الزامات و محدوده پخش بار در شبکههای توزیع+دانلود
سرویس آموزش و آزمون برق نیوز: هدف از طراحی و بهره برداری از یک شبکه قدرت، تامین توان موردنیاز بارهای شبکه است. توان تحویل داده شده توسط سیستم قدرت باید کیفیت مناسب را داشته باشد. این کیفیت مناسب که از آن با نام کیفیت توان یاد میشود یعنی اینکه ولتاژ و جریان تحویل داده شده باید طبق استانداردهای پذیرفته شده در زمینه کیفیت برق باشد. در شبکه های قدرت معمولا بارها را بصورت متمرکز متصل شده به شینها در نظر گرفته و مشخصات آنها را با توان اکتیو و راکتیو مصرفیشان بیان میکنند. یکی از اساسیترین تحلیلها که هدف از آن بررسی محدوده جریان و ولتاژ مجاز شبکه میباشد، تحلیل پخش بار میباشد. این تحلیل به محاسبه کمیتهای الکتریکی سیستم قدرت در حالت ماندگار به ازاء بارهای مشخص و معلوم میپردازد. این کمیتها شامل ولتاژ شینها، توانهای اکتیو و راکتیو تولیدی ژنراتورها و جاری در خطوط انتقال و تلفات شبکه میباشد.
از اینرو پخش بار تحلیل حالت مانای شبکه میباشد که در آن مدل اجزاء شبکه، مدل حالت پایدار بوده و معمولا برای حالتهای مختلف بارگذاری شبکه انجام میشود. مدل پایدار اجزاء شبکه شامل خطوط، ترانسفورماتورها و ... مدلهای سادهای هستند که جزء الفبای سیستمهای قدرت هستند. یکی از مهمترین اجزایی که در مدلسازی سیستمهای قدرت معمولا حجم محاسبات و تعداد معادلات را تعیین میکند، شینهای شبکه میباشد. در واقع بعد از مشخص شدن مدل سایر اجزا، تعداد و نوع شینهای شبکه ابعاد و حجم محاسبات را تعیین میکند.
۱. حالت پایدار شبکه های قدرت
وجود عناصر خازنی و اندوکتیو در هر سیستمی باعث میشود که سیستم مربوطه با اعمال موجهای AC دارای فرکانسهای مختلف سریع به حالت پایدار خود نرسد. در واقع سیستمهای دارای المانهای خازنی یا اندوکتیو بعد از گذشت چند سیکل به حالت مانای خود یا همان حالت پایدار خود میرسند. این عبور سیستم تا رسیدن به حالت پایدار یا هر حالت دیگری را که سیستم از نقطه تعادل خود یا حالت پایدار خود خارج میشود حالت گذرای سیستم میگویند. مهمترین مشخصه حالت پایدار یک سیستم عملکرد آن در یک فرکانس مشخص میباشد. در واقع در حالت پایدار همه پدیدههای با فرکانسی غیر از فرکانس تحریک سیستم میرا شده و سیستم تنها در یک فرکانس که آن هم فرکانس تحریک است کار میکند.
برای سیستم های قدرت بعنوان شبکه های دارای عناصر خازنی و اندوکتیو علاوه بر شرایط مذکور، پارامترهای دیگری نیز بر شرایط رسیدن به حالت پایدار اثر میگذارد. در سیستمهای قدرت ایجاد تعادل بین تولید و تقاضا یکی از پارامترهای مهم رسیدن به حالت تعادل میباشد. از آنجا که در این شبکهها انرژی الکتریکی نمیتواند در مقیاس بزرگ ذخیره شود این سیستمها برای عملکرد در یک شرایط ماندگار همواره باید بین تولید انرژی الکتریکی در نیروگاهها و مقدار مصرف بارهای متصل به شبکه تعادل ایجاد کنند تا سیستم در یک فرکانس ثابت و ولتاژ ثابت کار کند.
حالت ماندگار یک سیستم قدرت را میتوان همان عملکرد سیستم در حالت فرکانس ثابت نامید. در واقع اولین هدف از بهرهبرداری از سیستمهای قدرت ثابت نگهداشتن فرکانس سیستم می-باشد. در شبکههای قدرت به دلایل مختلفی برای ثابت نگه داشتن فرکانس سیستم وجود دارد که میتوان مهمترین آنها را بصورت زیر بیان کرد:
۱) سرعت موتورها بستگی به فرکانس سیستم دارد و حدکثر تغییرات فرکانس قابل قبول برای آنها هرتز میباشد.
۲) توربینها طوری طراحی شدهاند که مستلزم کار در دور ثابت هستند.
۳) بسیاری از دستگاهها که مورد استفاده عموم میباشند رفتار خود را با فرکانس سیستم قدرت تنظیم میکنند.
۴) هنگامی که یک سیستم در فرکانس ثابت یا حالت پایدار خود کار میکند مشخصا از وضعیت بهرهبرداری مناسبی برخوردار میباشد.
۱. انواع شینها در شبکههای قدرت
شینها در شبکههای قدرت بعنوان مراکز تولید، مصرف، تبدیل و تصمیم گیری شبکه از اهمیت خاصی برخوردار هستند. شین در شبکههای قدرت همان مفهوم گره در مدارهای الکتریکی را دارد. از اینرو بر اساس تعریف مداری میتوان هر نقطهای از شبکه که محل اتصال حداقل ۲ عنصر شبکه باشد را یک گره نامید. در شبکههای انتقال شینها یا گرهها پستهای تحویل توان به شبکه یا مصرفکنندهها میباشند البته پارهای از پستها نیز برای تبدیل سطوح ولتاژ و یا سوئیچینگ بین خطوط مختلف احداث میشوند. در شبکههای توزیع فشار متوسط شینها معمولا محل نصب ترانسفورماتورهای توزیع یا تیافهای خطوط میباشند. در شبکههای توزیع فشار ضعیف هر یک از مصرف کنندگان میتواند بعنوان یک شین تلقی شود.
در یک شین در شبکههای قدرت همزمان امکان تولید و/یا مصرف وجود دارد. البته در تعدادی از شینها هیچگونه تولید و مصرف وجود ندارد. این شینها را شینهای سوئیچینگ مینامند. با توجه به وجود تولید و مصرف در بعضی از شینها، همواره در معادلات پخش بار توان تزریقی شینها استفاده میشود که بصورت زیر تعریف میشود:
که در آن PGi و QGi توان اکتیو و راکتیو تولیدی در شین i ام و PDi و QDi توان اکتیو و راکتیو مصرفی در همین شین میباشد. در ادامه مطالب هر گاه از توان یک شین صحبت شد منظور توان تزریقی آن شین میباشد.
در شبکه های قدرت، معمولا تعداد شین بسیار زیاد است و گستردگی زیادی هم دارند، اما میتوان در یک دستهبندی کلی آنها را به سه دسته کلی تقسیم کرد و مدلسازیها را نیز بر اساس این تقسیمبندیها انجام داد. این سه دسته کلی عبارتند از:
۲-۱ شین مرجع
این شین را شین مادر یا شین اسلک و یا شین سوئینگ هم مینامند. این شین از آن نظر در سیستمهای قدرت مطرح میشود که این سیستمها نیز همانند مدارهای الکتریکی باید یک مرجع ولتاژ داشته باشند. بعبارت دیگر همانطور که در مدارات الکتریکی همواره یکی از گرهها بعنوان گره زمین و مرجع ولتاژ سیستم انتخاب میشود، در شبکههای قدرت نیز برای حل معادلات و بدست آوردن ولتاژها انتخاب ولتاژ یک شین بعنوان مرجع ولتاژ کاملا ضروری است. از این رو یکی از عملکردهای این شین تعیین مرجع ولتاژ شبکه میباشد که بر اساس آن سایر ولتاژ بدست خواهد آمد. معمولا ولتاژ این شین یک پریونیت با زاویه صفر انتخاب میشود.
یکی دیگر از کاربردهای این شین تامین توان تلفاتی شبکه میباشد. با توجه به اینکه تحلیل پخش بار با کمک الگوریتمهای تکرار حل میشود، از اینرو قبل از شروع فرایند حل نیازمند حدسهای اولیه برای پارامترهای مجهول میباشد در معادلات پخش بار معمولا حدسهای اولیه با فرض بدون تلفات بودن شبکه محاسبه میشود. استفاده از این فرض باعث میشود که مقدار توانهای تولیدی شبکه بر اساس میزان بارهای مصرفی تنظیم شود. در واقع قبل از حل تنها مقدار مصرف توانهای اکتیو شبکه کاملا مشخص میباشد و مقدار توان راکتیو تولیدی و مصرفی، توان اکتیو تولیدی و تلفات شبکه مشخص نیست. در نتیجه با اعمال تحلیل پخش بار و مشخص شدن تلفات، در طی فرایند حل باید یکی از شینها بتواند با افزایش تولید تلفات شبکه را جبران کند که اینکار معمولا به عهده شین مرجع گذاشته می شود. از اینرو تنها شینی که در معادلات پخش بار توان اکتیو تولیدی آن متغییر میباشد این شین میباشد و بر این اساس این شین معمولا به یک ژنراتور متصل است. البته در بعضی از کارهای جدید در زمینه پخش بار در محیطهای تجدید ساختار یافته از نوعی شین مرجع توزیع شده استفاده شده است که امکان تامین تلفات شبکه بطور همزمان به چند شین مختلف داده میشود. بعبارتی دیگر شینهای دارای ژنراتور هر کدام میتوانند سهمی از تلفات شبکه را جبران کنند [۹-۲]. با این وجود در چنین روشهایی باز هم عملکرد مرجع بودن این شین تغییر نمیکند. کمیتهای مجهول شین مرجع شامل توان اکتیو و راکتیو میباشد. معمولا در شبکههای قدرت شینی که بزرگترین مصرف را دارد بعنوان شین مرجع انتخاب می شود. در شبکههای توزیع فشار متوسط پست فوق توزیع و در شبکههای فشار ضعیف پست توزیع بعنوان شین مرجع انتخاب می شوند.
نکته: در هر شبکه قدرتی تنها و تنها یک شین باید نقش مرجع را داشته باشد. انتخاب بیشتر از یک شین بعنوان شین مرجع به معنایی انتخاب بیشتر از دو مرجع برای مدار است که چنین چیزی امکان پذیر نیست.
برای دانلود فایل کامل لینک زیر را کلیک نمایید
از ارسال دیدگاه های نا مرتبط با متن خبر، تکرار نظر دیگران، توهین به سایر کاربران و ارسال متن های طولانی خودداری نمایید.
لطفا نظرات بدون بی احترامی، افترا و توهین به مسئولان، اقلیت ها، قومیت ها و ... باشد و به طور کلی مغایرتی با اصول اخلاقی و قوانین کشور نداشته باشد.
در غیر این صورت، «برق نیوز» مطلب مورد نظر را رد یا بنا به تشخیص خود با ممیزی منتشر خواهد کرد.