راه‌حل ترانسفورماتور ولتاژ: نظارت بر پاسخ گذرا برای ایستگاه‌های انرژی تجدیدپذیر

Ⅰ. پیش‌زمینه و نقاط دردناک​
ایستگاه‌های انرژی تجدیدپذیر (فتوولتائیک/بادی) با فرآیندهای گذرا پیچیده مواجه هستند که ناشی از استفاده در مقیاس بزرگ از دستگاه‌های الکترونیک قدرت، شامل: شوک خاموش شدن انورتر، رزونانس پهن‌باند و تداخل مؤلفه مستقیم جریان می‌باشد. PTs/CTs معمولی به دلیل محدودیت باند عرضی، سرعت پاسخ و توانایی مقاومت در برابر اشباع، قادر به ضبط دقیق امواج ولتاژ گذرا نیستند. این موضوع منجر به عملکرد نادرست محافظت، سختی در تعیین موقعیت خطا و کاهش طول عمر تجهیزات می‌شود.

​Ⅱ. راه‌حل نظارت بر پاسخ گذرا برای ایستگاه‌های انرژی تجدیدپذیر​
این راه‌حل به طور خاص برای فرآیندهای گذرا در ایستگاه‌های انرژی تجدیدپذیر طراحی شده است، با قابلیت اصلی اندازه‌گیری ولتاژ با دقت بالا و باند عرضی گسترده از DC تا 5kHz.

• ​تمرکز فنی: قابلیت اندازه‌گیری با باند عرضی گسترده (DC-5kHz)​​
  از محدودیت‌های باند عرضی ترانسفورماتورهای معمولی عبور می‌کند و شامل سیگنال‌های گذرا مهم مانند نوسان زیر-همگام (SSO)، هارمونیک‌های فرکانس تغییر وضعیت، رزونانس با فرکانس بالا و اختلالات DC کند می‌شود.
• ​فناوری‌های کلیدی​
  تقسیم مقاومتی-ظرفیتی + یکپارچگی لوله روگوسکی:​​
   • تقسیم مقاومتی-ظرفیتی: اندازه‌گیری دقیق ولتاژ با باند عرضی گسترده (10Hz-5kHz) با پاسخ گذرا سریع و مقاومت قوی در برابر تداخل.
   • لوله روگوسکی: اندازه‌گیری نرخ تغییر جریان با فرکانس بالا (di/dt). سیگنال‌های مکمل یکپارچه یک سیگنال ولتاژ گسترده‌باند کامل را ساخته و باند عرضی موثر را به 5kHz گسترش می‌دهد و محدودیت‌های حسگر تک‌نفره را غلبه می‌کند.
   ​مدار جبران‌کننده فاز با فرکانس پایین 0.5Hz:​​
  برای نوسانات زیر-همگام سیستم با فرکانس بسیار پایین (مثلاً <1Hz)، از الگوریتم‌های جبران‌کننده تخصصی و مدارهای آنالوگ با نویز پایین استفاده می‌کند تا خطای فاز <0.1° در 0.5Hz حفظ شود و صحت فاز و دقت دامنه مؤلفه‌های زیر-همگام را تضمین کند.
  طراحی مقاوم در برابر اشباع مؤلفه DC (120٪ تغییر وضعیت DC):​​
  از هسته‌های مغناطیسی نانوبلوری با Bs بالا در ترکیب با فناوری جبران‌کننده بایاس فعال استفاده می‌کند. تا 120٪ ولتاژ اسمی با تغییر وضعیت DC پایدار بدون اشباع مقاوم است و از تحریف اندازه‌گیری ناشی از مؤلفه‌های DC از خطاهای انورتر یا نامتقارنی شبکه جلوگیری می‌کند.
• ​مشخصات عملکرد دینامیکی​
  زمان پاسخ پله: <20μs – ضمانت می‌کند که ولتاژ فراتر از حد ناشی از عملکرد تغییر وضعیت (مثلاً خاموش شدن IGBT) به سرعت ضبط شود.
  دقت اندازه‌گیری هارمونیک: تا مرتبه 51 (2500Hz@50Hz) – دقت THD ±0.5% – نیازهای ارزیابی دقیق کیفیت توان و تحلیل رزونانس را برآورده می‌کند.
  دقت ضبط ولتاژ فراتر از حد گذرا: 10μs/نقطه (معادل نمونه‌برداری 100ksps) – ضمانت می‌کند که ضبط موج با دقت بالا برای حوادث گذرا در سطح میلی‌ثانیه (مثلاً برخورد برق، خرابی زمین) انجام شود.
• ​ سناریوهای کاربردی​
  نظارت بر ولتاژ فراتر از حد خاموش شدن انورتر فتوولتائیک: به طور دقیق ولتاژ پرشی در طول خاموش شدن IGBT (dv/dt >10kV/μs) را اندازه‌گیری می‌کند، منبع ولتاژ فراتر از حد موج بازتابی را می‌یابد و پارامترهای میراگر RC و ترتیب کابل‌ها را بهینه می‌کند.
  تحلیل رزونانس خط جمع‌آوری مزرعه بادی: رزونانس پهن‌باند (مثلاً 2-5kHz) ناشی از تعامل بین ظرفیت توزیع شده کابل‌های بلند و SVGs/مجموعه ژنراتورها را ضبط می‌کند. طیف هارمونیک مشخص و ویژگی‌های کاهش را برای راهنمایی تنظیم پارامترهای میرایی فعال ارائه می‌دهد.
  نظارت بر نوسان زیر-همگام (SSO/SSR): تغییرات فاز و دامنه ولتاژ نوسان زیر-همگام را در محدوده 0.5-10Hz به طور دقیق ضبط می‌کند و داده‌های اصلی برای محل‌یابی منبع نوسان و استراتژی‌های سرکوب ارائه می‌دهد.
  تحلیل عملکرد نادرست محافظت به دلیل مؤلفه‌های DC: حتی در شرایط تغییر وضعیت DC قابل توجه، اندازه‌گیری مؤلفه اساسی دقیق را ارائه می‌دهد و از قضاوت نادرست دستگاه‌های محافظت ناشی از اشباع ترانسفورماتور جلوگیری می‌کند.