الحماية الكهربائية للبيانات وتصنيف زاوية الطور ثنائي النواة

أهمية الحماية الكهربائية للبيانات وتصنيف زاوية الطور ثنائي النواة

تتحكم محولات تحول الطور أو منظمات زاوية الطور (PARs) في تدفق طاقة الحالة المستقرة في خطوط النقل المتوازية وأحياناً توصل شبكتين مستقلتين، كما أنها تضمن أن ظروف الطوارئ لا تتجاوز تصنيفات معدات الإرسال، بحيث يؤثر أدائها على التشغيل المستمر والمستقر لنظام الطاقة، وذلك مع معدل تشغيل ناجح أقل من خطوط النقل، بحيث يتم تحدي أنظمة حماية المحولات في ظل ظروف مختلفة.

كما يتم الكشف عن الأعطال الداخلية كهربائياً في المحولات الكهربائية باستخدام مرحلات التفاضل والتيار الزائد والخطأ الأرضي، بحيث تقوم المرحلات التفاضلية باكتشاف الأخطاء وإزالتها بشكل أسرع وتحديد موقعها بدقة، وبشكل عام يتم استخدام المرحلات الكهرو ميكانيكية وذات الحالة الصلبة والتناظرية والمعالجات الدقيقة كمرحلات تفاضلية، وفي الغالب يتم استخدام المرحلات التفاضلية لحماية المحولات القياسية وغير القياسية.

ومع ذلك؛ فإن “الحماية التفاضلية” تعاني من التحديات التقليدية المتمثلة في التعثر غير المرغوب فيه في حالات الاندفاع الممغنط والأعطال الخارجية بالتشبع المقطعي المحوسب والإفراط في الإثارة، كما يتم التعامل مع هذه المشكلات بالطرق الحالية بطريقتين، وهما استخدام الضبط التوافقي وطرق تحديد شكل الموجة، مما أدى التعقيد المتغير وأنماط التشغيل في نظام الطاقة إلى تهديد موثوقية هذه الأساليب.

لذا يتم استخدام نسبة التتابع التفاضلي مع التقييد، والذي يتم تشغيله عن طريق تقييد التيار الكهربائي أو المكونات التوافقية لتيار التشغيل بشكل عام في المخططات التفاضلية، لذلك يحدد المكون التوافقي الثاني الاندفاع الممغنط، بينما يحدد المكون الخامس الإثارة المفرطة، كما قد تفشل طريقة التقييد التوافقي الثانية المستخدمة للكشف عن اندفاع المغنطة بسبب المركبات التوافقية الثانية المنخفضة في المحولات ذات النواة الحديثة.

علاوة على ذلك، تتعرض حساسية نظام الحماية للخطر بسبب التوافقيات الثانية المرتفعة أثناء الأعطال الداخلية بالتشبع المقطعي المحوسب ووجود سعة تعويض موزعة ومتسلسلة، لذلك قد يفشل ضبط النفس التوافقي الخامس أيضاً في حالة حدوث عيوب داخلية أثناء الإفراط في الإثارة، وفي حين أن استخدام التوافقي الرابع مع الثاني في حالة الاندفاع والالتقاط التوافقي الخامس التكيفي في حالة الإثارة المفرطة يحسن الأمان .

كما تبقى التحديات قائمة. قد تتسبب الأعطال الخارجية بالتشبع بالتصوير المقطعي المحوسب أيضاً في حدوث رحلات خاطئة إذا لم يتم ضبط إعدادات المرحلات التفاضلية الحالية ذات المنحدرات بشكل فعال، بحيث تفشل المرحلات الكهربائية التفاضلية أيضاً في اكتشاف الأعطال الأرضية بالقرب من المحولات المحايدة المتصلة بشبكة الأسلاك الكهربائية.

تصنيف عدد النوى المغناطيسية وحجم الفولتية

يتم تصنيف (PARs) على أساس عدد النوى المغناطيسية وحجم الفولتية في جانب المصدر والحمل ثنائية النواة متماثلة (PARs) أو (PARs) متماثل غير مباشر (ISPARs) لها نفس الفولتية من جانب المصدر والحمل مع نواتين، وهما سلسلة ومثيرة (الشكل 1 – A)، كما أنها (PARs) المستخدمة تقليدياً مع أمان أعلى ضد مستويات الجهد العالي.

ولتنظيم تدفق الطاقة، تُنشئ الوحدة المثيرة فرق الطور المطلوب من خلال مغير حنفية الحمل، كما ويمكن تحقيق الانتقال إلى الأمام والخلف في السلسلة الثانوية باستخدام مفتاح أو محددات التغيير في المرحلة الثانوية المثيرة، وذلك مع الأخذ في الاعتبار التكلفة العالية للإصلاح والاستبدال وللحد من المزيد من الأضرار، كما تتطلب (PARs) نظام حماية حساساً وآمناً ويمكن الاعتماد عليه.

لذلك يمثل الحفاظ على الاعتمادية للأعطال في المنطقة والأمن ضد ظروف عدم الخطأ تحدياً إلى جانب التحديات التقليدية المرتبطة بالحماية التفاضلية للمحول الكهربائي، لذلك فإن الحساسية العالية لاكتشاف أخطاء الدوران (t-t) ولف الطور إلى الأرض والأمن ضد تشبع اللف المتسلسل خاص بـ (PARs)، وعلاوة على ذلك، لا يمكن تطبيق تقنيات تعويض الطور المستخدمة في الحماية التفاضلية القياسية مع التحولات الطورية الثابتة لتعويض تحول الطور عبر (PARs) مع إزاحة طور غير قياسية.

فيما بعد تم اقتراح الحماية التفاضلية القائمة على عنصرين، بحيث أنها تعمل بشكل جيد للأعطال الداخلية والتشبع المتسلسل، لكنه يعاني من تحديات تقليدية أخرى ومحددة (PAR)، كما يُقترح تعويض الطور أو الحجم لمعالجة تحول الطور غير القياسي، ومع ذلك؛ فإنه يتطلب تتبع مواقف الحنفية ولديه حساسية أقل للأعطال الحالية المنخفضة.

كما يقترح مبدأ الحماية التفاضلية، والتي لا تحتاج إلى معرفة مواضع الحنفية، لكنها تنطبق على (PARs) سداسية الشكل فقط، كما الحماية القائمة على المقارنة الاتجاهية، والتي توفر الحماية الشاملة التي تعالج التحديات المختلفة، ومع ذلك؛ فإنها تحتاج إلى معلومات التيار والجهد لتعمل، لذلك يحاول العمل الحالي توفير حل بديل شامل لتحديات الحماية التقليدية وغير التقليدية المرتبطة بـ (PAR) باستخدام التعلم الآلي (ML).

النمذجة والمحاكاة الخاصة بتصنيف زاوية الطور ثنائي النواة

يستخدم (PSCAD / EMTDC) لنمذجة (ISPAR) ومحاكاة العبور الكهرومغناطيسية، لذلك تصنيف (ISPAR) هو عبارة عن (Sn = 500 MVA)، (Vn = 230) كيلو فولت، وهي أقصى تحول في الطور = (± 25∘)، كما توجد (CT1 و CT2) على جانبي (PAR)، ونموذج خطأ (ISPAR) غير متوفر في معظم برامج المحاكاة، أيضاً تم تصميم نموذج خطأ المحول ثنائي الملف أحادي الطور اللازم للأعطال في وحدة الإثارة ونموذج خطأ المحول أحادي الطور 3 لفات اللازمة للأعطال في وحدة السلسلة (الشكل 1- B).

لذلك تصف المصفوفة التالية العلاقة بين الجهد والتيار للملفات السداسية المقترنة لمحول 3 لفات، بحيث يتم حساب المحاثات الذاتية (Li) والمشتركة (Mij) للمصفوفة (6 × 6) و (Li و Mij) من مصفوفة (4 × 4) للمحول ثنائي اللف من نسب الجهد، كما أن الجزء التفاعلي من (no-) تيار الحمل واختبارات الماس ​​الكهربائي.

أيضاً يعتمد اتساق مخطط الحماية المقترح بشكل كبير على دقة النماذج المطورة حيث يتم الحصول على بيانات التعلم لعابرات النظام الذين المعتمدة على هذه النماذج، ومن ثم؛ فإنه تم التحقق من صحة نماذج خطأ المحولات ثنائية و 3 لفات أولاً في (PSCAD)، بحيث يمكن تغيير خصائص التشبع، وذلك النسبة المئوية للانعطافات المعيبة في محولات (2) و (3) المتعرجة، كما يشتمل قسم الملحق على نص فورتران لمحول ثلاثي اللف أحادي الطور.

وأخيراً؛ فقد تناول هذا الطرح مشكلة الكشف عن الأخطاء وتوطينها وتصنيف العابرين لـ (ISPAR)، بحيث تتميز العيوب الداخلية بالإثارة المفرطة والأعطال الخارجية بالتشبع بالأشعة المقطعية وظروف التدفق، و بعد ذلك اعتماداً على اكتشاف الخطأ، كما توجد الوحدة المعيبة (سلسلة ISPAR أو المثيرة) أو يتم تصنيف الاضطرابات العابرة.

أيضاً يتم استخدام ميزات (Wavelet) والمعني بالنطاقات الزمنية التي تم الحصول عليها من دورة واحدة من التيارات التفاضلية ثلاثية الطور العابرة التي سجلها كاشف الأحداث لتدريب ستة مصنفات بارزة، بالبداية يتم تدريب المصنفات بأهم دورات المياه التي تم الحصول عليها عن طريق البحث الشامل باستخدام (DT)، وثانياً؛ فإن أفضل ميزات (WE) التي تم الحصول عليها باستخدام (mRMR) هي قيد الاستخدام.