دیسپاچینگ در شبکه‌های قدرت

سرویس آموزش و آزمون برق نیوز: در شبکه‌های قدرت در صورتیکه به دلایلی همچون قطع خطوط انتقال و یا خروج خود کار واحد‌های بزرگ تولیدی، افت ناگهانی فرکانس اتفاق افتد و موجب کاهش فرکانس از حد مشخصی گردد، رله‌های قطع بار فعال شده و بخشی از مصرف را قطع می‌نماید تا تعادل بین تولید و مصرف برقرار گردد.

 

 

 

 

کنترل فرکانس و ولتاژ

یکی از مهمترین فراسنج‌های کنترلی شبکه، فرکانس می‌باشد که تغییرات آن نمایانگر تغییر در فرایند تولید و مصرف است و به همین مناسبت ازعوامل بسیارمهم دربهره برداری و کنترل وضعیت شبکه می‌باشد. در بهره برداری شبکه، اطلاعات مربوط به فرکانس شبکه باید بصورت لحظه‌ای ثبت گردد و این بدان معنی است که حجم وسیعی از این اطلاعات در یک محدوده زمانی باید ثبت و مورد بررسی قرار گیرد.

 

لازم به توضیح است که تغییرات فرکانس بیش از مقدار نامی آن علاوه بر وارد آوردن صدمات به تاسیسات شبکه برق رسانی، بر وسائل مشترکان برق نیز اثرات زیانباری خواهد داشت همچنین در صورتیکه فرکانس شبکه در حد مطلوب و مجاز کنترل نگردد موجب عدم پایداری و حتی فروپاشی شبکه خواهد شد. در شبکه سراسری برق ایران طبق دستور العمل‌های ثابت بهره برداری، تغییرات مجاز فرکانس شبکه بین ۷ / ۴۹ تا ۳ / ۵۰ هرتز است.

 

نمونه هایی از عدم کنترل بموقع فرکانس و فروپاشی شبکه به شرح زیر می‌باشد:
فروپاشی شبکه در ۳۰ اردیبهشت ۱۳۸۱ و همچنین فروپاشی بخش شمالی شبکه در ۱۲ فروردین ۱۳۸۲ که هر دو ناشی از عدم کنترل محلی فرکانس در بخش هایی است که به دلایل مختلف دچار حادثه شده اند.

در شبکه‌های قدرت در صورتیکه به دلایلی همچون قطع خطوط انتقال و یا خروج خود کار واحد‌های بزرگ تولیدی، افت ناگهانی فرکانس اتفاق افتد و موجب کاهش فرکانس از حد مشخصی گردد، رله‌های قطع بار فعال شده و بخشی از مصرف را قطع می‌نماید تا تعادل بین تولید و مصرف برقرار گردد. عملکرد رله‌های اشاره شده زمانی اثر بخش خواهد بود که میزان تغییرات کاهشی فرکانس و ولتاژ در حدی باشد که فرصت لازم (حداقل ۲۵۰ میلی ثانیه) را در اختیار رله قرار دهد. زیرا در غیر این صورت رله‌ها عمل نکرده و فرکانس همچنان کاهش می‌یابد تا سرانجام فروپاشی حادث شود.

 

عکس العمل سریع در تصحیح فرکانس و ولتاژ شبکه خصوصا" در زمان وقوع حادثه، یکی از عوامل تعیین کننده می‌باشد. به طور سنتی تصحیح کننده‌های فرکانس عمدتا" نیروگاه‌های آبی مجهز به گاورنرهای سریع هستند که می‌توانند کل توان تولیدی خود را در ظرف چند ثانیه به میزان قابل توجه‌ای تغییر دهند. تنظیم کننده‌های ولتاژ نیز عمدتا" ژنـــراتورهای سنکرون مجهز به سیستم‌هایی AVR می‌باشند که در کسری از ثانیه وارد عمل می‌شوند.

 

تنظیم فرکانس شبکه می‌تواند در هر نقطه از شبکه صورت پذیرد به شرط آنکه امکان انتقال توان در خطوط در شبکه وجود داشته باشد. به عنوان مثال اگر حادثه‌ای در خراسان باعث کاهش فرکانس شبکه شود واحد‌های آبی در خوزستان می‌توانند نسبت به تصحیح فرکانس وارد عمل شوند، اما پاره‌ای از مواقع این امر ممکن است موجب افزایش بار خطوط " دز- اندیمشک " و یا " علی آباد – اسفراین " شود و حتی موجب قطع این خطوط گردد که در این حالت وضعیت شبکه بسیار آسیب پذیر خواهد شد؛ بنابراین به منظور حفظ پایداری و ایمنی شبکه، کنترل فرکانس و ولتاژ باید به گونه‌ای انجام پذیرد که قابلیت انجام عملیات کنترلی چه در منطقه و چه در کل شبکه وجود داشته باشد.

 

با توجه به پراکندگی و تنوع نیروگاه‌ها در تمامی طول شبکه سراسری برق کشور، قابلیت بالقوه کنترل فرکانس و ولتاژ شبکه بطور همزمان وجود دارد، ولی به دلایل مشروحه زیر از آن استفاده درست نمی‌شود:

* درآمد نیروگاه‌ها بر اساس انرژی تولید است لذا جهت کسب درآمد، نیروگاه‌ها همواره سعی در تولید در حد حداکثر ظرفیت عملی خود دارند. حتی در حال حاضر نیز که خریدار برق نیروگاه‌ها بازار برق می‌باشد، نیروگاه‌ها تلاش دارند که قیمت‌های پیشنهادی خود را به گونه‌ای تنظیم نمایند که با حداکثر تولید در مدار باقی بمانند؛ لذا ذخیره‌ای جهت کنترل فرکانس موجود نمی‌باشد و اگر هم چنین ذخیره‌ای منظور شود هزینه‌ای بابت آن پرداخت نمی‌گردد.

* با توجه به تغییرات قابلیت تولید و محدویت جریان خروجی ژنراتور‌ها، معمولا" واحد نیروگاهی نمی‌تواند همزمان حداکثر تولید توان اکتیو و راکتیو را داشته باشد لذا در صورتیکه بخواهد جهت تامین ولتاژ مورد نیاز به تولید توان راکتیو بپردازد باید از تولید توان اکتیو خود بکاهد و این در حالی است که کاهش توان اکتیو بمعنی کاهش انرژی تولیدی و کاهش درآمد است.
از این دو مورد چنین استنباط می‌گردد که برای حفظ شبکه و کنترل فرکانس ضروری است از نظر موازین قانونی تمهیداتی اندیشیده شود تا انگیزه لازم برای تولید بار راکتیو مورد نیاز از سوی نیروگاه‌ها بوجود آید، زیرا اگر چنین روندی شکل نگیرد خسارتهای ناشی از خاموشی بیش از پرداخت هزینه بار راکتیو تولیدی نیروگاه‌ها خواهد بود.

* رشد سالانه افزون بر ۱۰ درصد مصرف برق کشور و عدم وجود ذخیره کافی، بهره برداری از شبکه را به سمتی سوق داده است که حاشیه‌های امنیتی شبکه کاهش یافته و نیاز امنیتی شبکه را تامین نمی‌نماید. بالطبع در چنین شرایطی احتمال خاموشی‌های ناخواسته افزایش یافته و احتمال ناپایداری شبکه نیز افزایش خواهد یافت تا حدی که تحت شرایط اضطراری نمی‌توان از فروپاشی شبکه جلوگیری نمود. با توجه به اینکه در شبکه‌های برق رسانی، نیروگاه‌های آبی بیشترین سهم را در کنترل فرکانس به عهده دارند، پراکندگی این نوع نیروگاه‌ها می‌تواند کمک موثری به کنترل منطقه‌ای فرکانس باشد.

 

در ایران به علت شرایط خاص جغرافیایی و وجود رودخانه‌های عظیم، اکثر نیروگاه‌های برق آبی در جنوب غرب کشور واقع شده اند و اگر چه کنترل فرکانس شبکه سراسری را انجام می‌دهند ولیکن کنترل فرکانس بصورت منطقه‌ای همچنان با مشکل مواجه است. از سوی دیگر به دلیل کمبود منابع آبی کشور، اولویت آب ذخیره شده در پشت ســـد‌ها، آبیاری و تامین آب مـــورد نیاز بخش‌های صنعتی و کشاورزی و آب شرب می‌باشد لذا تولید برق و استفاده از امکانات نیروگاه‌های برق آبی برای تنظیم فرکانس در اولویت دوم قراردارد و حتی در زمانــهای کم آبی و سال‌های خشکسالی، کنترل بوسیله این نیروگاه‌ها با مشکل مواجـــه می‌گردد.

با عنایت به مشکلاتی که به آن اشاره شده است، معاونت راهبری شبکه برق شرکت مدیریت شبکه بر آن شد تا طرح‌ها را جهت بهبود شرایط تهیه نماید تا با کمک مسئولین صنعت برق و سایر نهادهای تصمیم گیرنده، خدمات کیفی و کمی مطلوبی ارائه گردد.

رئوس اقدامات پیش بینی شده به شـــرح زیر می‌باشد:

۱) ارائه طرح راه اندازی بازار خدمات جنبی کنترل فرکانس و کنترل ولتاژ به هیئت تنظیم بازار جهت ایجاد انگیزه‌های اقتصادی در شرکت‌های تولید برق حرارتی با هدف بهبود قابلیت کنترل فرکانس منطقه‌ای
۲) مطالعات امکان سنجی احداث نیروگاه‌های تلمبه ذخیره‌ای در نقاط مختلف کشور پهناور ایران
هر چند ایران کشوری است با شرایط اقلیمی نیمه خشک و کویری ولیکن با توجه به کوهستانهای پراکنده و شیب‌های تند فلات قاره، امکان ساخت حوضچه‌های آبی در فواصل نزدیک و با اختلاف ارتفاع مناسب وجود دارد و می‌توان از آن‌ها به عنوان ســـدهای تلمبه ذخیره‌ای برای ذخیره سازی انرژی در ساعات کم باری و نیز تنظیم فرکانس و ولتاژ در منطقه اســــتفاده نمود. در ضمن یادآور می‌شود که نیروگاه تلمبه ذخیره‌ای سیاه بیشه با قدرت ۱۰۰۰ مگاوات تا سال ۱۳۸۷ به بهره برداری خواهد رسید.

 

 

منبع: مرجع مقالات برق