برق. قدرت. کنترل. الکترونیک. مخابرات. تاسیسات.

دایره المعارف تاسیسات برق (اطلاعات عمومی برق)


 

پایداری ولتاژ در شبکه های قدرت

با تغییر ساختار جدیدی که در سالهای اخیر در سیستمهای قدرت پدید آمده و باعث شده است که

واحدهای تولیدی ، توان الکتریکی هرچه بیشتری را از خطوط انتقال عبور دهند،بدین ترتیب انتظار

می رود شاهد فروپاشی ولتاژ گسترده تر و بیشتر سیستم های قدرت باشیم. برای مثال عبور توان

بیش از حد یک خط انتقال باعث افت ولتاژ بیش از حد و کاهش ظرفیت انتقال توان الکتریکی به بخش مشخصی از سیستم قدرت گردد.

پایداری ولتاژ چیست؟

تعریف IEEE از پایداری ولتاژ عبارتست از توانایی یک سیستم قدرت در نگهداری ولتاژ دائمی در همه باسهای

سیستم بعد از بروز اغتشاش در شرایط مشخصی از بهره برداری. اغتشاش ممکن است خروج ناگهانی یکی از

تجهیزات باشد یا افزایش تدیریجی بار. هنگامی که توان الکتریکی انتقالی به بار رو به افزایش است تا بتواند بار

اضافه شده را تامین کند (بار ممکن است مکانیکی، حرارتی یا روشنایی باشد9، و هر دو مؤلفه یعنی توان و ولتاژ

قابل کنترل بمانند، سیستم قدرت پایداری ولتاژی خواهد بودو اگر سیستم بتواند بار الکتریکی را منتقل کند و ولتاژ از

دست برود سیستم تاپایدار ولتاژ است. فروپاشی ولتاژ هنگامی رخ یم دهد که افزاییش بار باعث غیرقابل کنترل

شدن ولتاژ در ناحیه مشخصی از سیستم قدرت گردد. بنابراین ناپایداری ولتاژ در طبیعت خود یک پدیده ناحیه ای

است، که میتواند بصورت فروپاشی ولتاژ کلی بدل گردد بدون هیچ پاسخ سریعی.

موضوعات پایداری ولتاژ چه هستند؟


آگاهی در مورد مشخصات بار که از شبکه های قدرت بزرگ قابل دسترسی هستند.


· روشهای کنترل ولتاژ در ژنراتور ها، دستگاههای کنترل توان راکتیو (مانند خازنهای موازی، راکتورها) در شبکه.


· توانایی شبکه در انتقال قدرت، به خصوص توان راکتیو، از نظر تولید به نقاط مصرف


· هماهنگی بین رله های حفاظتی و ادوات کنترل سیستم قدرت.


در هنگام بروز ناپایداری چه اتفاقاتی می افتد؟


ناپایداری ولتاژ اغلب هنگامی رخ می دهد که بروز یک خطا ظرفیت سیستم انتقال یک شبکه قدرت را کاهش می

دهتد. پس از بروز این خطا، به سرعت بار مصرفی بارهای حساس به ولتاژ افت می کند آنگونه که ولتاژ افت کرد.


این کاهش بارگیری بصورت موقتی باعث می شود که سیستم قدترت پایدار بماند. به هر حال با گذشت زمان توان

مصرفی بارها افزایش خواهد یافت چرا که بسیاری از بارها بصورت دستی یا اتئماتیک کنترل میشدند تا بتوانند

نیازهای فیزیکی ویژه و تعیین شده ای را برآورده کنند و همچنین نپ ترانسفورماتورهای قدرت به گونه ای تغییر

خواهند کرد تا بتوان ولتاژ مورد نیاز را تامین نمود با اینکه ولتاژ در سمت ائلیه ترانس 0ولتاژ سیستم انتقال) مقدار


مطلوب را نداشته باشد و از حد مطلوب پائینتر باشد. از هنگامی که بار به مقدار اولیه خود (قبل از بروز خطا) دست

یافت، ممکن است سیستم قدرت وارد مرحله ناپایداری ولتاژ گردد که زمینه فروپاشی ولتاژ نیز هست. در خلال این

مرحله بهره برداران (Operators) سیستم قدرت ممکن است کنترل ولتاژ و پخش بار در شبکه را از دست بدهند.


ممکن است توان راکتیو خروجی ژنراتورهای سیستم قدرت کاهش یابد تا از حرارت بیش از حد آنها جلوگیری به

عمل آید، این کار باعث میگردد ذخیره توان راکتیو سیستم قدرت کاهش یابد و از دست برود. از طرفی با کاهش

یافتن ولتاژ موتورها از حرکت باز می مانند که خود باعث مصرف توان راکتیو بسیاری میگردد که نهایتاً این امر

فروپاشی کامل ولتاژ را در پی دارد.

چه چیزهایی باعث بروز فروپاشی ولتاژ در شبکه میگردند؟


از آنجایی که واحدهای تولیدی در صددذ انتقال توان هرچه بیشتر از خطوط انتقال هستند، وقوع فروپاشی ولتاژ

محتمل تر است، چرا که توان راکتیو مصرفی خطهایی که بیش از حد بارگیری شده اند بیشتر است.


تجهیزاتی که بصورت پل به یکدیگر متصل هستند و همچنین موتورهای سرعت ثابت که مقدار مشخصی توان مصرف

رمی کنند – حتی در مواقعی که ولتاژ کاهش می یابد – می توانند به طور موثری کاهش بار موقتی و طبیعی را

که به سرعت کاهش ولتاژ شبکه رخ داده و می تواعث خروج در سیستم گردد را کاهش دهد. در پی انجام موارد

فوق سیستم قدرت بص.رت ناپایدار درخواهد آمد (Whde Less Stable).


تغییر دهنده های تپ بار اثر ناپایدار کننده مشابهی دارند. برای جبران کاهش ولتاژ در اولیه سیستم، آنها با افزایش

نسبت سعی در نگهداشتن ولتاژ ثانویه بصورت ثابت خواهد داتش. نتیجتاً ولتاژ در اولیه سیستم در قسمت ثانویه

ظاهر نخواهد شد تا زمانی که LTC (Load Top Changer) به حد نهایی خود نرسد. علاوه بر موارد فوق عمل LTC

سبب برزو افزایش توان راکتیو مصرفی در اولیه یم گردد، که باعث ناپایداری ولتاژ اولیه سیستم میگردد.


 

ادوات FACTS مانند SVCها و STAT COM ها می توانند از ظرفیت انتقال توان را با تامین ولتاژ بصورت اکتیو افزایش

دهند اما فقط برای یک نقطه. در انتهای رنج کاری، یک تجهیز FACTS بطور ناگهانی توانایی خود را در کنترل از

دست می دهد و بصورت یک تجهیز ثابت عمل می کند. توان راکتیو خروجی از یک خازن ثابت با کاهش ولتاژ نیز کم

می شود (معمولاً با توان دوم ولتاژ V2). بدذون کنترل ولتاژ راکتیو، ولتاژ خط پایدار باقی نمی ماند یا اینکه به نقطه

ای که فروپاشی ولتاژ در آن رخ می دهد نزدیکتر می گردد نسبت به موقعی که کنترل ولتاژ اکتیو صورت می گرفت.


به عبارت ساده تر، یک فروپاشی ولتاژ هنگامی رخ یم دهد که مقدار توان راکتیو قابل کنترل کافی وجود ندارد و در

دسترس نیست تا بتوان توان راکتیو مورد نیاز سیستم قدرت و مصرف کننده را تامین نمود. اگر این نقصان در توان

راکتیو به اندازه کافی بزرگ باشد، ولتاژ سیستم کاهش خواهد یافت تا سطحی که برگشت به حالت اولیه

غیرممکن گردد.


یک عامل محرک یا آغازگر مورد نیاز است تا فروپاشی ولتاژ واقع گردد. برای مثال ممکن است یک خط انتقال که

نقش کلیدی در شبکه ایفا می کند ممکن است به علت برزو خطا از سرویس خارج گردد. از آنجایی که خطوط

باقی مانده سعی در انتقال و جبران توان اکتیو ئ راکتیو مورد نیاز دارند، کمبود توان راکتیو بیشتر شده و ولتاژ سطح

پایینتری را به خود اختصاص می دهد. همچنان که کمبود توان راکتیو افزایش یابد، کاهش سطح ولتاژ بیشتر شده و

خطوط بیشتری شامل خطا میشوند. در این شرایط بروز فروپاشی ولتاژ ناحیه ای یا کلی امری طبیعی است.

آیا انواع مختلفی از فروپاشی ولتاژ وجود دارد؟


- فروپاشی ولتاژ در درازمدت: این نوع فروپاشی هنگامی رخ می دهد که ژنراتورها و تولید کننده های توان الکتریکی

از منابع بار بسیار دور هستند و خطوط انتقال به میزان زیاید بارگیری میشدند و سیستم نمی تواند ولتاژ قابل قبول

را در منابع بار ارایه دهد. هنگامی که سیستم نمی تواند مقدار کافی توان راکتیو به منطقه بار انتقال دهد، برای

مثال، وقتی با کاهش تولید با انتقال مواجه هستیم فروپاشی ولتاژ می تواند حادث گردد. ممکن است بروز این

فروپاشی ولتاژ از چند دقیقه تا چند ساعت به طول بینجامد.


- فروپاشی ولتاژ کلاسیک: این مورد هنگامی رخ می دهد که در یک سیستم قدرت بهم پیوسته با تولید پراکند.

یک خطا باعث جدا شدن سیستم گردد و سیستم قدرت دارای ذخیره توان راکتیو کافی نباشد تا بتواند نیازهای

سیستم و بار مصرف کنندگان را تامین کند. هر چقدر کمبود توان راکتیو بیشتر باشد کاهش ولتاژ نیز بیشتر خواهد

بود. نهایتاً ولتاژ به نقطه ای می رسد که بازگشت به حالت اولیه امکان پذیر نیم باشد و سیستم دچار فروپاشی

میگردد. این واقعه می تواند بین 1 تا 5 دقیقه بعد از بروز خطا رخ دهد.

- فروپاشی ولتاژ گذرا: دو دسته فروپاشی در این قسمت وجود دارد، اما هر دو کمتر از 15 ثانیه بعد از بروز

اغتشاش رخ می دهند. فروپاشی ولتاژ سریع می تواند توام با کاهش سنکرونیزم باشد یا اینکه فروپاشی هنگامی

رخ یم دهد که تعداد زیادی از موتورها با هم از کار بیفتند و بخواهیم همه را با هم دوباره به راه بیاندازیم. این مورد

 

می تواند منجر به مصرف توان راکتیو زیاید گردد و فروپاشی ولتاژ را در پی دارد.

 

تفاوت فروپاشی ولتاژ ناپایداری حالت ماندگار کلاسیک در چیست؟


با توجه به آنچه که تا اینجا گفته شد فروپاشی ولتاژ از کاهش یافتن دامنه بصورت دینامیکی نشأت می گیرد، اما

متغیرهای دیگری از سیستم قدرت را نیز شامل میگردد. برای مثال زوایای ماشین نیز در فروپاشی شامل هتسند.

بنابراین تفاوت دقیقی نمیتوان بین فروپاشی ولتاژ و اغتشاشات ناپایدار ساز زاویه یا کاهش پایداری حالت دائمی

قایل شد، همچنین همه فروپاشی ها نسبت های مختلفی از پایداری ولتاژ و ناپایداری زاویه را در خود دارند. به

خاطر داشته باشید که در بسیاری از فروپاشی های ولتاژ ناهماهنگی بین توان اکتیو و زاویهتوان راکتیو و کاهش

دامنه ولتاژ در شرایط بارگیری بی شاز حد برزو می کند.


 

تفا.ت فروپاشی ولتاژ و ناپایداری کلاسیک حالت دائمی موارد مورد تاکید زیر است:


بحث پیرامون فروپاشیدگی ولتاژ شامل بار و دامنه ولتاژ میشود در حالی که بحث پیرامون ناپایداری کلاسیک حالت

دائمی روی ژنراتورها و زاویه ها متمرکز میشود. همچنین فروپاشیدگی ولتاژ اغلب شامل دینامیک از نوع طولانی

تری است و اثرات تغییرات پیوسته مانند افزایش بار بعلاوه اتفاقات گسسته مانند خروج یک خط می باشد.


 

نقش توان راکتیو در فروپاشی ولتاژ چیست؟


درست است که فروپاشی ولتاژ یک ناپایداری است که شامل بسیاری از مولفه های سیستم قدرت و

متغیرهاشان میگردد اما بصورت نوعی با تامین نشدن توان راکتیو که نتیجه موارد زیر است مرتبط می باشد.


· محدودیت در امر تولید توان راکتیو 0محدودیت های ژنراتور)


· محدودیت در امر انتقال توان راکتیو (تلفات توان راکتیو با بارگیری بیشتر از خظ افزایش می یابد) اگر بارگیری از خظ

زیاد شود مقدار زیادی از توان راکتیو ورودی خط که باید در بار مصرف گردد مورد مصرف توسط خط قرار می گیرد برای

اینکه تلفات اضافی خط را جبران کند و افت ولتاژ در طول خط نیز افزایش می یابد.


· افزایثش بار راکتیو. میازن مصرف توان راکتیو با افزایش بار افزایش می یابد، اگر موتورها از حرکت بازایستند یا

تغییری در ترکیب بار بوجود اید مانند گرما، رطوبت هوا که توسط کمپرسورهای دستگاههای هواساز جبران شدند.


· کاهش توان راکتیو شارژ خطوط انتقال با کاهش ولتاژ.


آیا ممکن است بتوان ناپاداری ولتاژ را پیشگویی کرد؟


بلی. دو دسته نرم افزار کامپیوتری وجود دارد که م تواند پایداری ولتاژ سیستمهای قدذرت بزرگ را تجزیه و تحلیل –

و پیشگویی – کنند. پایه و اساس آنها بر پخش بار تکتیو و راکتیو حالت دائمی قرار دارد، دسته دوم نیز مبتنی بر

شبیه سازی تغییرات زمانی (Time-variung simulation) هستند. علاوه بر موارد فوف روشهای ریاضی نیز وجود

دارند که شامل منحنی های V-Q وP-V ، تحلیل به روش modal و همچنین اندیسهای کارایی(Performance indice

) هستند.

- تحلیل بوسیله پخش بار:


با اینکه پایداری ولتاژ امری دینامیکی است، تحلیل پخش بار (حالت دائمی)، که روشی ساده تر و دارای محاسبات

کمتری نسبت بخ اتحلیل متغیر زمانی است، بسیار ارزشمند است. تحلیلی پخش بار مختص زمانی است که مقدار

بسیار زیادی از بار بصورت غیر موتوری است. این روش در مطالعات وسیعی مورد استفاده قرار می گیرد هنگامی

که محدوده های پایداری ولتاژ برای حالت های قبل و بعد از بروز خطا باید تعیین گردند. همچنین این روش بطور


موفقیت آمیزی در عیب یابی اتفاقات به وقوع پیوسته سیستم های قدرت واقعی بکار رفتهد است. در پی برزو یک

خطا، یا در خلال افزایش بار، تحلیل پخش بار تصویر لحظه ای از سیستم قدرت را شبیه سازی می کند. این روش

تحلیل برای بازه های زمانی که در ذیل آورده یم شود دارای معنی خواهد بود:


· 10 تا 30ئ ثانیه بعد از وقوع خطا: سیستم بطور نسبی ساکن خواهد شد تا نوسانات از بین بروند. کنترل تغییر

دهئنده های تپا زیر بار، محدود کردن فوق تحریک و کنترل تولید خودکار آنچنان مهم نیستند. بارها نسبت به ولتاژ

حساس هستند.


 

· 2 تا 5 دقیقه بعد از بروز خطا: ممکن است تغییر تپ زیر بار تکمیل شده باشد. رگولاسیون صورت گرفته توسط تپ

صنچر در نزدیکی بارها ترمیم بارهای حساس نسبت به ولتاژ را در پی دارد. جریان میدان ژنراتورها ممکن است تا

حداقل خود کاهش یابد. کنترل تولید خودکار (AGC: Automatic Generation Control) کامل می شود اگر

نامتعادلی بار زیاد نباشد.

· 5 دقیقه یا بیشتر بعد از بروز خطا: بار احیا شده که اکنون از افت ولتاژ آسیب دیده توسط کنترل کننده های

ترموستاتیک بازسازی میشود. کنترل تولید خودکار، دوباره برنامه ریزی تولید و پخش بار اقتصادی و همچنین

دستورالعمل راه اندازی مجدد بهره برداری نیز در این مرحله باید اجرا گردند.


- تحلیل بوسیله متغیرهای زمانی:


برنامه های پایداری گذرا و همچنین برنامه های طویل المدت یات میان مدت را می توان برای تحلیل متغیر زمانی

بکار برد. کاربردهای ممکن برای بکار بردن این روش تحلیل عبارتند از:


· هماهنگ کردم زمتانی تجهیزات: هنگامی که بازه های زمانی با یکدیگر همپوشانی دارند به عنوان مثال سیستم
تحریک ژنراتور و کنترل گاورنر، طرح های حفاظتی پیچیده و مخصوص، SVCها، تغییرات بار ناشی از تغییرات فرکانس

و ولتاژ (مانند آنچه در مورد موتورهای القایی و دستگاههای تهویه مطبوع گفته شد) و همچنین لود شدینگ تحت

ولتاژ کمتر.


· شناختن و آشکارسازی هرچه بیشتر پدیده و ممانعت از بکار بردن تجهیزات اضافی: مدل سازی دامه زمانی تاکید بیشتری بر تحلیل های دقیقتر و مدل سازی دقیقتر دارد.

· تاکید بر کاهش تحلیل های استاتیک با محاسبات پیچیده.

· بهبود کیفیت شبیه سازی: به خصوص در نزدیکی مرزهای پایداری.


· شبیه سازی وقایع دینامیکی سریع مرتبط با فازها و مراحل نهایی فروپاشی ولتاژ


· تهیه و ارایه میزان کارایی سیستم با به کار بردن نمودارهای زمانی که میزان پایداری ولتاژ را نشان می دهند.


برای کسب بینش مضاعف نسبت به مکانیزم ناپایداری ولتاژ، مهندسان می توانند تحلیل مقادیر وزنی را در نقاط

متعددی برای سنجش میزان ناپایداری ولتاژ بکار ببرند. برای مثال مقادیر ویژه یک سیستم خطی سازی شده می

توانند محاسبه شوند تا بتوانند تصاویر لحظه ای پس از فروشناندن حالت گذرا را نشان دهند.


مقایدر ویژه بریا نشان دادن دوباره تنزل کردن نرخ پادیاری ولتاژ در هنگام تغییر تپ پیوسته نیز بکار می روند و

محاسبه می شوند. (این مورد برای سیستم های قدرت واقعی کاربرد آنچنانی ندارند). به هر حال، تحلیل مقادیر

ویژه یا هر نوع تحلیل که مربوط به سیستم های هطی سازی شده می باشد می تواند گاهی اوقات منجر به برزو

خطا در مورد حس کردن مقدار ایمنی گردد چرا که آستانه های پایداری همیشه تحت تأثیر عناصر غیرخطی


هستند مانند ژنراتورها، ادوات FACTS یا تغییر دهنده های تپ زیر بار که می توانند به نهایت مقدار عملیاتی خود

برسند. علت این امر این است که تحلیل مقادیر ویژه یا هر نوع تحلیل رمبوط به سیستمهای خطی سازی شده

فقط هنگامی می تواند مورد استفاده قرار بگیرد که شرایط سیستم حول یک نقطه کار ثابت تغییر می کند و تحت

تغییرات و اغتشاشات کوچکی قرار دارد و می توان معادلاتا سیستم های غیر خطی را در حول آنها خطی سازی

نمود. ناآگاهی نسبت به هناصر غیرخطی دینامیکی سیستم، مخصوصاً در حوالی فروپاشیدگی ولتاژ می تواند

منجر به نتایج غلط و تصمیم گیری هیا اشتباه شود.


- به کار بردن منحنی های P-V و V-Q


منحنی های V-Q که اسان ترین ابزار برای تحلیل پایداری ولتاژ هستند جبه مهندسان اجازه می دهند تا مقاومت

سیستم را با اضافه کردن بار راکتیو بسنجند. برای مثال منحنی V-Q در شکل 1 نشان می دهد که یک بانک

خازنی شنت (موازی با شبکه) ولتاژ سیستم را افزایش می دهد و آستانه توان راکتیو را افزایش می دهد.


نحوه عملکرد در سطور زیر مشخص شده است:

* یک کندانسور سنکرون مجازی در یک باس مورد آزمایش تصور کنید. باس مورد آزمایش بصورت یک باس از نوع PV درخواهد آمد بدون هیچ محدودیتی برای توان راکتیو.

* ولتاژهای مختلفی را برای آن درنظر بگیرید.

 

* نمودار مقدار توان راکتیو را نسبت به ولتاژ رسم کنید.

* نمودار های V-Q را برای شرایط قبل و بعد از اغتشاش رسم کنید همچنین برای مقادیر مختلفی از بارهای مدل سازی شده


نکته: دامنه ولتاژ معنی دار مابین 9/0 تا 1/1 پریونیت می باشد. استفاده از منحنی های V-Q برای بررسی

مشکلات بزرگ سیستم کاربرد آنچنانی ندارد.


 

منحنی های V-Q راه خوبی برای اینکه بتوان تعیین کرد که ایا ولتاژ تحت بار مشخصی پایدار خواهد بود یا خیر؟


منحنی های P-V به عنوان انتخابی دیگر در تحلیل پایداری ولتاژ در سطوح مختلف بارگذاری موثر خواهند بود.


همچنین معادلات سیستم پیچیده تر خواهد شد و سخت تر حل می شوند. هنگامی که قدرت قابل انتقال به

حداکثر خود می رسد بنابراین، برای یک شبکه بزرگ تحلیل P-V در نزدیکی محدودیت تا حدی مبهم و پیچیده

است. (آای ممکن است سیستم منجر به خطا شود در حل مسئله به علت محدودیت هیا انتقال که به حد آنها

رسدیه ایم و حال هیچ راه حلی نداریم و اینکه آیا ممکن است به جواب نرسیم و علت اینکه الگوریتم انتخابی خوب

عمل نمی کند؟ در جواب باید یگوییم که بستگی دارد به یک راه حل با الگوریتم غیر همگرا می تواند یک سیستم

ناپایدار را به درستی نشان دهید یا خود الگوریتم شکل داشته باشد).

پایداری ولتاژ می تواند در هر نقطه ای از منحنی P-V یک سیستم خطی سازی شده یا بوسیله تحلیل حساسیت

یا تحلیل به زوش مدال در حالت دائمی سنجیده شود. سه منحنی نشان داده شده در شکل 2 مربوط هستند به 3


ضریب قدرت بار در نقطه دریافت بار و ضریب قدرت 9/0 پس فاز حالت طبیعی و نرمال سیستم را نشان می دهد.

منحتی مربوط به ضریب قدرت واحد (0 و 1) نتیجه اتصال بانک خازنی نسبت به نقطه پایانی خط (محل بار) است

که توان راکتیو مورد نیاز بار را تامین می کند، این توان راکتیو با افزایش توان راکتیو درخواستی بار تا حد مجاز آن ا

فزایش می یابد. ضریب قدرت 9/0 پیش فاز اضافه کردن اتصال بانک خازنی دیگری به نقطه اتصال بار است. به این

نکته دقت کنید که برای هر منحنی در سطح ولتاژ وجود دارد به ازای دو مقدار توان. بریا سیستم قدرت نرمال در

حال طبیعی کنترل بار و کنترل ولتاژ نقطه کار بالاتر به عنوان نقطه کار پایدار و نقطه کار تحتانی به عنوان نقطه کار

ناپایدار تلقی می گردد.

- اندیس های کارایی


اندیس های کارایی که می توانند به عنوان پارامترهای تغییر یافته سیتسم مونیتور شوند بسیار مفید هستند. برای

اینکه تعیین کنیم سیستم چقدر به تاپایداری نزدیک شده است. این اندیسها عبارتند از:


* ضریب حساسیت:


ابزار شناخته دشه برای مهندسان تولید در جهت آشکارسازی مسئله پادیاری ولتاژ و اندازه گیری صحیح تجهیزات.

این ضرایب برای اولین بار در پیشگویی مسئله کنترل ولتاژ منحنی های Q-V ژنراتورها مورد استفاده قرار گرتفند که

شامل نشانگر نزدیکی به نقطه فروپاشیدگی ولتاژ نیز میشدند (Voltage Collapse Proximity Indicator: VCPI) و

همینطور ضریب حساسیت ولتاژ (Voltage Sensivity Factor:VFS).



* مقادیر منفرد ویژه: مقادیر مینیمم منفرد و مینیمم مقادیر ویژه نشانگرهیا حساس تری هستند.



بریا فروپاشیدگی ولتاژ تا ولتاژهای باس. اندیس ها را می توان برای تعیین اندازه گام مگاوات یا مگاوار بعدی در

محاسبات پخش بار برای تعیین منحنی های P.V تحلیل های مربوط به آنها بکار برد.


- آستانه های بارگذاری


مقدار بار اضافه شده (در الگوی مشخصی از اضافه بار) که می تواند منجر به فروپاشیدگی ولتاژ گردد آستانه

بارگذاری پایه ای تری و گسترده ترین اندیس برای فروپاسیدگی ولتاژ است. مهندسان انتخاب های متعددی در

مشخص کردن آستانه بارگذاری دارند. تغییر در بارگذاری مکی تواند توسط حاصلجمع مقادیر مطلبق تغییرات توان بار

یا با استفاده ازمجذور حاضل جمع مربعات تغییرات توان بار تعیین گردد.


همچنین این امر ممکن است که بتوان از آستانه بارگذاری برای اندازه گیری مقدار توان انتقالی بین دو ناحیه

استفاده کرد. در هنگامی که ظرفیبت انتقال بین آن دو ناحیه مورد مطالعه قرلر می گیرد.


همواره اینگونه در نظر گرفته می شود که بارها دارای ضریب قدرت ثابتی باشند. در چنین حالتی اندازه گیری تغییر

در بارگذاری تغییر توان حقیقی میسر خواهد بود. مزیت دیگر بارهای با ضریب قدرت ثابت اندازه گیری تغییرات

بارگذاری آ”نهاست که با حاصلجمع مقادیر جمطلق تغییرات توان بار حاصل می گردد.


- آستانه توان راکتیو:


فروپاشی ولتاژها هنگامی که محدودیت های جاری توان راکتیو حاصل نشود رخ نمی دهد بخصوص در منابع راکتیو

بزرگ. پس با آشکارسازی توان راکتیو انتقال داده شده و رزروهای مرتبط با آن در یک سیستم قدرت، بهره برداران

می توانند میزان نزدیک شدن به فروپاشیدگی ولتاژ را تعیین کنند (تخمین بزنند) و اقلام اصلاحی مورد نیاز را بکار

برند که عباراتند از لود شرینگ، به خصوص بریا نواحی مه نیاز به اضافه توان راکتیو دارند. آستانه هاید توان راکتیو


استفاده می شدند برایذ سنجش میزان مشکلات ناپایداری ولتاژ گروه هایی از باس بارها در سیستم قدرت این

محدوده ها بر پایه اختلاف بین منابع تولید توان راکتیو (ژنراتورها، SVCها، و کندانسورهای سنکرون) و مصرف کننده

های توان راکتیو (انواع بارها و خطوط انتقال) در هر باس از یک گروه یا ناحیه کنترل ولتاژ قرار دارند.


 

راهنما برای بکارگیری آستانه امنیت ولتاژ

در گذشته واحدهیا تولیدی سهی در ثابت نگهداشتن سطح ولتاژ قبل و بعد از بروز خطا داشتند که بر پایه تلرانس

دستگاهها بود و بستگی بسیار زیادی به آن داشن. با توجه به اینکه موضوع بستگی ولتاژ سیستم قدرت را در پی

دارد اما هیچ تضمینی برای وجود آستانه ای برای پایدار بودن ولتاژ ندارد. در نظر بگیرید یک سیستم قدرت ممکن

است دارای سطوح ولتاژ خوبی قبل و بعد از بروز خطا باشد، اما بسیار محتمل است که در آستانه ناپایداری ولتاژ و

ضوابط ولتاژی قرار داشته باشد. بریا مثال اگر مطالعات در سیستم قدرت نشان دهنده ناپایداری ولتاژ ممکن است

حادث شود هنگامی که رزروهای توان راکتیو چدر ژنراتور مشخص با ادوات FACTS به مقادیر مشخصی برسند، در

این حالات واحدهای تولیدی می توانند این مقادیر اندازه گیری شده را به عنوان نشانگرهای مستقیم پایداری و یا ناپیداری ولتاژ استفاده کنند.


در حالت کلی تر آستانه هیا امنیت ولتاژ توسط اختلاف بین مقادیر کلیدی پارامترهای سیستم (Key stystem Parameters )KSP
در نقطه کار کنونی و نقطه بحرانی پادیار ولتاژ تعیین می شوند. واحدهای تولیدی متفاوت ممکن است از پارامترهای

کلیدی مختلفی استفاده کنند برای در موضوع اصلی که عبارتند از:

الف) پارامترهای کلیدی برپایه PV که عبارتند از بار یا توان انتقال یافته بین واسطه ها

ب) پارامترهای کلیدی بر پایه QV که عبارتند از توان راکتیو تزریقی به یک باس یا گروهی از باس ها.


ضوابط پایداری ولتاژ مشخص می کنند چه مقدار به عنوان آستانه برای امنیت ولتاژ در سیستم باید در نظر گرفته

شود. ممکن است این مورد اینگونه عنوان شود که «سیستم باید اینگونه بهره برداری گردد برای نقطه کار مورد نظر

و تحت هر اغتشاش محتمل با آستانه پایداری ولتاژ باید بزرگتر از x درصد (به MW یا MVARٌِ) از KSP باقی بماند. در

ادامه این ضابطه برای آستانه پایداری ولتاژ ممکن است واحدهای تولیدی چضوابط دیگری برای بهره برداری در

شرایط پادیار ولتاژ وضع کنند، که عبارتست از منع افزایش ولتاژ و رزرو توان راکتیو.


 

رفع نقایص طراحی



هنگامی که ضوابط پادیاری ولتاژ سیستم ارضا نشد، واحدهای تولیدی می توانند از ابزارهای رفع نقص متعددی

برای دستیابی به پایداری ولتاژ استفاده کنند. دیگر مولفه های سیستم (ژنراتورها، سیستم های انتقال و توزیع و

بار) می توانند بهبو.د یابند تا پایداری ولتاژ در سیستم قدرت بصورت کلی بهبود یابد. عملی بودن یا در دسترس

بودن امکان هر یک از انتخاب هیا فوق بستگی به ویژگیهیا سیستم دارد. اما این موارد عبارتند از: کنترل توان اکتیو،

جبران سازهای سری و موازی، لود شدینگ در ولتاژ پایین، سد کردن تغییر تپ زیر بار و اتوماسیون سیستم های

توزیع. اگر ضوابز برای آستانه ولتاژ اضافه نشدند، مهندسان از تحلیل مودال برای مشخص کردن بهترین نقطه برای

بکارگیری رفع نقص استفاده خواهند کرد.



در بسیاری از واحدهاتی تولیدی شرایطی که باعث بروز فروپاشی ولتاژ میگردد غیرطبیعی است، یا بصورت

خطاهای درجه دوم بروز می کنند یا نشانه هیا غیر طبیعی بار. برای این سیستمهای تولیدی سخت افزاری که به

کمک آن می توان از بروز فروپاشیدگی ولتاژ جلوگیری نموده بسیار گران و غیر ابل دسترس است. ضمناً با توجه به

الین که فروپاشیدگی ولتاژ یک مسئله ناحیه ای است و اگر ناحیه ای در یک سیستم قدرت دچار آن شد با طرح

سیستم حفاظت صحیح و کارآمد می توان از گسترش فروپاشیدگی ولتاژ در همه سیستم و همچنینی دیگر باس

های آن جلوگیری نمود. بسیاری از واحدهای تولیدی در جهان از لودشرینگ در ولتاژهای پایین برای این منظور استفاده می کنند.

چه ابزارهایی برای تحلیل پایداری ولتاژ در دسترس هستند.

ولتاژهای تولیدی می توانند ابزارهایی برای سنجش پایداری ولتاژ یا امنیت سیستم قدرت به اختیار بگیرند که عبارتند از:

* نرم افزار VSTAB که ساخته شرکت EPRI است برای تحلیل سیستم های قدرت بزرگ که در سیستم های قدرت بزرگ تست و مورد بهره برداری قرار گرفتند.

 تحلیل پادیاری ولتاژ توسط نرم افزار NEPLAN

به عنوان قسمتی از نرم افزار NEPLAN ما جدول پایداری ولتاژ 4 عمل را در تحلیل پایداری ولتاژ استاتیکی انجام می

دهد. که عبارتند از: تحلیل V-Q (منحنی های V-Q)، تحلیل P-V (منحنی های P-V)، آنالیزب حساسیت V-Q و

تحلیل مقادیر ویژه V-Q (آنالیز مودال). این ماجول امکان سنجش و آزمون شرایط مختلفی از سیستم قدرت را می

دهد. این نرم افزار یک ابزار ایده آل و توانمند است و می توان با استفاده از آن بینش کلی تری نسبت به طبیعت

مسئله پادیاری ولتاژ بدست اورد و می تواند ابزار مواجهه با مسئله پایداری ولتاژ را به نحو احسن در اختیار کاربر بگذارد.

کاربردها:


بسیاری از مضووعات پادیاری ولتاژ می تواند توسط روشهای استاتیک مورد بحث و بررسی قرار گیرد. در این روش

آزمون وجود و نحوه تعادل جدر نقطه مورد نظر بهره برداری قابل انجام است. دو موضوع مهم در این آزمایش

سنجیده می شوند که عبارتند از:

الف: سیستم چقدر به ناپایداری ولتاژ نزدیک شده است؟

ب: چرا ناپایداری ولتاژ بروز کرده است؟


 

مزین موارد مطوجه فوق در این است که آنها اطلاعات مورد نیاز پادیاری ولتاژ را ارایه می دهند که از زاویه دید

مناسبی از سیستم قدرت گرفته شده اند و همچنین بطور واضح نقاط مشکل دار ولتاژ شبکه را مشخص می کنند.

ماجول پادیاری ولتاژ ترم افزار NEPLAN ابزار پیشرفته، کارآمد و سریع التعلیم برای کاربر است که موضوعات متعددی

از بحث پایداری ولتاژ را می تواند بررسی و تجزیه و تحلیل کند.

* تعیین ضعیفترین باس ها در شبکه قدرت

* معرفی نواحی تاپایدار وضعیت در شبکه قدرت (غیر قابل کنترل)

* معرفی بارهاید ضعیف و بارهای بزرگ که به شبکه متصل هستند

* توزیع توان راکتیو توسط منابه تولید توان راکتیو در شبکه برای دستیابی آستانه پایداری ولتاژ

* اطلاعات مربوط به حساسیت ولتاژ

* میزان یا درجه پادیاری ولتاژ

* دیگر اندازه گیری های سفید برای بررسی و تحلیل پادیاری ولتاژ در سیستم قدرت


برخلاف روش هیا استاتیک بکارگیری روش شبیه سازی زمانی می تواند در بررسی وقایعی که زمان سنجی و

تحلیل زمانی آنها می تواند در بررسی پادیاری ولتاژ و وقایعی که منجر به ناپایداری ولتاژ شده اند بسیار مفید و

میسر واقع گردد.


ماژول پایداری گذرا در نرم افزار NEPLAN ابزار مناسبی برای این نوع شبیه سازی زمانی می باشد.

* تجزیه و تحلیل P-V (منحنی های P-V)

تحلیل P-V یک ابزار حالت دائمی است که توسط آن می توان منحنی هایی بسط و گسترش داد که به ولتاژ باس

های سیستم قدرت که به نواحی بار توان میرسانند مربوط است. ولتاژ باس مونیتور می شوند در جریان افزایش

حد مجازی از بارها در نقاط بار. ا‍ز مزایای این روش آن است که در خلال آن می توان افزایش بار میزان نزدیک شدن به فروپاشی ولتاژ را سنجید.

- ورودی های مورد نیاز نرم افزار برای انجام تحلیل:

* اطلاعات استاندارد پخش بار

- خروجی این نوع روش تحلیل

* منحنی های P-V برای کلید باس های موجئد در شبکه

* تجزیه و تحلیل V-Q (منحنی های V-Q)

تحلیل به روش V-Q روشی برای بررسی امکان بروز فروپاشی ولتاژ را در دسترس قرار می دهد. منحنی های V-Q

توسط اعمال چندین حالت پخش بار بدست خواهند آمد. کمترین نقطه یک منحنی V-Q نقطه بحرانی آن است (دقیقاً در جایی که dQ/dV=0 می گردد) کلیه نقاط موجود در سمت چپ نقطه بحرانی ناپایدار تلقی میگردند

همچنین کلیه نقاط موجود در سمتن جراست نقطه بحرانی پایدار تلقی می شوند.

- ورودی های مورد نیاز نرم افزار برای انجام تحلیل

* اطلاعات استاندارد پخش بار

- خروجی این نوع روش تحلیل

* منحنی های V-Q مخصوص کلید باس های سیتم قدرت

* آنالیز حساسیت V-Q

ورودی های مورد نیاز نرم افزار برای انجام تحلیل

* اطلاعات مورد نیاز پخش بار استاندارد

- خروجی این نوع روش تحلیل

* حساسیت خودی V-Q. افزایش تغییرات داخله ولتاژ اگر میزان توان راکتیو تزریقی تغییر کند.

* حساسیت متقابل V-Q افزایش تغییرات دامنه ولتاژ کلید باس ها اگر توان راکتیو تزریقی به یک باس دچار تغییر شود.

* تحلیل مقادیر ویژه Q-V (روش تحلیل مودال)

تحلیل به روش مقادیر ویژه دارای این مزین است که اطلاعات را با توجه هر مکانیزم ناپایداری تهیه و تولید می کند.

دامنه و اندازه مقادیر ویژه به عنوان نسبت و ضریبی برای نزدیک شدن به ناپایداری بکار برده می شوند. تحلیل جمقادیر ویژه بسیار کمک می کند در معرض نواحی و تجهیزات که باعث بروز ناپایداری ولتاژ می شوند .

- ورودی های مورد نیاز این روش تحلیل

* اطلاعات مورد نیاز بخش بار استاندارد

* مقادیر ویژه (حساسیت های ولتاژ مودال)

* بردارهای ویژه

* ضرایب مشارکت باس ها در ناپایدارسازی ولتاژ

* ضرایب مشارکت شاخه ها و نقاط بار در ناپایدارسازی ولتاژ

* ضرایب مشارکت ژنراتورها در ناپایداری سازی ولتاژ

* مشخصات اصلی

- محاسبات خودکار: برای تهیه منحنی های V-Q و P-V با حساسیت خودی و متقابل با مقادیر ئیژه، بردارهای ویژه، ضرایب مشارکت باس ها، شاخه ها و بارها و ژنراتورها.

- جداول نتیجه: خروجی نرم افزار در قالب جداولی تهیه می شود که می توان آنها را به راحتی در محیط نرم افزار MS-EXCELL مورد استفاده قرار داد.

- متن های نتیجه: گزارشات در قالب متن های قابل استاده در اکثر نرم افزارهای واژه پرداز قابل دسترسی هستند.

- نتایج گرافیکی: نتایج حاصل توسط عملیات انجام گرفته توسط نرم افزار بوسیله قابلیت های گرافیکی آن قابل رویت هستند. شکل ها و نمودارها به سادگی قابل انتقال به نرم افزارهای گرافیکی هستند از قبیل MS-WORD

- تنها چیز مورد نیاز برای انجام تحلیل های پایداری ولتاژ وجود ماژول پخش بار نرم افزار NEPLAN است.

صفحات جانبی

نظرسنجی

    لطفاً نظرات خود را درمورد وبلاگ با اینجانب در میان بگذارید.(iman.sariri@yahoo.com)نتایج تاکنون15000مفید و 125غیرمفید. با سپاس


  • آخرین پستها

آمار وبلاگ

  • کل بازدید :
  • تعداد نویسندگان :
  • تعداد کل پست ها :
  • آخرین بازدید :
  • آخرین بروز رسانی :