تحلیل فرآیندهای الکترومغناطیسی گذرا در خطوط انتقال فوق‌فشار قوی هنگام اتصال کوتاه دو فاز

نویسندگان: ۱. توماش پرزینسکی، ۲. ویتالی لئونیوک، ۳. رادوسلاو فیگورا

۱. دانشکده حمل و نقل، مهندسی برق و علوم کامپیوتر، دانشگاه فناوری و علوم انسانی رادوم
۲. دپارتمان سیستم‌های برقی، دانشگاه ملی کشاوری لویو

شناسه‌های ORCID:

1. 0000-0001-5105-5034
2. 0000-0003-2113-107X
3. 0000-0001-8048-5623

چکیده

این مقاله به توسعه یک مدل ریاضی (Mathematical Model) از بخشی از شبکه الکترونیکی فوق‌فشار قوی (Ultrahigh Voltage) می‌پردازد. این شبکه شامل یک خط انتقال طولانی با پارامترهای توزیع شده و یک بار سه‌فاز معادل اهمی-اندوکتیو است. در این تحقیق، فرآیندهای الکترومغناطیسی گذرا (Transient Electromagnetic Processes) مورد تحلیل قرار گرفته است. نتایج شبیه‌سازی این فرآیندها به صورت شکل‌های تحلیلی ارائه شده، و تمامی این نتایج به طور انحصاری با استفاده از روش‌های عددی (Numerical Methods) به دست آمده‌اند.

کلیدواژه‌ها

فرآیندهای الکترومغناطیسی گذرا، شرایط مرزی، اتصال کوتاه دو فاز، شبکه الکترونیکی.

۱. مقدمه

در طراحی شبکه‌های الکتریکی، ارزیابی وقوع حالت‌های اضطراری (Emergency Modes) امری حیاتی است. این وضعیت‌ها معمولاً با آسیب به عناصر شبکه همراهند و از این رو، باید مورد توجه قرار گیرند. خطرناک‌ترین و رایج‌ترین حالت اضطراری، حالت اتصال کوتاه (Short Circuit) می‌باشد. در این حالت، جریان‌های شدید اتصال کوتاه در عناصر شبکه جاری می‌شوند و اثراتی شامل حرارتی و الکترودینامیکی را ایجاد می‌کنند. علاوه بر این، این جریان‌های اتصال کوتاه با کاهش شدید ولتاژ (Voltage Sags) در شبکه همراهند. این جریان‌ها می‌توانند باعث گرمای بیش از حد در قطعات رسانا یا حتی ذوب شدن سیم‌ها شوند (دمای ممکن است به ۲۰,۰۰۰ درجه کلوین برسد). به همین دلیل، عرضه برق به مصرف‌کنندگان گاهی به صورت جزئی یا کلی قطع می‌شود. همچنین، این آسیب‌ها می‌توانند منجر به خسارات ناشی از قوس الکتریکی (Electric Arc) شوند که در زمان ایجاد اتصال کوتاه رخ می‌دهد و ممکن است بر اشیاء مجاور تاثیر بگذارد.

اتصال کوتاه‌ها نه تنها باعث کاهش ولتاژ در گره‌های شبکه می‌شوند، بلکه این کاهش می‌تواند اثرات منفی بر فرآیندهای فناورانه و ثبات سیستم قدرت بگذارد.

۱.۱. تحلیل پژوهش‌های اخیر

پژوهش‌های اخیر عمدتاً بر روی مدل‌های ریاضی جهت محاسبه فرآیندهای گذار الکترومغناطیسی تمرکز داشته‌اند [۱ تا ۵]. مدلی برای خطوط سه‌فاز در [۶] توسعه یافته که به ارزش‌گذاری اتصالات کوتاه دو فاز نیز پرداخته است.

مقاله [۷,۸] به مدل ریاضی یک خط انتقال اشاره دارد که بر مبنای روش‌های «عناصر از دست رفته» و «حالت فضایی خط» بنا شده است. این روش، رویکردی ساده و عملی برای مدل‌سازی خط انتقال سه‌فاز در حوزه زمان (Time Domain) ارائه می‌دهد، بدون اینکه به صراحت از تبدیل‌های معکوس استفاده کرده باشد. اعتبارسنجی رضایت‌بخش این نتایج با کمک مجموعه نرم‌افزاری EMTP-RV به نمایش درآمده است.

در [۹ تا ۱۱]، مدل ریاضی از خط انتقال قدرت با پارامترهای توزیع شده براساس معادلات خط طولانی مرتبه اول با شرایط مرزی ولتاژ و جریان مشخص در لبه‌های خط توسعه داده شده است.

در [۱۲]، کاربرد معادلات خط طولانی مرتبه اول برای بررسی فرآیندهای گذار در سیم زمین (Ground Wire) مورد تحلیل قرار گرفته است. شبیه‌سازی در حوزه فرکانس (Frequency Domain) انجام شده و سپس به زمان منتقل شده است.

مقاله [۱۳]، مدل ریاضی یک خط انتقال سه‌فاز قدرت به‌طور کامل ترانسپوز شده (Perfectly Transposed) را تشریح می‌کند. این مدل اجازه می‌دهد تا جریان‌ها و ولتاژهای فاز در طول خط به عنوان تابعی از مختصات زمان محاسبه شوند. در این مقاله، تحلیل نتایج شبیه‌سازی رایانه‌ای خط انتقال در حالت بارگذاری بدون بار (No-Load) ارائه شده است.

در [۱۴]، با بهره‌گیری از بسته نرم‌افزاری PSCAD، مدلی از خطوط انتقال قدرت سه‌فاز با پارامترهای توزیع شده معرفی شده است. این مدل جهت شبیه‌سازی فرآیندهای الکترومغناطیسی گذرا در حین سوئیچینگ (Switching)، اتصال کوتاه و دیگر عملیات خط مناسب است.

مقاله [۱۵] به مطالعه افزایش‌های ولتاژ (Overvoltages) در خطوط فوق‌فشار قوی پرداخته و در آن خط انتقال به صورت اتصال سری مدارهای متناوب نمایش داده شده است. شبیه‌سازی رایانه‌ای با استفاده از نرم‌افزار ATP صورت گرفته است.

در [۱۶]، با استفاده از نرم‌افزار PSCAD، موج‌های شدید (Surges) در خط ۵۰۰ کیلوولت در هنگام اصابت صاعقه شبیه‌سازی شده‌اند. در این شبیه‌سازی، پدیده تابش نو (Coronation) که پیش‌بینی می‌شود در سیم‌ها به وجود آید، نادیده گرفته شده است، یعنی هدایت‌های فعال فازی و بین فازی در نظر گرفته نشده‌اند.

به منظور تحلیل فرآیندهای گذار در یک خط انتقال قدرت سه‌فاز با توزیع‌های دلخواه ولتاژ و جریان، در [۱۷] استفاده از الگوریتم تبدیل لاپلاس معکوس عددی (Numerical Inverse Laplace Transform) پیشنهاد شده است. در این مقاله از روش‌شناسی تبدیل لاپلاس به منظور یافتن ولتاژها و جریان‌ها در لبه‌های خط استفاده شده و ولتاژها و جریان‌های فازی به صورت توابع گویای فرکانس به دست آمده‌اند. همچنین نحوه استفاده از تبدیل لاپلاس معکوس عددی برای محاسبه توزیع امواج الکترومغناطیسی در یک خط انتقال قدرت نیز نشان داده شده است.

فرآیندهای الکترومغناطیسی گذرا در اتصال کوتاه دو فاز

تحلیل فرآیندهای الکترومغناطیسی گذرا در اتصال کوتاه‌های متقارن و نامتقارن در نقاط مختلف خطوط انتقال فوق‌فشار قوی، که به باس‌های واحد تولید انرژی متصل هستند، انجام شده است. معادلات مربوط به ولتاژها و جریان‌های این خطوط انتقال و همچنین باس‌های ایستگاه‌های تغییر ولتاژ در مختصات فاز فرمول‌بندی شده‌اند. این داده‌ها به مدل‌سازی ساده حالات نامتقارن مختلف کمک می‌کند. در این راستا، مدلی به منظور تحلیل فرآیندهای الکترومغناطیسی گذرا در محیط نرم‌افزاری Matlab/Simulink توسعه یافته است.

بررسی ادبیات موجود نشان می‌دهد که بیشترین مطالعات انجام شده در زمینه فرآیندهای الکترومغناطیسی گذرا در خطوط برق، با جایگزینی معادله خط طولانی (معادله تلگراف) با یک معادل دایره‌ای به انجام می‌رسند. هرچند که این روش همواره کارآمد نیست. همچنین می‌توان اذعان کرد که در مدل‌سازی ریاضی این فرآیندها در خطوط انتقال طولانی، توجه کافی صورت نگرفته است. در واقع، تحقیقات در این حوزه از مدت‌ها پیش آغاز شده است. رویکردهای معمولاً مورد استفاده نیاز به شرایط مرزی مشخصی برای معادله خط طولانی دارند یا متکی بر ادغام تحلیلی پیچیده هستند. با در نظر گرفتن نرم‌افزار Matlab/Simulink، مدل خط با پارامتر توزیع‌شده که در کتابخانه Simulink گنجانده شده، به سادگی به وجود آمده است. این مدل، حرکت مقاومتی و همچنین رسانایی فازی و رابط را در محاسبات نادیده می‌گیرد تا پیچیدگی‌های روش دالامبر را کاهش دهد. این رویکرد‌ها همچنین در دیگر ابزارهای نرم‌افزاری مورد استفاده قرار می‌گیرند. با این حال، ممکن است این موضوع بر دقت نتایج تأثیر بگذارد.

در نتیجه، هدف اصلی این مطالعه، توسعه روش‌های مدل‌سازی ریاضی و تحلیل فرآیندهای الکترومغناطیسی گذرا در خطوط انتقال سه‌فاز طولانی در شرایط اضطراری می‌باشد.

ارائه مواد اساسی

برای دستیابی به معادلات وضعیت الکترومغناطیسی اشیاء مورد بررسی، محققان معمولاً از دو رویکرد اصلی بهره‌برداری می‌کنند. رویکرد اول، یک رویکرد کلاسیک بر مبنای قانون بقای انرژی است. در حالی که رویکرد دوم، یک رویکرد واریاسیونی است که بر اساس حداقل کردن عملکرد شیء مطالعه‌شده شکل گرفته است. هر یک از این رویکردها معایب و مزایای خاص خود را دارند، اما در صورت استفاده صحیح، هر دو می‌توانند به نتایج دقیقی منجر شوند.

ما پیشنهاد می‌کنیم که در تحلیل فرآیندهای الکترومغناطیسی گذرا در عناصر شبکه‌های الکتریکی، از اصل هامیلتون-استروگرادسکی تغییر یافته استفاده شود. این رویکرد از تجزیه یک سیستم دینامیکی واحد پرهیز می‌کند. معادلات اولیه وضعیت الکترومغناطیسی شیء تحت مطالعه می‌توانند با استفاده از یک رویکرد انرژی واحد و ساخت یک تابع لاغرانژ گسترده به دست آیند. این روش به ویژه برای سیستم‌هایی با پارامترهای توزیع‌شده، به خصوص خطوط انتقال طولانی، بسیار مناسب است.

نظریه تحلیل فرآیندهای الکترومغناطیسی گذرا در خطوط طولانی بر اساس رویکردهای واریاسیونی در نسخه تک‌خطی در تحقیقات پیشین اثبات شده و در موارد دیگر نیز توسعه یافته است. برای به تصویر کشیدن این فرآیندها در خطوط طولانی که غالباً در حالت‌های نامتقارن کار می‌کنند، ضروری است که این خطوط به صورت چندفاز مدل‌سازی شوند. بنابراین، ما مدلی ریاضی از خط به صورت سه‌فاز ارائه خواهیم کرد.

شکل 1 طرح محاسباتی بخشی از شبکه الکتریکی مورد مطالعه را نمایش می‌دهد. عنصر کلیدی این مدلسازی، یک خط انتقال طولانی است که به صورت سه‌فاز و به عنوان یک خط با پارامترهای توزیع‌شده ارائه شده است (تنها اولین و آخرین گره‌های گسسته خط نشان داده شده‌اند). به ابتدای این خط ولتاژ اعمال می‌شود و در انتهای آن یک بار فعال-اندوکتیو معادل سه‌فاز به آن متصل می‌شود.

در این بخش بررسی شده، هم عناصری با پارامترهای متمرکز وجود دارد و هم با پارامترهای توزیع‌شده.

اصل هامیلتون-استروگرادسکی

بنابراین، عملکرد اکشن هامیلتون-استروگرادسکی به شکل زیر تعریف می‌شود:

S – عمل مرتبط با هامیلتون-استروگرادسکی؛ I – عملکرد انرژی؛ L* – تابع لاغرانژ گسترش‌یافته، Ll – چگالی خطی تابع لاغرانژ تغییر یافته:

T~* – انرژی جنبشی، P* – انرژی پتانسیل، Φ* – اتلاف انرژی، D* – انرژی ناشی از نیروهای غیرپتانسیل خارجی با اندیس l چگالی‌های خطی مربوط به انرژی‌ها را نشان می‌دهند.

شما می‌توانید با تکنیک‌های مناسب، به معادلات مشابه وضعیت الکترومغناطیسی همچنین دست یابید. به عنوان مثال، در آثار ما. بنابراین، به منظور اجتناب از تکرار، ما معادلات آماده‌ای برای بخش مورد مطالعه شبکه الکتریکی (شکل 1) ارائه خواهیم کرد.

مدل ریاضی یک بخش از شبکه الکتریکی

ما معادلات نهایی وضعیت الکترومغناطیسی بخش مورد مطالعه شبکه الکتریکی را به فرم ماتریسی-برداری ارائه می‌دهیم:

در معادلات (3) و (4) L0، R0، C0، G0 به ترتیب نشان‌دهنده اندوکتانس، مقاومت، ظرفیت و ماتریس رسانایی است.

مسئله حل معادله (3) به تعیین شرایط مرزی مربوط می‌شود. در حالت ما، ولتاژ در ابتدای خط مشخص است (u1 = u│x = 0)، اما در انتهای آن معلوم نیست. بنابراین، لازم است تنها شرط مرزی در انتهای خط را تعیین کنیم. توجه کنید که خط به بار سه‌فاز فعال-اندوکتیو معادل بارگذاری شده است.

در کارهای اخیر، حالات متقارن برای خطوط طولانی همگن مورد بررسی قرار گرفت. به همین دلیل، خط در طراحی تک‌فاز (تک‌خط) مدل‌سازی شد. ما پیشنهاد می‌کنیم از شرایط مرزی از نوع دوم و سوم (شرایط مرزی نیومن و شرایط رابین-پوانکار) استفاده کنیم. همچنین معادله‌ای که می‌تواند بر اساس قانون دوم کیرشهف برای مدارهای الکتریکی با پارامترهای توزیع‌شده به دست آید. ما این رویکرد را برای سیستم‌های سه‌فاز پیشنهاد می‌کنیم. بیایید معادله مذکور را به صورت ماتریسی-برداری بنویسیم:

با دیسکرت کردن معادله (1) به روش خطوط و با استفاده از مفهوم مشتق مرکزی، به معادلات زیر می‌رسیم:

معادلات (6) و (7) را برای آخرین گره گسسته خط (j = N) بنویسید:

نتایج شبیه‌سازی کامپیوتری

برای اجرای شبیه‌سازی کامپیوتری بر اساس مدل ریاضی توسعه‌یافته، کدی به زبان Visual Fortran نوشتیم. این کد امکان بازتولید فرآیندهای الکترومغناطیسی گذرا در بخش مورد مطالعه از شبکه برق را فراهم می‌کند (شکل ۱).

شرح ترتیب و پارامترهای شبیه‌سازی

در نخستین آزمایش، خط قدرت در زمان t = ۰ ثانیه با یک بار فعال-اندوکتیو نامتقارن معادل سه‌فاز در حالت عادی روشن شد. سپس، پس از رسیدن به حالت پایدار، یک اتصال کوتاه دو فاز به زمین (فازهای A و B، به شکل ۱ مراجعه شود) در انتهای خط در زمان t = 0.11 ثانیه شبیه‌سازی گردید.

در آزمایش دوم، خط قدرت در زمان t = ۰ ثانیه در حالی روشن شد که از همان ابتدا یک اتصال کوتاه دو فاز به زمین در انتهای خط (مشابه آزمایش قبلی، در فازهای A و B) وجود داشت.

آزمایش

شکل ۲ توزیع‌های فضایی ولتاژ فازها در زمان t = 0.001 ثانیه و جریان‌های فاز در زمان t = 0.007 ثانیه را نشان می‌دهد. این تصاویر به‌خوبی روند فرآیندهای الکترومغناطیسی موجی در خط قدرت را بازتاب می‌دهند. بیایید آن‌ها را تحلیل کنیم.

همان‌طور که از شکل ۲ بر می‌آید، در زمان t = 0.001 ثانیه، هنگامی که خط انتقال در حال رسیدن به حالت عادی است، ولتاژ فاز A در ابتدای خط به ۲۰۰ کیلو ولت رسیده، اما در فاصله ۳۵۰ کیلومتری از ابتدا، هنوز مقدار آن صفر است.

شکل ۲. توزیع‌های فضایی ولتاژ فازها در خط در زمان t = 0.001 ثانیه

شکل ۳ توزیع ولتاژ و جریان فاز B را در بُعد زمان و فضا به‌صورت سه‌بعدی نشان می‌دهد و این دو پارامتر را در طول خط ترکیب کرده است.

شکل ۳. توزیع ولتاژ زمان–فضایی فاز B در خط در بازه زمانی t ∈ (0; 0.03) ثانیه

تحلیل شکل‌های یاد شده بیانگر آن است که هنگام روشن شدن خط با بار فعال-اندوکتیو معادل نامتقارن، بیشترین نوسانات ولتاژ در انتهای خط و در فاز B رخ می‌دهد (شکل ۳). برای درک بهتر، بهتر است شکل ۳ را در کنار شکل ۲ بررسی کنید.

نتیجه‌گیری

به‌کارگیری شرایط مرزی نیومن و روبن–پوانکار برای تعیین شرایط مرزی معادله دیفرانسیل خط طولانی درجه دوم، راه حلی مؤثر برای تحلیل فرآیندهای الکترومغناطیسی گذرا در خطوط انتقال فوق‌فشار فراهم می‌سازد. در این تحلیل، پارامترهای خط باید به‌صورت توزیع‌شده در نظر گرفته شوند.

مدل ریاضی خط بر اساس معادله گسسته‌ی خط طولانی معرفی شد و برای حل آن از شرایط مرزی نوع دوم و سوم استفاده گردید. پارامتر «ولتاژ خروجی» (ولتاژ در انتهای خط، u2) از یک سو مدل را خودگردان‌تر و جامع‌تر می‌کند و از سوی دیگر، امکانات بیشتری برای بازتولید حالات اضطراری عملکرد خط فراهم می‌آورد.

ترسیم سه‌بعدی توزیع‌های ولتاژ و جریان در زمان و فضا، حداکثر اطلاعات ممکن درباره فرآیندهای موجی در خط را آشکار می‌سازد. این ترسیم‌ها همچنین اصول فیزیکی الکترودینامیک درباره روند فرآیندهای الکترومغناطیسی موجی در خطوط بلند قدرت را تأیید می‌کنند و نشان‌دهنده دقت و تناسب بالای مدل ریاضی توسعه‌یافته هستند.

یافته‌های این پژوهش در مطالعات آتی درباره عملکرد مشترک توربوژنراتورها، ترانسفورماتورهای واحدهای نیروگاهی، تجهیزات سوئیچینگ و خطوط انتقال فوق‌فشار بلند به کار خواهد رفت.

منابع

1. Szafraniec, A., Halko, S., Miroshnyk, O., Zharkov, A., Vershkov, O., مدل‌سازی ریاضی پارامترهای میدان مغناطیسی بخاری برقی بادی، Przeglad Elektrotechniczny, 97(8) (2021)
2. Czaban, A., Levoniuk, V., Figura, R., مدل ریاضی کلید ولتاژ بالا به عنوان یک عنصر از سیستم قدرت، Przeglad Elektrotechniczny, 97(7), 94-97, (2021)
3. Lis M., Chaban A., Szafraniec A., Levoniuk V., Figura R., مدل‌سازی ریاضی فرآیندهای الکترومغناطیسی گذرا در شبکه برق، Przegląd Elektrotechniczny, nr 12/2019, 160-163
4. Chaban, A., Perzyński, T., Popenda, A., Figura, R., Levoniuk, V., مدل‌سازی ریاضی فرآیندهای گذرا در انتقال حرکت حساس در یک سیستم پیشرانه کشتی که شامل یک ژنراتور سنکرون شافت است، Energies, 15(9), (2022), 3266
5. Popenda A., Szafraniec A., Chaban A., دینامیک سیستم‌های الکترو مکانیکی شامل اتصالات الاستیک بلند و ایمنی عملکرد آن‌ها، Energies, 14 (2021), 7882
6. Lobodzinsky V., Chibelis V., مدل ریاضی یک خط سه‌فاز با پارامترهای توزیع‌شده در فرآیندهای الکترومغناطیسی، BULLETIN OF KNUTD, (2018), No. 4, 96-102
7. Costa E.C.M., Kurokawa S., Pissolato J., Prado A.J., رویه کارآمد برای ارزیابی گذرهای الکترومغناطیسی در خطوط انتقال سه‌فاز، IET Generation Transmission & Distribution, (2010), No. 4, 1069-1081
8. Colqui J.S.L., de Araújo A.R.J., Kurokawa S., عملکرد مدل پارامترهای تجمیع شده اصلاح شده در تحلیل گذرهای الکترومغناطیسی، Proc. the 13th Latin-American congress on electricity generation and transmission, (2019)
9. Andrade L., Leite H., Leao M., مدل خط توزیع‌شده زمان-میدان برای تحلیل گذرا، Progress In Electromagnetics Research B., 53 (2013), 25-46

منابع

• [10] Chaban A., Lis M., Szafraniec A., Chrzan M., Levoniuk V., مدل‌سازی بین‌رشته‌ای فرآیندهای گذرا در سیستم‌های برق محلی شامل خطوط تأمین طولانی با پارامترهای توزیع‌شده، IEEE Xplore، 2018، کاربردهای الکترومغناطیس در تکنیک‌های مدرن و پزشکی (PTZE)، 17–20
• [11] Czaban A., Lis M., Szafraniec A., Chrzan M., Levoniuk V., تحلیل فرآیندهای گذرا در سیستم تأمین برق با پارامترهای متمرکز و توزیعی بر اساس رویکردهای واریاسیون، Przegląd Elektrotechniczny، 94 (2018)، شماره 12، 154-157
• [12] Shi Z., Liu L., Xiao P., Geng Z., Fang G., به‌کارگیری نظریه خطوط انتقال برای مطالعه جریان خاموش‌شدن در یک سیم زمین‌دار بلند، IEEE Transactions on Antennas and Propagation، 65 (2017)، شماره 10، 5112-5122
• [13] Kizilcay M., Teichmann K., Papenheim S., Malicki P., تحلیل گذرای سوئیچینگ یک خط انتقال EHV شامل بخش‌های کابل قدرت و خطوط هوایی مختلط، کنفرانس بین‌المللی فرآیندهای گذرای سیستم‌های قدرت، (2017)
• [14] Smolarczyk A., Chmielak W., PSCAD / EMTDC به‌عنوان ابزاری مناسب برای مدل‌سازی خطوط هوایی، آثار مؤسسه الکتروتکنیکی، (2016)، شماره 272، 31-48
• [15] Nuricumbo-Guillén R., Espino Cortés F.P., Gómez P., Martínez C.T.، محاسبه پروفایل‌های گذرا در خطوط انتقال غیریکنواخت شامل عناصر غیرخطی و زمان‌متغیر با استفاده از تبدیل لاپلاس عددی، Energies، (2019)، شماره 12، 3227
• [16] Chen C., Han Y., Liu J., Mo W., Yuan Z., Huang J., Su H., Zhang X., Wu K., تحقیق در مورد ولتاژ اضافی نفوذی هنگام صاعقه و تدابیر حفاظتی محدودکننده جریان خطای 500 کیلووات AC، Energies، (2019)، شماره 12، 3845
• [17] Jung-Chien Li، تحلیل گذرا در خطوط انتقال سه‌فاز با توزیع ولتاژ و جریان اولیه، تحقیقات سیستم‌های قدرت الکتریکی، 35 (1995)، شماره 3، 177-186
• [18] Pruski P., Paszek S., تحلیل شکل‌های گذرای موج در یک سیستم قدرت هنگام اتصال کوتاه نامتقارن، Przeglad elektrotechniczny، (2020)، شماره 2، 26-29
• [19] Vijaya T.C., Nandhini M., Sundar R., Nithiyanantha K., مدل‌سازی شبیه‌سازی‌های مبتنی بر MATLAB برای شبکه سیستم قدرت سه‌فاز، مجله بین‌المللی تحقیقات در علوم کاربردی و فناوری مهندسی، 4 (2016)، شماره 11، 502-509
• [20] Shcherba A., Podoltsev A., Kucheryavaya I., فرآیندهای الکترومغناطیسی در یک خط کابل با عایق پلی‌اتیلن در ولتاژ 30 کیلوولت، الکترودینامیک‌های فنی، (2013)، شماره 1، 9-15
• [21] Rout B., Pati B.B., کنترل‌کننده مبتنی بر مرتبه کسری بهینه‌سازی‌شده برای پایداری سیستم قدرت، مجموعه مقالات نوآوری مهندسی و فناوری، 8 (2018)، 46-59
• [22] White D.C., Woodson H.H., تبدیل انرژی الکترومغناطیسی، نیویورک: جان وایلی و پسران، (1958)
• [23] Chaban A., اصل گملیتونا-اوستروگرادسکی در سیستم‌های الکتروفلودیک، لیویو: T. Soroky، (2015)
• [24] Levoniuk V.R., روش‌ها و وسایل تحلیل فرآیندهای گذرای سوئیچینگ در خطوط انتقال فوق‌فشار قوی بر اساس رویکردهای واریاسیون، رساله دکتری، دپارتمان سیستم‌های الکتریکی، دانشگاه ملی کشاورزی لیویو، لیویو، اوکراین، (2019)
• [25] Czaban A., Szafraniec A., Levoniuk V., مدل‌سازی ریاضی فرآیندهای گذرا در سیستم‌های قدرت با توجه به تأثیر قطع‌کننده‌های مدار با ولتاژ بالا، Przeglad Elektrotechniczny، (2019)، شماره 1، 49-52
• [26] Chaban A., Levoniuk V., Drobot I., Herman A., مدل ریاضی فرآیندهای الکترومغناطیسی در خط Lehera در حالت مدار باز، مهندسی برق و الکتروتکنیک، (2016)، شماره 3، 30-35
• [27] Chaban A., Lis M., Szafraniec A., Levoniuk V., مدل‌سازی ریاضی فرآیندهای گذرا در یک سیستم قدرت الکتریکی سه‌فاز برای اتصال کوتاه یک‌فاز، Energies (2022)، شماره 15، 1126

نویسندگان:
دکتر هاب. مهندس توماس پرزینسکی، استاد UTH Rad، دانشگاه فناوری و علوم انسانی در رادوم، دانشکده حمل و نقل و مهندسی برق، آدرس: خیابان مالچوسکی 29، 26-600 رادوم، ایمیل: t.perzynski@uthrad.pl؛
دکتر ویتالی لئونیک، دانشگاه ملی کشاورزی لیویو، دپارتمان سیستم‌های الکتریکی، آدرس: خیابان بزرگ و. 1، 80381 دابلانی، منطقه لیویو، اوکراین، ایمیل: Bacha1991@ukr.net؛
دکتر مهندس رادوسواف فیگورا، دانشگاه فناوری و علوم انسانی در رادوم، دانشکده حمل و نقل و مهندسی برق، آدرس: خیابان مالچوسکی 29، 26-600 رادوم، ایمیل: r.figura@uthrad.pl.

مؤسسه و شناسنامه ناشر منبع: PRZEGLĄD ELEKTROTECHNICZNY، ISSN 0033-2097، شماره 98، شماره 12/2022. doi:10.15199/48.2022.12.67

این مطلب توسط PQBlog منتشر شده است.

مهندس برق

مشاهده پست‌های بیشتر

پرسش‌های متداول

چرا تحلیل فرآیندهای گذرا در شبکه‌های قدرت مهم است؟

تحلیل این فرآیندها برای درک و پیش‌بینی رفتار سیستم در حالت‌های اضطراری مانند اتصال کوتاه، طراحی حفاظت‌های مناسب، انتخاب تجهیزات با تحمل ولتاژ و جریان مناسب و تضمین پایداری و قابلیت اطمینان شبکه ضروری است.

تفاوت بین خط انتقال با پارامترهای توزیع شده و مدل م集ی (Lumped) چیست؟

در خطوط بلند مانند خطوط انتقال فشار قوی، پارامترهایی مانند مقاومت، اندوکتانس و خازن‌بودن به طور یکنواخت در طول خط توزیع شده‌اند (مدل پارامترهای توزیع شده). استفاده از مدل‌های م集ی که این پارامترها را در نقاط خاصی تجمع می‌دهند، برای تحلیل دقیق فرآیندهای الکترومغناطیسی گذرا، به ویژه در حالت‌های سوئیچینگ، کافی نیست.

چرا روش‌های عددی برای این نوع شبیه‌سازی‌ها مناسب هستند؟

حل تحلیلی (ریاضی دقیق) معادلات حاکم بر فرآیندهای گذرا در مدارهای غیرخطی و پیچیده مانند شبکه‌های قدرت معمولاً غیرممکن است. روش‌های عددی مانند روش‌های تفاضل محدود یا تبدیل لاپلاس عددی، امکان تقریب و حل این معادلات دیفرانسیل را با دقت بالا و در بازه‌های زمانی کوتاه فراهم می‌کنند.

اتصال کوتاه دو فاز چه تفاوتی با سایر اتصال کوتاه‌ها دارد؟

در اتصال کوتاه دو فاز، دو فاز از سه فاز یک سیستم سه‌فاز به یکدیگر اتصال پیدا می‌کنند (بدون اتصال به زمین). این نوع اتصال کوتاه، جریان‌های نامتقارن در شبکه ایجاد می‌کند و تحلیل آن برای محاسبه ظرفیت تجهیزات حفاظتی و درک تأثیر آن بر ولتاژ فاز‌های سالم اهمیت دارد.

نقش نرم‌افزارهایی مانند PSCAD و ATP در این تحقیقات چیست؟

این نرم‌افزارها ابزارهای قدرتمند شبیه‌سازی حوزه زمان هستند که امکان مدل‌سازی دقیق رفتار دینامیکی سیستم‌های قدرت، از جمله انتقال و خطوط انتقال، را در حالت‌های مختلف (شامل شرایط عادی و اضطراری) فراهم می‌کنند. آنها الگوریتم‌های عددی پیچیده را در پس‌زمینه اجرا کرده و خروجی‌های گرافیکی مفیدی برای تحلیل ارائه می‌دهند.

منبع: powerquality.blog