Kompakt Çözüm Trafostasyon Adım Gerilim Düzenleyicileri için: Çalışma İlkelerinden Gelecek Trendlere Kadar

1. Adım Gerilim Düzenleyicilerinin Çalışma Prensibi ve Teknolojik Evrimi

Adım Gerilim Düzenleyici (SVR) modern trafo merkezlerinde gerilim düzenleme için temel bir cihazdır, taraflar değiştirme mekanizması aracılığıyla hassas gerilim istikrarını sağlar. Temel prensipi, ​transformer oranı ayarı​ üzerine dayanır: gerilim sapması tespit edildiğinde, bir motorla sürüklenen sistem tarafları değiştirerek sarım tur sayısını ayarlar ve çıkış gerilimini düzenler. Tipik SVR'ler, ​±10% gerilim düzenleme​ ile ​0.625% veya 1.25%​ adım artımları sağlar, bu da ANSI C84.1 standardına uygun gerilim dalgalanmalarını içerir.

1.1 Adım Adım Düzenleme Mekanizması

• Taraflar Değiştirme Sistemi: Motorla sürüklenen mekanik anahtarlardan ve katı hal elektronik anahtarlardan oluşur. Dolaşım akımı sınırlamak için geçiş dirençleriyle birlikte "önce bağlan sonra kes" prensibini kullanır, bu da sürekli enerji sağlayışı sağlar. Anahtarlamalar ​15–30 ms​ içinde tamamlanır, hassas ekipmanlar için gerilim düşüşünü önler.
• Mikroişlemci Kontrol Ünitesi: Gerçek zamanlı gerilim örnekleme (≥100 örneklek/saniye) için ​32-bit RISC işlemcileri​ ile donatılmıştır. ​DSP tabanlı FFT analizi​ ile temel ve harmonik bileşenleri ayırarak ​±0.5%​ ölçüm doğruluğu sağlar.

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

• Otomatik Gerilim Azaltma (VFR): Sistem aşınması sırasında çıkış gerilimini azaltarak kayıpları ​4–8%​ oranında düşürür. Formül: Eff. VSET = VSET × (1 - %R), burada %R (genellikle 2–8%) azaltma oranını tanımlar. Örneğin, 122V sisteminde 4.9% azaltma, 116V çıkışı verir.
• Gerilim Sınırlama: İşletimsel sınırlar (örneğin, ​±5% Un) belirler. Gerilim ihlalleri sırasında otomatik müdahale eder, yerel/uzaktan operatörler veya SCADA tarafından geçersiz kılınabilir.
• Hata Atlatma: Hatalar sırasında (örneğin, gerilim 70% Un'a düşerken) temel düzenleme korunur. ​EEPROM depolama​, güç kesintisinden sonraki en az 72 saat boyunca kritik parametreleri korur.

2. Trafo Merkezi Sistemi Entegrasyon Çözümleri

2.1 Trafo Taraflar Kontrolü ve Paralel Tazminat
Gerilim düzenleme, birden fazla cihazın koordineli kontrolünü gerektirir:

• Yük Altında Taraflar Değiştirici (OLTC): ​±10% aralığı​ ile birincil düzenleyici. Modern OLTC'ler, gerçek zamanlı veriyi SCADA'ya iletmek için ​±0.5% doğrulukta​ elektronik pozisyon sensörleri kullanır.
• Kondansatör Bankaları: Reaktif güç talebine göre otomatik olarak değiştirilir. Tipik yapılandırmalar: ​4–8 grup, trafo kapasitesinin ​5–15%​ (örneğin, 33kV sistemlerde ​2–6 Mvar). Kontrol stratejileri, gerilim sapmasını ve güç faktörünü (hedef: 0.95–1.0) dengeler, aşırı tazminatı önlemek için.

2.2 Hat Düşümü Tazminat Teknolojileri
Uzun mesafe beslemeleri dağıtılmış düzenleme stratejileri kullanır:

• Seri Tazminat: 10–33kV hava yolu hatları üzerinde ​seri kondansatörler​ kurulur, hat reaktansının ​40–70%​ tazminatı sağlar. Örneğin, 15 km orta noktada ​2000μF kondansatör​, uç gerilimi ​4–8%​ artırır, ​MOV hafif alıcılar​ ile korunur.
• Hat Gerilim Düzenleyicileri (SVR'ler): Substansiyonlardan ​5–8 km​ uzaklıktadır. Kapasite: ​500–1500 kVA, aralık ​±10%. Yerelleştirilmiş otomasyon için ​Hat Uç Birimleri (FTU'lar)​ ile entegre edilir, iletişim bağımlılığını azaltır.

2.3 Ekipman Yapılandırması

3. Gelişmiş Kontrol Stratejileri

3.1 Geleneksel Dokuz Bölgesel Kontrol ve İyileştirmeleri
Gerilim-reaktif güç düzlemi, önceden belirlenmiş eylemleri tetiklemek için ​9 bölgeye​ bölünmüştür:

• Bölge Mantığı: Gerilim sınırları (örneğin, ​±3% Un) ve reaktif sınırlar (örneğin, ​±10% Qn) ile belirlenir. Örneğin, Bölge 1 (düşük gerilim) gerilim artışını tetikler.
• Sınırlamalar: Sınır salınımları cihaz eylemlerini sıklaştırır (örneğin, Bölge 5'te kondansatör anahtarlaması), çoklu kısıtlamayı yönetemez (örneğin, gerilim ihlali + reaktif eksiklik).

3.2 Bulanık Kontrol ve Dinamik Bölgeleme
Modern sistemler, sınırlamaları aşmak için bulanık mantığı kullanır:

• Bulanıklaştırma: Gerilim sapması (ΔU) ve reaktif sapma (ΔQ) bulanık değişkenler olarak tanımlanır (örneğin, Negatif Büyük ile Pozitif Büyük arasında), trapez üyelik fonksiyonlarıyla.
• Kural Tabanı: ​81 bulanık kural​, doğrusal olmayan eşleme sağlar, örneğin:
• Eğer ΔU Negatif Büyük VE ΔQ Sıfır İSE Gerilimi Arttır.
• Dinamik Ayar: Ağır yükler altında gerilim ölü bölgelerini genişletir (±1.5%→±3%), cihaz eylemlerini ​40–60%​ azaltır.

3.3 Çok Amaçlı Optimizasyon
Dağıtık enerji entegrasyon 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. Gerilim güvenliği: Umin ≤ Ui ≤ Umax
2. Cihaz kapasitesi: |Qc| ≤ Qcmax
3. Günlük taraflar işlemleri: ∑|Tap_change| ≤ 8
• Algoritma: 50 parçacık ile geliştirilmiş ​PSO optimizasyonu​, ​<3s​ içinde yakınsar, gerçek zamanlı gereklilikleri karşılar.

4. İletişim ve Otomasyon Destek Sistemleri

4.1 IEC 61850 İletişim Mimaris