Three-phase system monitor

Abstract

KISA ÖZET Birkaç sene öncesine kadar klasik ve tamamıyla mekanik yöntemlerle yapılan güç sistemlerini izleme ile koruma, gelişen sayısal işaret işleme yöntemleri ve mikroişlemciler sayesinde yeni bir boyut kazanmış, günümüzün bu küçük ama son derece güçlü cihazları sonunda bu alanda da etkinliğini göstermeye başlamıştır. Tez, bu konuda yapılan yeni bir çalışmadır. En önemli özelliği de hiç bir şekilde mekanik alet kullanmadan, tamamen elektronik olarak üç fazlı güç sistemlerinin bütün özelliklerini ölçebilmesi, aşın akım veya gerilim durumunda ise gerekli olan kontrol sinyalini yaratabilmesidir. Ayrıca yapılan ölçme sisteminin çalışması için ek bir güç kaynağına da ihtiyaç yoktur. Bunun için gereken gerilim seviyesi, donanım kısmındaki ufak bir ünite ile yaratılmaktadır. MC68HC11 adlı tipik bir mikroişlemci kullanılarak yapılan bu çalışmada aletin bütün özelliklerinden yararlanılmaya çahşılmıştır. Faz akım ve gerilimleri ile faz aktif güçleri, mikroişlemcinin A/D çeviricilerinden örnekleme yapılarak ölçülmüştür. Üç fazlı sistemin frekansı mikroişlemcinin girişlerinden biri kullanılarak yapılmıştır. Faz reaktif, voltamper güçleri ile güç faktörleri, maksimum güç ve harcanan toplam enerji, tasarlanan cihazda hesaplanarak bulunan diğer özellikleridir. Ayrıca aşın akım veya gerilim durumunda rölelere gidecek sinyalin zamanlanması da bu cihaz tarafından yapılmaktadır. Hesaplanan bütün değerler tuşlu takımda istenilen sayfa numarasına basılarak dört satırlık ve yirmi karakterlik bir likit-kristal-göstergeye yazılmaktadır. Bilgisayarla iletişim sağlanabilmekle beraber şu anda kullanıcıya uygun değildir. Ancak yazılımda yapılacak bir değişiklikle bu özellik de ileride mümkün olacaktır.

IV ABSTRACT Three-phase system monitoring and relaying have been carried out by using only mechanical devices designed in conventional methods. However recent advances in microprocessor technology have made the use of these small but powerful devices. In this thesis, a microprocessor-based three-phase system monitor is designed and tested. The most important characteristic of this device is that no mechanical devices are used to measure all features of the three-phase system, and a precaution signal is generated in case of overcurrent, overvoltage detection. On the other hand, since the device is self- powered, no external power supply unit is needed. Nearly all features of the microprocessor, MC68HC11A1, are exploited. Phase currents and voltages and active power values are measured using the samples of the A/D converter channels. System frequency measurement is done using one input of the microcomputer. All other system features, such as reactive and apparent power, power factor, maximum power demand and energy, are calculated from measured values. In case of overcurrent and overvoltage detection, a signal necessary for relaying is also generated. All calculated data can be displayed on an LCD by pressing the related page key on the keypad. Even though communication via a computer is possible, it is not user-friendly yet.