مقاله تخصیص ریکلوزر برای بهبود قابلیت اطمینان با افزایش تولیدات پراکنده در شبکه های توزیع

بخشی از مقاله

تخصيص ريکلوزر براي بهبود قابليت اطمينان با افزايش توليدات پراکنده در شبکه  هاي توزيع

 
چکيده
گستردگي زياد شبکه هاي توزيع باعث ايجاد خطاهاي قابل توجه مي باشد و چنانچه بر اثر اين خطاها، برق مشترکين قطع شود و انرژي مورد نياز آنها تأمين نگردد صنعت برق از نظر اقتصادي دچار ضرر و زيان خواهد شد لذا لازم است که تعداد و مدت زمان اين وقفه ها با استفاده از روشهاي حفاظتي و پشتيباني کاهش يابد.
در اين مقاله استراتژي حفاظتي فيدر توزيع شعاعي، در مرحله اول بدون ملاحظه کردن توليد پراکنده (DG) ارائه شده است و پس از آن، ترکيب و افزايش DG در سرتاسر فيدر (تحميل کردن بر حسب توان و يا ظرفيت انرژي) مورد بررسي قرار گرفته است ، با مستقر کردن DG
ممکن است شماري از قطع ها براي مصرف کننده هاي مستقر در ناحيه هاي محافظت خودشان کاهش يابد، بدين سان قابليت اطمينان در خدمات و سرويس افزايش مي يابد و همچنين در اين مقاله ، طرز عمل براي يافتن موقعيت هاي بهينه براي DG و محافظت دستگاههاي موجود براي تجهيزات فيدر همراه با محدوديت هاي ظرفيت براي ژنراتور هاي توزيع شده مورد استفاده قرار گرفته ، بررسي مي شود.
واژههاي کليدي: "بهينه سازي جايابي، توليد پراکنده، جايابي ريکلوزر"
١- مقدمه در فيدر افزايش توليد پراکنـده حلقـوي(غيرشـعاعي) جريـان
برق در يک جهت نيستند و طبـق قاعـده منطقـي محافظـت اين مطاله بـه اثـرات ايجـاد شـده بـا افـزايش DG و جايـابي بايد، تجهيزات براي پيداکردن خطا اصلاح شوند تا طبق توابع ريکلوزر در شبکه هاي توزيع غير شعاعي اشـاره دارد و نقـش عملکردشان با موفقيت انجام شود و شاخه داراي خطا ممکـن ريکلـوزر و همچنـين ظرفيـت محـدود شـده DG در قابليـت است هر دو طرف شاخه را تحريـک کنـد و بنـابراين چنـدين اطمينان سيستم را بررسي مي کند در اين مطالعه با اسـتفاده دستگاه حفاظتي لازم مي باشد تا در ايـن راسـتا بـراي قطـع از الگوريتم ژنتيک جايابي بهينه ريکلـوزر بـا در نظـر گـرفتن کردن کامل جريان خطا عمل کند چندين حفاظت تخصصي، DG ارائه شده است . به عنوان نمونه در فيدر توزيع شعاعي، از در محل استفاده مي شود و يا انـدازه گيـري هـاي SCADA
رله هاي اضافه جريان براي پيداکردن اضـافه جريـان در يـک احتمالا مورد استفاده قرار مي گيرد در DG و واحـدهاي رزرو
جهت از جريان انتظار مي رود. ممکن است اثرات خطاهـا در مصـرف کننـده هـا و در داخـل
١

ناحيــه هــاي حفــاظتي شــان بوســيله ايجــاد منــابع مجــزا سپس فوايد بهبود و نمو قابليت اطمينان در توليدهاي
(islanded) کاهش مي يابد. بدين سـان قابليـت اطمينـان در پراکنده (DG) بوسيله بهينه سازي همزمان تخصيص هاي خدمات افزايش مي يابد اگر چـه ، ايـن واحـدها ممکـن اسـت هر دو توليدهاي پراکنده و دستگاههاي حفاظتي تعيين مي بوسيله برق و يا توان محدود شوند و يـا ممکـن اسـت شـامل شود اکثريت فيدرهاي توزيع موجود به صورت شعاعي انرژي هاي تجديد شدني باشند که در آن خروجي (بازده) بـه هستند، که در آن جريان برق از ايستگاه فرعي پايين دست شرايط آب و هوايي بسـتگي دارد و ممکـن اسـت بـراي ارائـه ترانسفورماتور به سوي تک تک مصرف کننده ها مي باشد.
خدمات براي موقعيت بارها در تمامي زمانهـا مناسـب نباشـد. روش کار پذيرفته شده در قابليت اطمينان، هماهنگي ساده بيشـترين ابزارهــاي ارزيــابي و تخمـين قابليــت اطمينــان در مابين دستگاههاي حفاظتي و پر هزينه ترين محافظ ها مي طراحي الگوريتم براي شبکه هاي شعاعي مورد اسـتفاده قـرار باشد. مدل سازي يکپارچه قابليت اطمينان، از قبيل فيدر گرفته اند که اين هم ، ممکن است فقط براي اسـتفاده در DG نسبتا آسان است . به عنوان نمونه براي يک خطا در هر
و پشتيباني تعيين شود. کجاي فيدر، فقط يک ريکلوزر عمل مي کند، و آن خطا در
آنجا محصور شده و کمترين تعداد از مصرف کننده ها تحت
٢- روشهاي ممکن براي بهينه سازي جايابي ها تاثير اين خطا قرار مي گيرند. از طرف ديگر، در حلقه هاي در اين مقاله الگوريتم قابليت اطمينان براي موارد کلي و تکي و يا چندگانه موجود در فيدر، مسيرها متناوب جريان جامع براي شبکه هاي غير شعاعي امتحان شده است . که اين امکان را براي خطا در بخش هاي مختلف فيدر فراهم در آن ترکيبات اثرات در محدوديت هاي ظرفيت واحدهاي سازد. بستگي به موقعيت خطا ممکن است هر دو طرف را
DG در مجموعه شاخص اطمينان قرار گرفته است که تحريک کند که در اين موارد عملکرد بيشتر تجهيزات وظايف وابسته بهينه سازي شده، گردآوري شده و به شرح حفاظتي لازم است . در اين هنگام ژنراتورهاي توزيع موجود
ذيل مي باشد: در فيدر، بستگي به تعداد و زمان خاموشي هاي که در
شماري از مصرف کننده ها مي باشد کاهش مي يابد. پس از
• بهينه سازي تعيين محل دستگاههاي حفاظتي براي جداکردن و ايزوله کردن خطا، بخش هايي از ژنراتورها در
جايابي DG معين فيدر که تحت تاثير بوسيله اين خطا قرار نگرفته اند ممکن
• بهينه سازي تعيين محل DG براي جايابي دستگاه است که اجازه داده شوند تا دوباره وصل و راه اندازي شوند
حفاظتي معين به عنوان نمونه در شکل يک فيدر شعاعي، که مجهز به
• بهينه سازي تعيين محل هر دوي دستگاههاي شکننده ايستگاه فرعي و دو ريکولايزر مي باشد. فرض مي
حفاظتي و DG کنيم که در اينجا يک توليد پراکنده (DG)، در انتهاي فيدر
نباشد اگر يک خطا در هر جاي خط رخ دهد ابتدا ريکلوزر بهينه سازي بوسيله ملاحظات معمولي استفاده شده در بالاي دست براي اين خطا عمل مي کند. به عنوان مثال، قابليت اطمينان انجام شده است از قبيل شاخص ميانگين خطا مابين ريکلوزر ١ و ٢ رخ دهد، ريکلوزر ١ عمل مي کند مدت قطع (وقفه ) سيستم (SAIDI) و شاخص ميانگين و تمامي مصرف کننده هاي جريان پايين دست را از خطا قطع (وقفه ) فرکانس سيستم (SAIFI) و شاخص ميانگين جدا مي کند اگر DG در انتهاي فيدر قرارداده شود ريکلوزر زودگذر قطع و هر رخداد فرکانس (MAIFIE) در الگوريتم ٢ ممکن است همچنين عمل کند که به بخشي از جريان ژنتيک (GA)، تمامي مسائل ارايه شده در اين سه مبحث پايين دست فيدر از ريکلوزر ٢ اجازه مي دهد که به عنوان حل مي شود ابتدا نتايج براي مسئله محل قرار گرفتن يک جزيره، تا زمانيکه توازن توان قابل دسترسي باشد عمل ريکولايزر ارائه مي شود که در آن فرض مي شود که توليد کند[١].
پراکنده ها (DG) پيش از اين در فيدر توسعه يافته اند
٢
که در آن IDi تعداد عملکرد تجهيزات در قطع ها مي باشد



محل قرارگرفتن ريکلوزر مي تواند نسبت به هر شاخص
شکل ١- جايابي ريکلوزرها و DG در روي فيدر براي کاهش مصرف
هاي ديگر براي بهينه سازي باشد که شامل تاثيرات هر دو
کننده هنگام بروز خطا
قطع هاي ماندگار و زودگذر مي باشد که اين شاخص مرکب
٣- شاخص هاي مطرح شده در قابليت اطمينان (C) نيز ممکن است مورد استفاده قرار گيرند که تابع آن به
سيستم قدرت شرح ذيل مي باشد:
o شاخص ميانگين مدت وقفه سيستم (SAIFI )

o شاخص ميانگين وقفه فرکانس سيستم (SAIDI) ଷܹ

که در آن W١ و W٢ و W٣ به ترتيب مقادير براي شاخص
o شاخص ميانگين موقت وقفه و هر رخداد فرکانس
هاي SAIFI و SAIDI و MAIFIE مي باشد و همچنين
(MAIFIE)
زيرنگاشت T اشاره به ارزش هدف دارد.
o شاخص مرکب قابليت اطمينان سيستم (C) تابع هدف در قابليت اطمينان سيستم هاي قدرت، شاخص
مرکب (C) مي باشد بطوريکه جايابي هاي بهينه شده ريکلوزر و DG باعث کاهش و مينيمم شدن شاخص (C)
بطور نمونه ، برنامه هاي سودمند براي استانداردسازي مي گردد که در نتيجه با مينيمم شدن مولفه (C) قابليت شاخص ها به کاربرده شده است از قبيل برنامه هاي SAIFI اطمينان سيستم بهبود خواهد يافت [٢].
و SAIDI که به ترتيب ميانگين مدت انباشته شده و ٤- تاثير ريکلوزر در بهبود قابليت اطمينان با
فرکانس در قطعي ها (وقفه ها) متحمل شده توسط مصرف
کننده اندازه گيري مي کند. افزايش توليدات پراکنده در شبکه هاي
SAIFA و SAIDI به شرح تابع ذيل تعريف شده اند: توزيع
(٢) ே= ܫܦܫܣܵ اتصال منابع هاي توزيع (هر دو ژنراتورها و دستگاههاي

که در آن Ni تعداد مصرف کننده هاي قطع شده براي هر ذخيره انرژي) با سيستم هاي الکتريکي بوسيله استاندارد رخداد قطع مي باشد Nt تمام تعداد مصرف کننده ها و ri ١٥٤٧ IEEE موازنه شده است . اين اتصال در سيستمهاي زمان ترميم (احيا) براي هر رخداد قطع مي باشد بسته به فوتوولتاژيک DG از طريق ساختار ثابت (حالت -جامد) اهميت افزايش خطاهاي زودگذر، بيشتر اين برنامه ها متصل شده اند که در آن اينورتورها بوسيله تکنيک استارت شده و در شاخص MAIFIE مورد استفاده قرار مي استانداردهاي ٩٢٩ IEEE و UL١٧٤١ موازنه شده اند.
گيرد که قطع هاي زودگذر را اندازه گيري مي کند چندين حالت هاي U.S براي تجهيزات هاي اتصال درنظر
MAIFIE به صورت تابع زير است : گرفته شده که مبني بر اين استانداردها مي باشد. براي
برقرارکردن IEEE١٥٤٧ جامع ، لازم است به ضوابط و تجهيزات براي اتصال (اتصال داخلي) منابع توزيع (DR)
همراه با مجموعه خازن که بيشتر از MVA١٠ نباشد، برقرار گردد اتصال داخلي با سيستم هاي الکترونيک قدرت در
٣

اوليه و يا ثانويه ولتاژهاي توزيع مي باشد. ١٥٤٧ IEEE که امکان تغذيه آنها با DG وجود ندارد تا رفع خطا بي برق شامل تجهيزات قابل اجرا در تمامي تکنولوژي هاي DG مي مي مانند.
باشد که شامل ماشين هاي سنکرون، ماشين هاي القايي و ٤-٣- مزاياي استفاده از DG
سيستم هاي اتصال از طريق اينورتورهاي قدرت مي باشد.
زماني که بخشي از سيستم (مجهز به DG) مجزا شده اند،
حوادث و رخدادهايي که بعد از خطا اگر مجزاکردن
سيستم DG به طور کلي اعتماد مفيدي بين منابع فاز و
(islanding) غيرمجاز باشد، رخ مي دهد که عبارتند از:
خطاي فاز در قسمت مجزا فراهم مي کند و ولتاژهاي مفيد مي تواند بهبود يابند. اگر فعاليت هاي سودمند ريکلوزر
• لغزش در DG و مشکل در پيدا کردن خطا و ايزوله
خارج از فاز شبکه باشد افزايش وسيع جريان ها ممکن
شدن بوسيله يک يا چندين تجهيزات حفاظتي .
است به سيستم DG و بار محلي صدمه بزند. با انجام عمل
• بعد از اينکه خطا برطرف شد، ريکلوزر براي ناحيه باقي
مجزا، DG ها مي توانند به بار مجزا خدمات ارايه دهند و هر
مانده از فيدر دوباره وصل مي شود.
دوي ولتاژ و فرکانس را در رنج قابل قبول نگه دارند. در
• وصل شدن دوباره DG بعد ازبرقرارشدن نرمال ولتاژ و
کارهاي بعدي و در بخش هاي معين قابليت اطمينان مفيد
فرکانس کار، همراه بازمان تاخير قابل توجه مي باشد.
حاصل از جداسازي عملي آمده است در صورت بروز خطا در شبکه ، DG با ايجاد يک جزيره به تغذيه بارهاي درون اين
از طرف ديگر، اگر عمل DG بتواند با عمل دستگاههاي
ناحيه ايزوله شده مي پردازد لذا باعث مي شود که بارهاي
حفاظتي موجود در فيدر همگام شود (سنکرونيزم شود)
بيشتري از شبکه تغذيه شوند و بدين سان قابليت اطمينان
DG ممکن است قادر به باقي ماندن آني (online) براي
شبکه افزايش مي يابد.
مدتي از خطا شده که باعث کاهش تعداد و يا مدت
اگر عمل جداسازي مجاز باشد حوادث و رخدادهايي که بعد
خاموشي در مصرف کننده ها مي شود.
از خطا رخ مي دهد به شرح ذيل مي باشد:
قابل ذکر است که عمل مجزا کردن نيازمند هماهنگي قابل
• لغزش در DG و مشکل در پيدا کردن خطا و ايزوله
توجه بين ژنراتورهاي توزيع شده و دستگاههاي حفاظتي
شدن بوسيله يک يا چندين تجهيزات حفاظتي .
مي باشد که اين هماهنگي دقيق خارج از محدوده اين مقاله
مي باشد[٣]. • وصل شدن دوباره DG، اگرآن در داخل ناحيه اي که
خطا رخ داده نباشد.
٤-٢- تاثير جايابي ريکلوزر در قابليت اطمينان • بعد از اينکه خطا برطرف شد، ريکلوزر همگام با عمل