FBE- Elektrik Mühendisliği Lisansüstü Programı - Doktora

Bu koleksiyon için kalıcı URI

http://hdl.handle.net/11527/26

Gözat

Yazar "Bayrak, Mehmet" ile FBE- Elektrik Mühendisliği Lisansüstü Programı - Doktora'a göz atma
  • Öge
    Generatörler İçin Yeni Bir Dijital Koruma Algoritması Tasarımı
    (Fen Bilimleri Enstitüsü, 2000) Bayrak, Mehmet ; Usta, Ömer ; 100820 ; Elektrik Mühendisliği ; Electrical Engineering
    Üç fazlı güç sistemlerinde dengesizliğe neden olan çok sayıda etken vardır. Dengesizlik durumunda sistemde pozitif, negatif ve sıfir bileşen akım ve gerilimleri oluşur. Bunlardan negatif bileşen akımlarının generatörlerin hava aralığında oluşturduğu döner alan rotor sargısında şebeke frekansının iki katı frekansta bir gerilim endükler. Bunun sonucunda rotor gövdesinde sirkülasyon akımları oluşur ve rotor aşın ısınır. Generatörler bu duruma karşı uzun süre dayanamazlar. Bu çalışmada, generatörleri simetrik olmayan arızalara ve dengesiz çalışma durumlarına karşı korumak için yeni bir dijital koruma algoritması geüştirilmiştir. Geliştirilen koruma algoritması generatörün ani gücündeki sinusoidal bileşenleri gözlediğinden, başlangıçta bu sinusoidal bileşenlerin ortaya çıkmasına neden olan etkenler araştırılmıştır. Ani güçteki şebeke frekansının iki katı frekanslı sinusoidal bileşenlerin dengesizlikten kaynaklandığını kesin olarak ortaya koymak için faz bileşenleri ile simetrili bileşen yöntemleri kullanılarak ani güç eşitlikleri çıkartılmıştır. Matematiksel bağıntılardan görüldüğü gibi, dengeli durumda ani güç ortalama (aktif) güce eşittir. Dengesizlik durumunda ani güçte şebeke frekansının iki katı frekansta salınımlar oluşmakta ve bu salınımlara sıfir ve negatif bileşen akım ve gerilimleri neden olmaktadır. Bu nedenle, ani güçteki sinusoidal bileşenlerin genliği sistemdeki dengesizliğin belirlenmesinde bir gösterge olmaktadır. Geliştirilen koruma algoritması ani güçteki sistem frekansının iki katı frekanstaki bileşenin genliğini (dengesiz güç bileşenini) ayrık Fourier dönüşümü kullanarak hesaplamaktadır. Dengesiz güç bileşeninin arıza algılama değerini şebeke frekansının yan periyot süresi boyunca aştığı durumda algoritma, arızanın içeride veya dışanda olduğunu belirlemek için, negatif bileşen reaktif gücün (Q~) işaretini kontrol etmektedir. Q~'nin pozitif olması arızanın generator içinde olduğunu belirtir ve algoritma yaklaşık yan periyotluk bir süre içerisinde açma komutu verir. Q_'nin negatif olması durumunda ise algoritma simetrik olmayan dış arıza veya dengesiz yüklenmenin olduğunu algılar ve gecikmeli açma komutu verir. Şebeke frekansının iki katı frekanslı bileşenin birim değer cinsinden genliği, yine birim değer cinsinden, negatif bileşen akımının etkin değerine eşit olduğundan, simetrik olmayan dış arızalar ile dengesiz yüklenmelerde algoritma K= P2m2t bağıntısını kullanarak negatif bileşen aşın akım rölesinin gördüğü görevi yerine getirmektedir. Koruma algoritmasının farklı arızalar ile dengesiz yüklenme durumlarına karşı başanmını incelemek amacıyla bilgisayar benzetimleri yapılmıştır. Algoritmanın ıx performansının incelenmesi için gerekli olan sayısal veriler generatörün çıkış ucundan alınmış ve bu değerler EMTP programı kullanılarak elde edilmiştir. Dengesiz iç arızalar için açma değeri olarak, generatörün nominal gücünün % l'i kadar olacak biçimde seçilmiştir. Algoritma simetrik olmayan iç arızalarda bir periyottan daha kısa sürede açma komutu vermektedir. Simetrik olmayan dış arızalar ile dengesiz yüklenmelerde algoritma yedek korama görevi yaptığından, açma zamanı generatörün negatif bileşen akımına karşı dayanma yeteneğine göre belirlenir. Son olarak, iki adet senkron generator ile değişken yüklerden oluşan model güç sistemi ile algoritmanın gerçek zamanda sınaması yapılmıştır. Model güç sistemindeki generatörler 7 kVA gücünde olup, doğru akım motorları tarafindan tahrik edilmektedirler. Gerçek-zaman testleri için koruma algoritması 12 bitlik analog-dijital dönüştürücü (ADC) içeren veri toplama sisteminin bulunduğu bilgisayara yüklenmiştir. Üç faza ait gerilim ve akım işaretleri yalıtılıp, ADC'nin kabul edeceği gerilim seviyesine düşürüldükten sonra 600 Hz frekansla ömeklenmiştir. Gerçek-zaman test sonuçlarından, generatörleri simetrik olmayan arızalar ile dengesiz yüklenmelere karşı korumak için geliştirilen güç tabanlı koruma algoritmasının görevini tam olarak yerine getirdiği görülmektedir. Koruma algoritmasının normal çalışma durumunda kararlı kalarak açma işareti vermediği görülmüştür. Ayrıca gerçek-zaman test sonuçlarının bilgisayar benzetimleriyle uyuştuğu görülmüştür.