بخشی از مقاله
چکیده
بر اساس پیش بینی کارشناسان صنعت برق ، میزان فن آوري هاي جدید تولید برق متصل به سیستم هاي قدرت ، در آینده نزدیک افزایش چشم گیري خواهد یافت . بسیاري از این فن آوري ها ، از لحاظ ظرفیت تولید ، بسیار کوچک تر از ژنراتورهاي متعارف هستند . علاوه بر این ، بسیاري از آنها ، مبتنی بر فن آوري هایی متفاوت از ژنراتورهاي سنکرون ، هم چون ژنراتورهاي القایی ، هستند . اتصال واحدهاي تولید پراکنده ، در مقادیر کم ، تأثیر چندانی بر پایداري گذراي سیستم هاي قدرت نخواهد داشت . اما اگر سطح نفوذ این واحدها در سیستم قدرت افزایش یابد ، نصب این واحدها بر رفتار دینامیکی کل سیستم قدرت تأثیرگذار خواهد بود. این مقاله تأثیر فن آوري و سطح نفوذ تولید پراکنده و نیز محل وقوع خطا بر پایداري گذراي سیستم قدرت را ، از طریق مطالعه یک سیستم تست 26 شینه ، مورد بررسی قرار می دهد .
-1 مقدمه
بر اساس پیش بینی کارشناسان ، میزان فن آوري هاي جدید تولید برق متصل به سیستم هاي قدرت در آینده نزدیک افزایش چشمگیري خواهد یافت. بسیاري از فن آوري هاي جدید تولید برق ، از ژنراتور سنکرون متصل به شبکه سنتی براي تولید برق استفاده نمی کنند. آنها از ژنراتورهاي القایی قفس سنجابی یا تغذیه دوسو - برخی انواع توربین بادي - یا از ژنراتورهاي سنکرون یا ژنراتورالقایی قفس سنجابی که از طریق یک مبدل الکترونیک قدرت به شبکه متصل می شوند - انواع دیگر توربین بادي و یا توربین هاي گازي پرسرعت در اندازه کوچک - ، براي تبدیل انرژي اولیه به برق بهره می گیرند.تفاوت مهم تر فن آوري هاي جدید تولید برق با ژنراتورهاي سنتی در این است که بسیاري از این فن آوري ها از لحاظ اندازه به طور قابل ملاحظه اي کوچک تر از واحدهاي آبی ، هسته اي ، ویا حرارتی متداولی هستند که تاکنون بخش عمده توان الکتریکی مصرفی سراسر دنیا را تأمین می کننداز. این رو آنها غالباً به شبکه هاي ولتاژ پایین و یا ولتاژ متوسط متصل می شوند . تا زمانی که سطح نفوذ این فن آوري هاي جدید در سیستم قدرت پایین است و آنها نسبت کوچکی از بار سیستم را پوشش می دهند به سختی بر رفتار دینامیکی سیستم قدرت تأثیر خواهند گذاشت . اما اگر میزان آنها در سیستم قدرت ، افزایش یابد ، تأثیر آنها بر رفتار کل سیستم آغاز می شود1]و. [2 این مقاله ، از طریق مدلسازي واحدهاي تولید پراکنده در سیستم قدرت نمونه اي ، با در نظر گرفتن محل هاي مختلف وقوع خطا ، به بررسی و تحلیل تأثیر واحدهاي تولید پراکنده بر پایداري گذراي سیستم قدرت می پردازد.
-2 روش شبیه سازي
این شبیه سازي براي بررسی تأثیر نصب واحدهاي تولید پراکنده - DG - بر پایداري گذراي یک سیستم قدرت تست 26 شینه که شامل 6 دستگاه ژنراتور سنکرون متمرکز است ، انجام می شود - جدول. - 1 براي بررسی این تأثیر ، تأثیر مدل DG ، سطح نفوذ DG و محل وقوع خطا بر زمان رفع خطاي بحرانی سیستم - tcr - ، در این شبیه سازي مورد بررسی قرار می گیرد. براساس تعریف زمان رفع خطاي بحرانی ، زمانی است که در صورت سپري شدن آن رفع اغتشاش وارد بر سیستم کمکی به حفظ پایداري گذراي سیستم نمی کند و اختلاف زاویه روتور ژنراتورهاي سنکرون متمرکز سیستم با ژنراتور مرجع بسیار زیاد می شود .ردر این صورت سیستمصطلاحاًا سنکرونیزم خود را از دست می دهد . جدول -1 مشخصات سیستم تست 26 باسه IEEE
براین اساس دراین مقاله ، DG به دو صورت ژنراتور القایی و ژنراتور سنکرون مدلسازي می شود . براي افزایش سطح نفوذ DG در سیستم قدرت، بدین صورت عمل می شود : در هر باس بار ، توان اکتیو وراکتیو در پله هاي 5 درصدي افزایش می یابد . این افزایش تا جایی صورت می گیرد که تقاضاي بار در هر باس بار به حد 1/5 برابر - % 150 - حالت اولیه برسد . واحد تولید پراکنده نصب شده در هر باس بار به گونه اي تنظیم می شود که در هر حالت افزایش بار ، معادل افزایش تقاضاي بار همان باسبار ، توان اکتیو تولید کند . در حالت ژنراتور القایی ، واحد تولید پراکنده علاوه بر تولید P ، توان راکتیو جذب می کند. ولی در حالت ژنراتور سنکرون ، DG به صورت باس PV مدل می شود. باید دقت داشت که در سیستم تست به کار رفته در این مطالعه ، افزایش بار در هر باس بار به میزان بیشتر از %50 صورت نمی گیرد. زیرا در نظر گرفتن در صد نفوذ بالاتر براي واحدهاي تولید پراکنده در سیستم قدرت ، ضرورت بازنگري در مفهوم سیستم هاي قدرت همزمان و مقایسه آن با سایر راهکارها از قبیل سیستم هاي اتصال DC و سیستم هاي نیمه خودگردان را بوجود می آورد. بنابراین مطالعه تأثیر چنین سطوح نفوذ بالایی از DG بر رفتار دینامیکی یک سیستم قدرت کلاسیک متصل به هم ، اساساً سودي در پی نخواهد داشت. [4] سطح نفوذ DG در سیستم قدرت ، بدین صورت محاسبه می شود :
که PDG و PCG به ترتیب مقدارکل توان اکتیو تولیدي به وسیله تولید پراکنده و ژنراتورهاي متمرکز سیستم است .[4] بنابراین براي سطح نفوذ DG با احتساب یک حالت اولیه - بدون - DG و10 حالت - معادل با 10 پله افزایش بار در هر باس بارمجموعاً - 11 حالت در نظر گرفته می شود : براي بررسی تأثیر محل وقوع خطا بر زمان رفع خطاي بحرانی سیستم - tcr - ، 4 محل مختلف خطا در سیستم تست در نظر گرفته می شود
محل : 1 خطا در خط انتقال بین باس هاي 13 و14 نزدیک باس - 13 یعنی در محلی نزدیک به سه ژنراتور G2 و G3 و G4که مجموعاً % 35/6 توان تولیدي توسط ژنراتورهاي متمرکز را تأمین می کنند - .
شکل - 1 - نمودار تک خطی سیستم تست 26 شینه
محل : 2 خطا در خط انتقال بین باس هاي 6 و 21 ، نزدیک باس - 6 یعنی در محلی نزدیک به ژنراتورهايG5 و G26که مجموعاً % 64/4 توان تولیدي توسط ژنراتورهاي متمرکز را تأمین می کنند - .
محل : 3 خطا در خط انتقال بین باس هاي 16 و20 نزدیک باس - 16 در محلی دور از مکان قرار گرفتن ژنراتور هاي متمرکز سیستم تست -
محل 4 :خطا بین باس هاي 20 و 22 نزدیک نفوذ ، این تفاوت بیشتر خواهد شد . به طور
باس - 20 در فاصله خیلی دور از ژنراتورها - . بنابراین براي کلی بر اساس نتایج بدست آمده از شبیه سازي و نمودار بررسی تأثیر DG بر زمان رفع خطاي بحرانی سیستم ، با شکل 2، می توان بیان کرد که : درصورت وقوع خطا در هر احتساب دو مدل مختلف DG و 11 سطح نفوذ مختلف ونیز 4 محل مختلف وقوع خطا در سیستم مجموعاً، 88 حالت مختلف مورد بررسی قرار می گیرد با شبیه سازي هاي انجام شده، زمان رفع خطاي بحرانی سیستم در حالت هاي مختلف نصب DG ، در مدلسازي DG به صورت ژنراتور القایی ، بدست می آید . براساس اطلاعات بدست آمده ، نمودار تغیرات زمان رفع خطايبحرانی بر حسب سطح نفوذ DG ، در 4 محل مختلف وقوع خطا ، به دست می آید
شکل - - 3 خطا در محل 1 رفع خطا درtcr =250ms ، - الف - سیستم بدون حضور DG ناپایدار است. - ب - سیتم با سطح نفوذ 47/5 درصدي DG پایدار است .
شکل - - 2 نمودار زمان رفع خطاي بحرانی سیستم تست بر حسب سطح نفوذ DG ،در4محل مختلف وقوع خطا در مدل ژنراتور القایی براي DG
بر اساس آن چه که در شکل2 مشاهده می شود ، در مدل سازي DG به صورت ژنراتور القایی، در صورت وقوع خطا در سه محل از 4 محل مورد تست - بجز محل 2 در نزدیکی ژنراتور هاي G5 وG26که تقریباً %65 توان متمرکز سیستم را تولید می کنند . - ، با افزایش سطح نفوذ DG ، tcr افزایش می یابد . این افزایش در سطوح نفوذ بالاتر بیشتر است . یعنی از P.L = % 31/4 به بعد با افزایش سطح نفوذ، tcr با سرعت بیشتري افزایش می یابد . این روند در صورت وقوع خطا در محل 2 کمی متفاوت است . بدین صورت که در P.L = % 21/3 ، tcr به میزان اندکی افت می کند ، اما پس از آن سیر صعودي خود را دنبال خواهد کرد . در این مدل ، بیشترین tcr در هر سطح نفوذ معین ، مربوط به وقوع خطا در محل 3 است . تا P.L =% 31/1 ، tcr در محل هاي 3 و4 تفاوت چندانی با هم ندارند
شکل - - 4خطا در محل 2 رفع خطا در - tcr =200 ms الف - سیستم بدون حضور DG ناپایدار است . - ب - سیستم با سطح نفوذ 47/5 درصدي پایدار است
