حل محول الجهد: مراقبة الاستجابة العابرة لمحطات الطاقة المتجددة

Ⅰ. الخلفية والمشكلات​
تواجه محطات الطاقة المتجددة (الطاقة الشمسية/الرياح) عمليات عابرة معقدة بسبب الاستخدام الواسع للأجهزة الإلكترونية للطاقة، بما في ذلك: التوافقيات الناتجة عن إيقاف المحول، الرنين العريض النطاق، وتشويش المكونات المباشرة. محدودية نطاق التردد والاستجابة السريعة وقدرة مقاومة التشبع لـ PTs/CTs التقليدية تجعلها غير قادرة على التقاط الموجات الشكلية للجهد العابر بدقة. مما يؤدي إلى تشغيل خاطئ للحماية، صعوبة في تحديد موقع الأعطال، وتقليل عمر الأجهزة.

​Ⅱ. حل مراقبة الاستجابة العابرة لمحطات الطاقة المتجددة​
تم تصميم هذا الحل خصيصًا للعمليات العابرة في محطات الطاقة المتجددة، مع قدرته الأساسية على قياس الجهد بدقة عالية وبنطاق عريض من الدائرة المباشرة إلى 5 كيلو هرتز.

• ​التركيز التقني: القدرة على القياس بعرض نطاق عريض (من الدائرة المباشرة إلى 5 كيلو هرتز)​​
  يكسر الحدود التقليدية لنطاق التردد للمحولات، ويشمل الإشارات العابرة الرئيسية مثل التذبذب تحت المتزامن (SSO)، التوافقيات ذات التردد العالي، الرنين ذو التردد العالي، والتوازن البطيء للمكونات المباشرة.
• ​التقنيات الرئيسية​
  دمج القسم المقاوم الكهربائي + ملف روجوفسكي:​​
   • القسم المقاوم الكهربائي: يوفر قياس الجهد بدقة عالية وبنطاق عريض (10 هرتز-5 كيلو هرتز) مع استجابة سريعة للتغيرات العابرة وقدرة قوية على مقاومة التشويش.
   • ملف روجوفسكي: يقوم بقياس معدل التغيير الحالي ذات التردد العالي (di/dt). يتم دمج الإشارات المكملة لإنشاء إشارة جهد عريضة النطاق كاملة، مما يمتد نطاق التردد الفعال إلى 5 كيلو هرتز ويتجاوز حدود المستشعر الواحد.
   ​دائرة التعويض للفاز عند التردد المنخفض 0.5 هرتز:​​
  للأنظمة ذات التذبذبات تحت المتزامنة ذات الترددات المنخفضة جدًا (مثل <1 هرتز)، يستخدم خوارزميات تعويض متخصصة ودوائر أنالوجية ذات ضوضاء منخفضة للحفاظ على خطأ الفاز أقل من 0.1 درجة عند 0.5 هرتز، مما يضمن أصالة الفاز ودقة السعة للمكونات تحت المتزامنة.
  تصميم مقاوم للتشبع بالمكونات المباشرة (120% من التوازن المباشر):​​
  يستعمل نوى مغناطيسية من البلورات النانوية ذات قيمة Bsat عالية مع تقنية التعويض النشطة. يمكنه تحمل التوازن المباشر المستمر حتى 120% من الجهد المقنن دون التشبع، مما يمنع تشويه القياس الناجم عن المكونات المباشرة من أعطال المحول أو عدم تناظر الشبكة.
• ​مواصفات الأداء الديناميكي​
  وقت الاستجابة للخطوة: <20 ميكرو ثانية – يضمن التقاط سريع للجهد الزائد اللحظي الناتج عن العمليات التبديلية (مثل إيقاف IGBT).
  دقة قياس التوافقيات: حتى التوافقي رقم 51 (2500 هرتز @ 50 هرتز) – دقة THD ±0.5% – تلبي متطلبات تقييم جودة الطاقة بدقة وتحليل الرنين.
  دقة تسجيل الجهد الزائد العابر: 10 ميكرو ثانية/نقطة (مكافئ لعينة بمعدل 100 ألف نقطة في الثانية) – توفر تسجيل موجات شكلية عالية الدقة للأحداث العابرة على مستوى الميلي ثانية (مثل الصواعق، الأعطال الأرضية).
• ​سيناريوهات التطبيق​
  مراقبة الجهد الزائد عند إيقاف المحول الضوئي: يقيس بدقة ارتفاعات الجهد خلال إيقاف IGBT (dv/dt >10 كيلو فولت/ميكرو ثانية)، يحدد مصدر الجهد الزائد المُعكس، ويحسن معلمات المكثف المقاوم ومخطط الكابلات.
  تحليل الرنين في خطوط تجميع مزرعة الرياح: يلتقط الرنين العريض النطاق (مثل 2-5 كيلو هرتز) الناتج عن التفاعلات بين قدرة التوزيع الكهربائية للكابلات الطويلة وأجهزة SVG والمجموعات الكهربائية. يوفر طيف التوافقيات المميزة وخصائص التخفيض لتوجيه ضبط معلمات التخميد النشط.
  مراقبة التذبذبات تحت المتزامنة (SSO/SSR): يسجل بدقة تغيرات الفاز والسعة لجهد التذبذبات تحت المتزامنة ضمن نطاق 0.5-10 هرتز، مما يوفر بيانات أساسية لموقع مصدر التذبذبات واستراتيجيات القمع.
  تحليل التشغيل الخاطئ للحماية بسبب المكونات المباشرة: يوفر قياسات دقيقة للمكون الأساسي حتى تحت ظروف التوازن المباشر الكبير، مما يمنع الأحكام الخاطئة للأجهزة الحامية بسبب التشبع في المحول.