تخمین اثر کنترل توان راکتیو منابع DG + دانلود

سرویس آموزش و آزمون برق نیوز: امروزه منابع DG اثر مهمی روی بهره برداری شبکه های توزیع دارند. در آینده نیز بیشتر توان تولیدی به روش غیرمتمرکز تولید خواهد شد. لازم است روندهای کوچک خدماتی شبیه کنترل توان راکتیو و کنترل ولتاژ در سطح توزیع را پیشنهاد دهند.

قبلا راجع به اثر تعیین منابع DG روی روی محدوده ولتاژ و تلفات توان که وابسته به مکان و ظرفیت نصب شده منابع DG در شبکه است، بحث شد. مشاهده شد که منابع DG در ابتدا اثر مثبتی روی کاهش تلفات دارد، ولی با عبور از حد مجاز، که امروز به آن رسیده ایم، تلفات شبکه تقریبا همیشه افزایش می یابد. عموما افزایش توان تزریقی منجر به افزایش ولتاژ خصوصا در سطح فشار ضعیف می گردد. نشان داده شده که مهم ترین عامل محدود کننده منابع DG، ظرفیت انتقال نیست بلکه محدوده تغییرات ولتاژ است.

استراتژی های مختلفی برای حفظ ولتاژ در محدوده مجاز توسط کنترل تزریق توان راکتیو منابع DG ارائه شده است. اثبات گردیده است که یک استراتژی کنترلی وابسته به ولتاژ بهترین نتایج را ایجاد می کند.

1- معرفی:

شبکه های ابتدایی در سطح فشار ضعیف و فشار متوسط برای توزیع منطقه ای انرژی الکتریکی از نقاط قابل دسترس به شبکه های بالا دست و سرانجام به مشترک طراحی شده اند. در صورتی که هرگونه فیدر کوچکی موجود باشد، به علت تعداد و توان محدود در نظر گرفته نمی شوند. به همین علت، ملزومات فنی منابع DG نگرانی های را در رابطه با ارتباط با شبکه توزیع ایجاد کرده است.

در اوایل دهه 80، میزان منابع DG شروع به افزایش کرد که به علت ظهور توربین های بادی بود از آن زمان تا کنون ژنراتورهای کوچک بیشتری به شبکه توزیع متصل شده اند و چالش های جدیدی را در ادارات برق مناطق به وجود آورده اند. انتطار می رود که تعداد منابع DG در آینده همچنان افزایش یابد. مخصوصا تولید مبتنی بر منابع تجدیدپذیر به منطور دست یابی به اهداف آب و هوایی در حال سرمایه گذاری است به هر حال ملزومات اتصال منابع DG در سطح پایین نگه داشته شده است این در حالی است که به این منابع اولویت دار شده اند.

2- مشخصات شبکه فشار ضعیف نمونه

رده ولتاژی فشار متوسط 6 تا 60 کیلو ولت و فشار ضعیف کمتر از 1 کیلو ولت همه بعنوان شبکه های فشار ضعیف تلقی شده اند. در مواردی که تراکم بار بالا باشد حتی در شبکه های 110 کیلو ولت می توان شبکه را بعنوان شبکه توزیع در نظر گرفت. این شبکه ها از کابل ها و خطوط بالا دست ساخته شده اند. رنج کابل های بکار رفته در شبکه های توزیع از 1 تا 3 است. بنابراین ظرفیت انتقال بخاطر تلفات شبکه های بزرگتر محدود می شود و افت ولتاژ زیادی پیدا می کند. مشخصات کلی شبکه های توزیع در نظر گرفته شده در جدول 1 داده شده است.

جدول1- مشخصات کلی شبکه های توزیع در نظر گرفته شده

بطور متوسط مقادیر کابل های مورد استفاده در فشار متوسط 84% و در فشار ضعیف 94% در نظر گرفته شده است. متوسط توان نامی ترانسهای مقدار MVA 28 و ترانسهای مقدار KVA 330 در نظر گرفته شده است.طول مدارات از مناطق روستایی بلند تر و از مناطق شهری کوتاه تر در نظر گرفته شده است.

3 – رفتار و بار و تولید

تولید و بار با محدوده متغییر بین 400 کیلووات تا 10 مگاوات معمولا به شبکه فشار متوسط و تجهیزات کوچکتر به فشار ضعیف متصل می گردند. به علت تسلط بار خانگی، صنعتی و کشاورزی، منحنی بار یک رفتار دوره ای با افت و خیز وابسته به زمان دارد که منجر به عبور جریان بسیار متغییر در تجهیزات می شود. بنابراین گستره آماری در مرحله روندهای روزانه فردی، منجر به پیش بینی ضعیف بار می گردد به خصوص در حالتی که شبکه ها کوچکتر نیز باشند. منابع DG می توانند به دو دسته کلی تقسیم می شوند. یک دسته منابع تولید از انرژیهای نو مثل باد و خورشید و از دسته دیگر سوخت های فسیلی شبیه CHP قدیمی. به طور خاص توربین بادی،PV و CHP یک مشخصه توزیع در حالی که نیروگاه های گاز طبیعی و برق آبی به عنوان بار پایه استفاده می شوند دارند.

تابع چگالی احتمال گسسته برای بارهای مختلف منابع DG در مرجع 17 آورده شده است که مبتنی بر داده اندازه گیری ناحیه کنترل آلمانی با پرفیلهای بار تحلیلی هستند. تقریبا برای همه بارها و تولیدات یک سری زمانی بسیار متغییر را نشان می دهد. کاربرد قطعی ملاحظات نتنها برای سناریوهای مبنتی بر تخمین محدود کننده است بلکه برای بدست آوردن پیش بینی بیشتر روشهای آماری باید استفاده شود مثل روش الجی بل و مونت کارلو و کانولوشن گسسته. در این مقاله روش آخری بکار میرود. نتایج با استفاده از یک شبکه متوسط نامعلوم با توجه به داده های جدول یک و یک روش آماری که در مرجع [14] شرح داده شده است بدست می آید. بارها با استفاده از پروفیل های تحلیلی بار مدل می شوند که با توجه به توان نامی ترانس ها بطور یکنواخت میان گره ها توزیع شده اند. ضرایب بار از مرجع [8] گرفته شده است.

4- اثر توان راکتیو روی ولتاژ

در حالت کلی تزریق توان راکتیو، ولتاژ را در نقطه تزریق و گره های مجاور افزایش می دهد که ممکن است بخشی از افت ولتاژ ناشی از بار را جبران کند. از طرف دیگر سیستم توزیع به علت نبود تولید، در شبکه برای مسیر یک طرفه عبور توان طراحی شده اند. ترانس های توزیع با نسبت تبدیل ثابت برای شرایط اولیه تنظیم شده اند و بنابراین ولتاژ از مرز پایینی در زمان پرباری کمتر نخواهد شد. بنابراین نسبت تبدیل ترانس مقدار نامی خودش نیست و کمی بیشتر در نظر گرفته می شود که احتمال عبور از مرز بالایی ولتاژ در زمان نفوز زیاد منابع DG را افزایش می دهد.

وابسته به مکان و ترکیب بار و تولید و ارتباط توان تولیدی و مصرفی اثر تزریق روی ولتاژهای هر گره تفاوت خواهد داشت.با در نظر گرفتن یک شبکه متوسط، اثر انواع مختلف منابع DG روی حداقل و حداکثر ولتاژهای ممکن تحلیل شده است. حداکثر ولتاژهای هر گره برای هر سطح ولتاژی به طور جداگانه داده شده است تا حساسیت بیشتر شبکه های فشار ضعیف را نشان را دهد.

برای دانلود فایل کامل لینک زیر را کلیک نمایید