Generatörleri motor olarak çalışmaya ve aşırı yüklenmeye karşı korumak amacıyla tasarlanan yeni bir digital röle algoritması
A New digital protection algorithm for generators aganist motoring and overload condition
- Tez No: 100989
- Danışmanlar: DOÇ.DR. ÖMER USTA
- Tez Türü: Yüksek Lisans
- Konular: Elektrik ve Elektronik Mühendisliği, Electrical and Electronics Engineering
- Anahtar Kelimeler: Belirtilmemiş.
- Yıl: 2000
- Dil: Türkçe
- Üniversite: İstanbul Teknik Üniversitesi
- Enstitü: Fen Bilimleri Enstitüsü
- Ana Bilim Dalı: Belirtilmemiş.
- Bilim Dalı: Belirtilmemiş.
- Sayfa Sayısı: 53
Özet
GENERATORLERI MOTOR OLARAK ÇALIŞMAYA VE AŞIRI YÜKLENMEYE KARŞI KORUMAK AMACIYLA TASARLANAN YENİ BİR DİJİTAL RÖLE ALGORİTMASI ÖZET Normal çalışma durumunda güç akışı generatörden şebekeye doğrudur. (Jeneratörün tahrik sisteminde bir arıza meydana geldiğinde güç şebekeden generatöre doğru akmaya başlar ve tahrik sistemini sürer. Bu durum generatörlerin motor çalışması olarak bilinir. Aşağıda çeşitli tahrik sistemleri için motor çalışma durumunda şebekeden çekilen güç değerleri aktif gücün nominal değerinin yüzdesi olarak verilmiştir. Bu değerler tahrik sistemine herhangi bir güç girişi olmadığı durumlar içindir. Buhar türbini %l-3Pn Dizel motor %25Pn Hidrolik türbin %0.2-2Pn Gaz türbini %50-120Pn Motor çalışma durumunda tahrik sistemlerinde birtakım istenmeyen durumlar oluşur. Bunlar buhar türbinlerinde aşın ısınma, su türbinlerinde türbin kanatlarında oluşan kavitasyon, dizel motorlarda ise yangın ve patlama şeklindedir. Motor olarak çalışma durumu ters güç röleleri ile, türbin sıcaklığım ölçmek suretiyle, valf sınır anahtarlanyla, türbine gelen buhar akışına ve kontrol sitemlerindeki yağ basıncına bakarak algılanabilir. Bu çalışmada, generatörlerin motor çalışmasına karşı koruma yapmak amacıyla yeni bir dijital röle algoritması tanıtılmıştır. Algoritma generatörün çıkış gücüne göre koruma yapmaktadır ve ters güç akışının belli bir süre devam etmesiyle oluşturulan açma sinyali ile generator şebeken ayrılmaktadır. Bu algoritma önce akım ve gerilim örneklerinden (1) eşitliği kullanılarak ani güç değerleri bulunur. Sonra (2) eşitliği kullanılarak aktif güç bulunur. (2) eşitliğinde ortalaması alınan N adet ani güç değeri kayan pencere yöntemiyle belirlenir. p(kAt) = va(kAt)ia(kAt) + vb(kAt)i"(kAt) + vc(kAt)ic(kAt) (1) P = lf>(kAt) (2) ıxBu algoritmada aktif güç hesaplandığı için algoritma aşın yüklenmeye karşı da koruma yapacak hale kolayca getirilebilir. Bu yüzden algoritmaya aşın yüklenmeye karşı koruma fonksiyonu dahil edilmiştir. Aşın yüklenmeye karşı korumada ise l.lpu ile 1.5pu arasındaki güç değerlerinde ters zamanlı, 1.5pu'dan büyük değerlerde ise sabit zaman gecikmeli karakteristik kullanılmıştır. Bu karakteristik şekil 1 'de görülmektedir. 6.0 5.0 4.0 ^3.0- 2.0 1.0- 0.0 1.0 1.2 1.4 1.6 1.8 2.0 aktif güç(pu) Şekil 1 Aşın yüklenmeye karşı korumada kullanılan açma karakteristiği Çalışmanın sonunda motor çalışmaya karşı ve aşın yüklenmeye karşı geliştirilen iki dijital koruma algoritması tek bir algoritma içinde toplanmıştır. Bu algoritma C programlama dilinde kodlanmıştır. Algoritmanın motor çalışma ve aşın yüklenme durumlanndaki performansı EMTP simulasyon programı kullanılarak analiz edilmiştir. Röle programının çıkışı algoritmanın motor çalışma ve aşın yüklenme durumlanna karşı etkin bir koruma sağladığını göstermiştir. Son olarak algoritma Dr. Ömer USTA'nın doktora tezinden alman gerçek zaman verileriyle test edilmiştir. Test sonuçlan algoritmanın motor çalışma ve aşın yüklenme durumlanna karşı etkin bir koruma sağladığını göstermiştir.
Özet (Çeviri)
A NEW DIGITAL PROTECTION ALGORITHM FOR GENERATORS AGAINST MOTORING AND OVERLOAD CONDITION SUMMARY Under normal operating conditions power flows from the generator to the external power network. When a fault takes place in the prime mover of the generator, power starts to flow from the external network into the generators, and the machine drives the prime mover as a load. This condition is known as motoring of the generators. In the following table, power values in motoring conditions are given as a percentage of rated real power. This is valid in the case of no input into prime mover. Steam Turbine: % 1 -3Pn Diesel Engine: %25Pn Hydrolic Turbine: %0.2-2Pn Gas Turbine %50- 1 20Pn Generator motoring would cause damage to the prime mover such as over heating of turbine in the steam turbines, cavitation due to low flow in hydro-turbines and explosion of engines in diesel generators. Motoring condition can be detected using some methods such as reverse power relays, monitoring turbine temperature, valve limit switches, turbine steam flow and control oil system. In this study, a new digital relay algorithm was introduced to protect the generators against motoring conditions. The algorithm based on the three-phase power output at the generator terminal and introduced trip signal some time after reverse power flow to disconnect the generator from the power system. The algorithm firstly calculates the three phase instantaneous power using sampled valves of three phase voltages and currents as seen in equation (1). Secondly it determines the active power using moving average low pass filter staded in equation (2). p(kAt) = v8(kAt)ia(kAt) + vb(kAt)ib(kAt) + v0(kAt)ic(kAt) (l) N k=0 XISince the algorithm calculates the active power, it can easily be extended to provide protection against over-load conditions. Hence the algorithm is included over forward power flow function. For overload protection the power values between l.lpu and 1.5pu inverse-time characteristic is used whereas in the values greater than 1.5pu constant time delay is chosen. This characteristic was illustrated in Fig.l. 6.0 t 5.0 4.0.İS3.0 4> a 2.0 1.0- 0.0 1.0 1.2 1.8 2.0 1.4 1.6 real powet(pu) Figure 1 Over-load protection characteristic At the end of this work two digital protection algorithms are combined in a unique algorithm to protect the generators against over-load and motoring conditions. The program, is coded in C programming language. The performance of the algorithm was analysed for both motoring and overload condition using EMTP computer simulation program. Output of the relay program results show that the algorithm detects the reverse power conditions in everycase and provide an effective protection against over-load conditions. The new algorithm was also tested using real time data taken from Dr. Ö. USTA' s PhD Thesis. The results show the algorithm provide an effective protection for the generator against reverse power and over-load conditions. Xll
Benzer Tezler
- Bir dağıtım şebekesinin güç kalitesi ve harmonikler yönünden incelenmesi
Harmonic and power quality analysis of a distribution system
HASAN EROĞLU
Yüksek Lisans
Türkçe
2009
Elektrik ve Elektronik MühendisliğiSelçuk ÜniversitesiElektrik-Elektronik Mühendisliği Ana Bilim Dalı
YRD. DOÇ. DR. MUSA AYDIN
- Ağır ticari araçların alternatör ve batarya yönetim sisteminin matematiksel modellenmesi ve enerji verimliliğine katkılar
Mathematical modeling of alternator and battery management system of heavy commercial vehicles and contributions to energy efficiency
TEOMAN AKDOĞAN
Yüksek Lisans
Türkçe
2019
Elektrik ve Elektronik Mühendisliğiİstanbul Teknik ÜniversitesiElektrik Ana Bilim Dalı
DR. ÖĞR. ÜYESİ DERYA AHMET KOCABAŞ
- Senkron generatör uyarma devresinin bulanık mantıkla denetimi
A fuzzy logic based controller for the excitation of a synchronous generator
MEHMET KUBİLAY EKER
Doktora
Türkçe
2005
Elektrik ve Elektronik MühendisliğiKaradeniz Teknik ÜniversitesiElektrik-Elektronik Mühendisliği Ana Bilim Dalı
DOÇ.DR. İSMAİL ALTAŞ
- Yüksek ve düşük güçlü bir senkron makinanın sonlu elemanlar yöntemi ile incelenmesi
Investigation of a high and low power synchronous machine using finite element method
ŞEYMA NUR MERDE
Yüksek Lisans
Türkçe
2021
Elektrik ve Elektronik MühendisliğiFırat ÜniversitesiElektrik-Elektronik Mühendisliği Ana Bilim Dalı
DOÇ. DR. AHMET ORHAN
- Güç dağıtım hatları için RF tabanlı diferansiyel koruma
RF based differential protection for power distribution lines
MURAT GÜRLER
Yüksek Lisans
Türkçe
2004
Elektrik ve Elektronik MühendisliğiKaradeniz Teknik ÜniversitesiElektrik-Elektronik Mühendisliği Ana Bilim Dalı
DOÇ.DR. İSMAİL HAKKI ALTAŞ