فناوری شبیه سازی و تحلیل سیستم‌های قدرت با سطح ولتاژ 1000 کیلوولت

سرویس آموزش و آزمون برق نیوز: سیستم‌های قدرت با سطح ولتاژ ۱۰۰۰ kv بالاترین سطح ولتاژ بکاررفته برای انتقال قدرت توسط خطوط انتقال هوایی طویل می‌باشند. در این سیستم ها، ترانسپوزه نمودن هادیهای خطوط ۱۰۰۰ kv بواسطه مشکلات عایقی امکان پذیر نبوده و لذا این خطوط از نظر ساختاری نامتقارن می‌باشند؛ بنابراین برای تحلیل رفتار نامتقارن این خطوط برخلاف خطوط ترانسپوزه شده و متقارن نمی‌توان از ابزار مولفه‌های متقارن استفاده نمود. همچنین، چون عدم تقارن ولتاژ و جریانی که در این خطوط ایجاد می‌شود منشاء گرمایش ژنراتور‌ها و ترانسفورماتور‌ها میگردد، بنابراین یافتن راه حلهائی برای متعادل نمودن عملکرد این خطوط ضروری و لازم می‌باشد.

از طرفی دیگر، چون عدم تعادل اینگونه خطوط طویل با حجم بسیار بالای توان میتواند بر عملکرد کل سیستم قدرت تأثیر سوء داشته باشد لذا مطالعه و بررسی آن‌ها ضروری است.

اکثر برنامه هاو نرم افزارهای موجود برای تحلیل سیستمهای قدرت مبتنی بر فرض متقارن بودن مشخصات سه فاز خطوط و شرایط بارگذاری آن‌ها می‌باشد؛ بنابراین علیرغم اینکه میتوانند شرایط کاری نامتقارن مانند اتصال کوتاه و پایداری گذرا را تحلیل نمایند، اما با شرط تقارن ساختاری خطوط و شبکه می‌باشد.

برنامه EMTP علیرغم اینکه برای تحلیل شرایط ولتاژ و جریان در خطوط نامتقارن استفاده میشود، اما دارای نارسائی‌های زیر می‌باشد.

۱ - مقادیر ولتاژهای داخلی ژنراتور‌ها می‌باید داده شود که ضرورتا"باید از برنامه دیگری محاسبه شوند.

۲ - برای محاسبه دقیق جریان مؤلفه منفی ژنراتور‌ها استفاده از امپدانس مؤلفه منفی آن‌ها امکان پذیر نمیباشد.

۳ - حجم بسیاری از اطلاعات ورودی و نتایج خروجی وجود خواهد داشت که استفاده از آن را برای تحلیل شبکه‌های بزرگ نامناسب می‌سازد؛ بنابراین برای شبیه سازی و تحلیل رفتار سیستم‌های قدرت با خطوط نامتقارن ۱۰۰۰ kv، ابداع نرم افزارهای جدیدی لازم و ضروری است.

برای این منظور در شرکت برق توکیو نرم افزار شبیه سازی طراحی شده است که قادر است شرایط کاری نامتقارن ایجاد شده بواسطه خطوط نامتقارن، بارهای نامتقارن و ادوات جبران سازی را تحلیل نماید.

روش مدلسازی و حل این نرم افزار بر اساس مؤلفه‌های فازی است که از روش مؤلفه‌های متقارن عام‌تر می‌باشد. همچنین برخلاف برنامه EMTP که از منابع ولتاژ و جریان استفاده می‌نماید، این برنامه معادلات پخش بار شبکه سه فاز را بکمک روش نیوتن – رافسن حل می‌نماید.

این برنامه قادر است که محاسبات شبیه سازی را برای تقریبا تمام شبکه برق توکیو انجام دهد.

برای ارزیابی و تائید توانائی و قابلیت‌های نرم افزار، یک شبکه ۵۰۰ kv و ۲۷۵ kv شامل ۱۹۱ شین و ۱۰۹ خط توسط آن شبیه سازی گردیده است. همچنین بر اساس این برنامه یک برنامه دیگری تهیه شده است که میتواند در شبکه‌های پیچیده جریانهای خطا را که توسط سناریوهای متعدد و ممکن خطا ایجاد میشوند تحلیل و بررسی نماید.

برنامه محاسبات پخش بار تحت شرایط ولتاژ و جریان نامتقارن اخیرا" برای بررسی تعدادی از مسائل رایج در شبکه مانند محاسبه و آنالیز مولفه منفی جریان ژنراتور‌ها و خطوط و تحلیل ولتاژهای نامتقارن تولید شده بواسطه بارهای نامتعادل مانند قطارهای برقی، بکار گرفته شده است.