کد خبر: ۵۷۱۱
تاریخ انتشار : ۱۰:۲۰ - ۲۷ مهر ۱۳۹۳
هدف از طراحي و بهره ­برداري از يك شبكه قدرت ، تامين توان موردنياز بارهاي شبكه است. توان تحويل داده شده توسط سيستم قدرت بايد كيفيت مناسب را داشته باشد. اين كيفيت مناسب كه از آن با نام كيفيت توان ياد مي­شود يعني اينكه ولتاژ و جريان تحويل داده شده بايد طبق استانداردهاي پذيرفته شده در زمينه كيفيت برق باشد.

به گزارش "برق نيوز"  هدف از طراحي و بهره ­برداري از يك شبكه قدرت ، تامين توان موردنياز بارهاي شبكه است. توان تحويل داده شده توسط سيستم قدرت بايد كيفيت مناسب را داشته باشد. اين كيفيت مناسب كه از آن با نام كيفيت توان ياد مي­شود يعني اينكه ولتاژ و جريان تحويل داده شده بايد طبق استانداردهاي پذيرفته شده در زمينه كيفيت برق باشد. در شبكه ­هاي قدرت معمولا بارها را بصورت متمركز متصل شده به شين­ها در نظر گرفته و مشخصات آنها را با توان اكتيو و راكتيو مصرفي­شان بيان مي­كنند. يكي از اساسي ترين تحليل­ها كه هدف از آن بررسي محدوده جريان و ولتاژ مجاز شبكه مي­باشد، تحليل پخش بار مي­باشد. اين تحليل به محاسبه كميت­هاي الكتريكي سيستم قدرت در حالت ماندگار به ازاء بارهاي مشخص و معلوم مي­پردازد. اين كميت­ ها شامل ولتاژ شين­ها، توان­ هاي اكتيو و راكتيو توليدي ژنراتورها و جاري در خطوط انتقال و تلفات شبكه مي­باشد.

از اينرو پخش بار تحليل حالت ماناي شبكه مي­باشد كه در آن مدل اجزاء شبكه، مدل حالت پايدار بوده و معمولا براي حالتهاي مختلف بارگذاري شبكه انجام مي­شود. مدل پايدار اجزاء شبكه شامل خطوط، ترانسفورماتورها و ... مدلهاي ساده­اي هستند كه جزء الفباي سيستم­هاي قدرت هستند. يكي از مهمترين اجزايي كه در مدلسازي سيستم­هاي قدرت معمولا حجم محاسبات و تعداد معادلات را تعيين مي­كند، شين­هاي شبكه­مي­باشد. در واقع بعد از مشخص شدن مدل ساير اجزا، تعداد و نوع شين­هاي شبكه ابعاد و حجم محاسبات را تعيين مي­كند.

1. 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 سیستم­ های قدرت ایجاد تعادل بین تولید و تقاضا یکی از پارامترهای مهم رسیدن به حالت تعادل می­باشد. از آنجا که در این شبکه­ها انرژی الکتریکی نمی تواند 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[1].

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 شبکه­ های قدرت به دلایل مختلفی برای ثابت نگه داشتن فرکانس سیستم وجود دارد که می­توان مهمترین آنها را بصورت زیر بیان کرد:

1) سرعت موتورها بستگی به فرکانس سیستم دارد و حدکثر تغییرات فرکانس قابل قبول برای آنها هرتز می­باشد.

2) توربین­ها طوری طراحی شده­اند که مستلزم کار در دور ثابت هستند.

3) بسیاری از دستگاه­ها که مورد استفاده عموم می­باشند رفتار خود را با فرکانس سیستم قدرت تنظیم می­کنند.

4) هنگامی که یک سیستم در فرکانس ثابت یا حالت پایدار خود کار می­کند مشخصا از وضعیت بهره­برداری مناسبی برخوردار می­باشد.


1. انواع شين­ها در شبكه­ هاي قدرت

شين­ها در شبكه­ هاي قدرت بعنوان مراكز توليد، مصرف، تبديل و تصميم­ گيري شبكه از اهميت خاصي برخوردار هستند. شين در شبكه­هاي قدرت همان مفهوم گره در مدارهاي الكتريكي را دارد. از اينرو بر اساس تعريف مداري مي­توان هر نقطه­اي از شبكه كه محل اتصال حداقل 2 عنصر شبكه باشد را يك گره ناميد. در شبكه­ هاي انتقال شين­ها يا گره­ها پست­هاي تحويل توان به شبكه يا مصرف­كننده­ها مي­باشند البته پاره­اي از پست­ها نيز براي تبديل سطوح ولتاژ و يا سوئيچينگ بين خطوط مختلف احداث مي­شوند. در شبكه­هاي توزيع فشار متوسط شين­ها معمولا محل نصب ترانسفورماتورهاي توزيع يا تياف­هاي خطوط مي­باشند. در شبكه­ هاي توزيع فشار ضعيف هر يك از مصرف كنندگان مي­تواند بعنوان يك شين تلقي شود.

در يك شين در شبكه­هاي قدرت همزمان امكان توليد و/يا مصرف وجود دارد. البته در تعدادي از شين­ها هيچگونه توليد و مصرف وجود ندارد. اين شين­ها را شين­هاي سوئيچينگ مي­نامند. با توجه به وجود توليد و مصرف در بعضي از شين­ها، همواره در معادلات پخش بار توان تزريقي شين­ها استفاده مي­شود كه بصورت زير تعريف مي­شود:

كه در آن PGi و QGi توان اكتيو و راكتيو توليدي در شين iام و PDi و QDi توان اكتيو و راكتيو مصرفي در همين شين مي­باشد. در ادامه مطالب هر گاه از توان يك شين صحبت شد منظور توان تزريقي آن شين مي­باشد.

در شبكه ­هاي قدرت، معمولا تعداد شين بسيار زياد است و گستردگي زيادي هم دارند اما مي­توان در يك دسته­بندي كلي آنها را به سه دسته كلي تقسيم كرد و مدلسازي­ها را نيز بر اساس اين تقسيم­بندي­ها انجام داد. اين سه دسته كلي عبارتند از:

2-1 شين مرجع

اين شين را شين مادر يا شين اسلك و يا شين سوئينگ هم مي­نامند. اين شين از آن نظر در سيستم­هاي قدرت مطرح مي­شود كه اين سيستم­ها نيز همانند مدارهاي الكتريكي بايد يك مرجع ولتاژ داشته باشند. بعبارت ديگر همانطور كه در مدارات الكتريكي همواره يكي از گره­ها بعنوان گره زمين و مرجع ولتاژ سيستم انتخاب مي­شود، در شبكه­هاي قدرت نيز براي حل معادلات و بدست آوردن ولتاژها انتخاب ولتاژ يك شين بعنوان مرجع ولتاژ كاملا ضروري است. از اين رو يكي از عملكردهاي اين شين تعيين مرجع ولتاژ شبكه مي­باشد كه بر اساس آن ساير ولتاژ بدست خواهد آمد. معمولا ولتاژ اين شين يك پريونيت با زاويه صفر انتخاب مي­شود.

يكي ديگر از كاربردهاي اين شين تامين توان تلفاتي شبكه مي­باشد. با توجه به اينكه تحليل پخش بار با كمك الگوريتم­هاي تكرار حل مي­شود، از اينرو قبل از شروع فرايند حل نيازمند حدسهاي اوليه براي پارامترهاي مجهول مي­باشد در معادلات پخش بار معمولا حدسهاي اوليه با فرض بدون تلفات بودن شبكه محاسبه مي­شود. استفاده از اين فرض باعث مي­شود كه مقدار توانهاي توليدي شبكه بر اساس ميزان بارهاي مصرفي تنظيم شود. در واقع قبل از حل تنها مقدار مصرف توانهاي اكتيو شبكه كاملا مشخص مي­باشد و مقدار توان راكتيو توليدي و مصرفي، توان اكتيو توليدي و تلفات شبكه مشخص نيست. در نتيجه با اعمال تحليل پخش بار و مشخص شدن تلفات، در طي فرايند حل بايد يكي از شين­ها بتواند با افزايش توليد تلفات شبكه را جبران كند كه اينكار معمولا به عهده شين مرجع گذاشته مي­شود. از اينرو تنها شيني كه در معادلات پخش بار توان اكتيو توليدي آن متغيير مي­باشد اين شين مي­باشد و بر اين اساس اين شين معمولا به يك ژنراتور متصل است. البته در بعضي از كارهاي جديد در زمينه پخش بار در محيط­هاي تجديد ساختار يافته از نوعي شين مرجع توزيع شده استفاده شده است كه امكان تامين تلفات شبكه بطور همزمان به چند شين مختلف داده مي­شود. بعبارتي ديگر شين­هاي داراي ژنراتور هر كدام مي­توانند سهمي از تلفات شبكه را جبران كنند[9-2]. با اين وجود در چنين روش­هايي باز هم عملكرد مرجع بودن اين شين تغيير نمي­كند. كميت­هاي مجهول شين مرجع شامل توان اكتيو و راكتيو مي­باشد. معمولا در شبكه­هاي قدرت شيني كه بزرگترين مصرف را دارد بعنوان شين مرجع انتخاب مي­شود. در شبكه­هاي توزيع فشار متوسط پست فوق توزيع و در شبكه­هاي فشار ضعيف پست توزيع بعنوان شين مرجع انتخاب مي­شوند.

نكته: در هر شبكه قدرتي تنها و تنها يك شين بايد نقش مرجع را داشته باشد. انتخاب بيشتر از يك شين بعنوان شين مرجع به معنايي انتخاب بيشتر از دو مرجع براي مدار است كه چنين چيزي امكان پذير نيست‌‍[10].


برای دانلود فایل کامل اینجا را کلیک نمایید



ارسال نظر قوانین ارسال نظر
لطفا از نوشتن با حروف لاتین (فینگلیش) خودداری 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.
نام:
ایمیل:
* نظر:
وضعیت انتشار و پاسخ به ایمیل شما اطلاع رسانی میشود.
پربازدیدها
برق در شبکه های اجتماعی
اخبار عمومی برق نیوز
عکس و فیلم
پربحث ترین ها
آخرین اخبار