıtılmış düzenleme stratejilerini kullanır:

• Seri Tazmin: 10-33kV hava hatlarında hat reaktansının 40-70% ini tazmin etmek için seri kondansatörler monte edilir. Örnek: 15 km orta noktada 2000μF kondansatör, bitiş voltajını 4-8% artırır, MOV sertlik frenleri ile korunur.
• Hat Voltaj Regülatörleri (SVR): Alt istasyonlardan 5-8 km uzaklıktaki yerleştirilir. Kapasite: 500-1500 kVA, aralık ±10%. Yerelleştirilmiş otomasyon için Besleyici Uç Birimleri (FTU) ile entegre, iletişim bağımlılığını azaltır.

2.3 Ekipman Yapılandırması

3. Gelişmiş Kontrol Stratejileri

3.1 Geleneksel Dokuz Bölgesel Kontrol & Geliştirmeler
Voltaj-reaktif güç düzlemi, önceden tanımlanmış eylemleri tetiklemek üzere 9 bölgeye bölünmüştür:

• Bölge Mantığı: Sınır değerleri voltaj limitleri (örneğin, ±3% Un) ve reaktif limitler (örneğin, ±10% Qn) ile belirlenir. Örnek: Bölge 1 (düşük voltaj) voltajı artırır.
• Sınırlamalar: Sınır salınımları cihaz eylemlerine neden olur (örneğin, Bölge 5'te kondansatör anahtarlama), ve çoklu kısıtlamalı birleştirme (örneğin, voltaj ihlali + reaktif eksikliği) ile başa çıkamaz.

3.2 Bulanık Kontrol & Dinamik Bölgelendirme
Modern sistemler bu sınırlamaları aşmak için bulanık mantığı kullanır:

• Bulanıklaştırma: Voltaj sapması (ΔU) ve reaktif sapma (ΔQ) bulanık değişkenler olarak tanımlanır (örneğin, Negatif Büyük ile Pozitif Büyük arasında), trapez üyelik fonksiyonları ile.
• Kural Tabanı: 81 bulanık kural, örneğin:
• Eğer ΔU Negatif Büyük VE ΔQ Sıfır İSE Voltajı Artır.
• Dinamik Ayar: Ağırlıkta yükler esnasında voltaj ölüm bölgelerini genişletir (±1.5%→±3%), cihaz eylemlerini 40-60% oranında azaltır.

3.3 Çok Amaçlı Optimizasyon
Dağıtık enerji entegrasyonu senaryoları için:

• Amaç Fonksiyonu:
  Min[Ploss + λ1·(Uref - Umeas)² + λ2·(Qbalance) + λ3·(Tap_change)]
  (λ: ağırlık katsayıları; Tap_change: taraflar değiştirme maliyeti)
• Kısıtlamalar:
1. Voltaj güvenliği: Umin ≤ Ui ≤ Umax
2. Cihaz kapasitesi: |Qc| ≤ Qcmax
3. Günlük taraflar değiştirme: ∑|Tap_change| ≤ 8
• Algoritma: 50 parçacık ile geliştirilmiş PSO optimizasyonu <3s'de yakınsar, gerçek zamanlı gereklilikleri karşılar.

4. İletişim & Otomasyon Destek Sistemleri

4.1 IEC 61850 İletişim Mimaris

• GOOSE Mesajlaşma: İstasyonlar arası komutları <10ms gecikme ile destekler. Koordineli voltaj kontrolü sağlar (örneğin, alt istasyonlar ana istasyon komutlarına 100ms içinde yanıt verir).
• Bilgi Modelleme: Mantıksal düğümleri (örneğin, ATCC taraflar kontrolü, CPOW kondansatörler) tanımlar, her biri 30+ veri objesi (örneğin, TapPos, VoltMag) ile plug-and-play entegrasyonu sağlar.

4.2 SCADA Sistemi Entegrasyonu

• Veri Toplama: RTU'lar (gerçek zamanlı birimler) kritik verileri (voltaj, akım, taraflar pozisyonu) her 2 saniyede örnekleme yapar, voltaj verisi iletimini önceliklendirir.
• Kontrol Fonksiyonları:
1. Uzaktan parametre ayarlaması (örneğin, VSET, %R).
2. Seamless otomatik/el manuel mod geçişi.
3. Cihaz hataları esnasında otomatik işlem kilidi.
• Görselleştirme: Dinamik tek çizgili diyagramlar (voltaj ihlalleri kırmızı renkte vurgulanır), trend eğrileri ve sesli uyarılar.

4.3 Ana İletişim Protokolleri

5. Performans Optimizasyonu & Doğrulama

5.1 Voltaj Optimizasyonu (VO) Protokol Uygulaması
ABD Enerji Derneği'nin üç katmanlı yaklaşımı:

1. Sabit Voltaj Azaltma (VFR): Tam zamanlı 2-3% azaltma (örneğin, 122V→119V). Sabit yükler için uygun. Yıllık tasarruf: 1.5-2.5%, ancak motor başlatma sorunları riski taşır.
2. Hat Düşümü Tazmin (LDC): Yük akımına dayalı dinamik voltaj ayarlaması.
3. Otomatik Voltaj Geri Bildirim (AVFC): 3-5 uzaktan sensör/feeder ile kapalı döngü kontrolü. 30s döngüler ile PID algoritması.

5.2 Performans Nicelendirmesi

• Veri Toplama: 0.2S sınıfı güç analizörleri voltaj, THD ve güç parametrelerini (1s aralıklar, 7 gün süre) kaydeder.
• Enerji Tasarrufu Hesaplaması: Regresyon analizi sıcaklık etkilerini hariç tutar.
• Ana Metrikler:
• Voltaj uyumluluk oranı: >99.5%
• Günlük cihaz eylemleri: <4
• Hat kaybı azaltma: 3-8%
• Kondansatör anahtarlama ömrü: >100,000 döngü.

5.3 Optimizasyon Teknikleri Karşılaştırması