بخشی از مقاله
خلاصه
هنگامی که دو شرکت برق بصورت مستقل یک شبکه قدرت و یک میکروگرید متصل را اداره میکنند، فرورفتگی ولتاژ تولید شده در شبکهی یک شرکت - داخل شبکه اصلی و داخل میکروگرید - ممکن است بر روی بارهای حساس متصل شده به شبکه دیگر بخصوص بارهای حساس داخل میکروگرید تأثیر بگذارد و منجر به خرابی و هزینه های ناشی از آن شود. از این نقطه نظر شناسایی محل نسبی منبع فرورفتگی ولتاژ یک هدف مهم بوده و میتواند جرائم و مسئولیتها را به شرکت مسئول تخصیص داده و در نهایت روشهای بهبود کیفیت توان را گسترش دهد.
این مقاله محل نسبی منابع فرورفتگیهای ولتاژ را توسط مانیتورهایی که در باس اتصال میانی شبکه اصلی و میکروگرید نصب میشوند تعیین میکند. بدین منظور چندین روش پایه بهمراه یک روش پیشنهادی برروی یک سیستم واقعی نمونه از کشور برزیل که متصل به یک میکروگرید استاندارد میباشد، در برابر خطاهای متقارن و نامتقارن و با استفاده از نرم افزارهای PSCSD / EMTDC و MATLAB تست میگردند. نتایج عملکرد خوب روش پیشنهادی که بر مبنای فقط اطلاعات جریان میباشد را در سیستمهای شامل میکروگرید و منابع تولید پراکنده با عملکرد معمول و اینورتری را نشان میدهد.
.1 مقدمه
فرورفتگی ولتاژ کاهشی در مقدار مؤثر ولتاژ به اندازه 0/1 تا 0/9 پریونیت در فرکانس نامی بوده که برای مدت زمان بین نیم سیکل تا یک دقیقه تداوم مییابد .[1] فرورفتگی ولتاژ در هنگام راهاندازی موتورهای بزرگ القایی، اضافه بارها، کلید زنی خازنی و اشباع ترانسفورماتورها میتواند به وجود آید، اما خطاها عامل اصلی به وجود آوردن آن میباشند.
فرورفتگی ایجاد شده به مکان خطا محدود نشده و داخل شبکه انتشار مییابند و روی بارهای حساس متصل شده دور از مکان خطا تأثیر میگذارند. با در نظر گرفتن این پیش زمینه مسئولیت تولید اغتشاش در سیستم بایستی تعیین شود و لازم است که برای یک سیستم یا شبکه داده شده منبع اغتشاش در باسهای اتصال میانی شبکه اصلی و میکروگرید - شکل - 1 بصورت - بالادست / پایین دست - و یا - خارج میکروگرید/ داخل میکروگرید - دسته بندی گردد. دو مانیتور M1 و M2 خطاهای داخل میکروگرید را بصورت پاییندست و خطاهای خارج آن - داخل شبکه اصلی - را بالادست تعیین میکنند.
از دیدگاه دیگر یک میکروگرید متصل به شبکه اصلی، تنها در حالتی که خطای رخ داده شده خارج از آن و بر روی فیدر اصلی ورودی باشد بایستی از شبکه جدا و در حالت ایزوله قرار گیرد. با داشتن دو مانیتور M1 و M2 این امر نیز تحقق مییابد. در اینحالت M1 محل خطا را بصورت پایین دست و M2 بصورت بالادست پیدا میکند. هم چنین در میکروگریدها با توجه به حضور منابع تولید پراکنده، سهم آنها در تولید جریان خطا متفاوت میباشد که این امر میتواند بر روی عملکرد روشهای تعیین محل نسبی فرورفتگی ولتاژ تاثیر بگذارد
برای تعین محل منبع فرورفتگی ولتاژ مطالعات زیادی انجام شده و روشهای مختلفی پیشنهاد شده است. در [3] مفهوم »انرژی و توان اغتشاشی«، در [4] استفاده از شیب خط برازش کننده ولتاژ و جریان اندازهگیری شده حین فرورفتگی، در [5] روش »علامت مقاومت«، در مرجع [6] عملکرد روشها در برابر خطاهای متقارن و نامتقارن، در [7] استفاده از پلاریته تغییرات قسمت حقیقی جریان، در [8] استفاده از امپدانس دیده شده توسط رله دیستانس و زاویه آن قبل و بعد از فرورفتگی ، در [9] روشی بر پایهی اطلاعات دامنه ولتاژ و پرش زاویه - فاز آن در نقطه اتصال مشترک یک مصرف کننده صنعتی و شبکه، در [10] مقایسه دامنههای فرورفتگی ولتاژ طرفین یک ترانسفورماتور بر حسب پریونیت، در سطوح انتقال و فوق توزیع، در [11] یک روش جایگزین برای [3] با عنوان تغییرات توان راکتیو و در [12] مفهوم تغییر فاز مؤلفه توالی مثبت جریان برای تعیین محل نسبی فرورفتگی ولتاژ بکار بسته شدند. در [13] نیز عملکرد برخی روشها بر مبنای مولفه های توالی مثبت بررسی گردیده شد.
تمامی روشهای فوق بجز مراجع 9]و [10 که از اطلاعات فقط ولتاژ استفاده میکند از هر دوی اطلاعات جریان و ولتاژ استفاده میکنند علاوه بر این هیچیک از این روشها در یک سیستم شامل میکروگرید و منابع تولید پرامنده انرژی با عملکرد متدوال و اینورتری تست نشده اند.
لذا این مقاله محل نسبی منابع فرورفتگیهای ولتاژ را توسط مانیتورهایی که در باس اتصال میانی شبکه اصلی و میکروگرید نصب میشوند تعیین میکند. بدین منظور چندین روش پایه بهمراه یک روش پیشنهادی بر مبنای فقط اطلاعات جریان برروی یک سیستم واقعی نمونه از کشور برزیل که متصل به یک میکروگرید استاندارد میباشد، در برابر خطاهای متقارن و نامتقارن تست میگردند. سیستم نمونه متشکل از شبکه اصلی و یک میکروگرید متصل به باس 13.8 kv آن بوده که در محیط برنامه PSCSD/EMTDC مدل شده و دادههای خروجی با کدهای برنامهریزی MATLAB پردازش میشوند. شبکه اصلی بخشی از شبکه واقعی برزیل و میکروگرید نیز از سیستم استاندارد 399-1997 IEEE استخراج شده است. نتایج شبیهسازی عملکرد خوب روش پیشنهادی و نیز برخی ضعفهای روشهای دیگر را در اینگونه سیستمها نشان خواهد داد.
شکل -1 نواحی محتمل وقوع خطا، مفاهیم بالادست و پایین دست و جهت پخش توان قبل از وقوع خطا
در این مقاله، نشان داده خواهد شد که محل منبع فرورفتگی میتواند با استفاده از تغییرات دامنه جریان توالی مثبت و علامت پرش زاویه - فاز آن - در شرایط قبل و حین فرورفتگی - تعیین شود. مانیتور کیفیت توان در یک باس متأثر از فرورفتگی مانند باس اتصال مشترک شبکه اصلی و یک میکروگرید میتواند محل منبع فرورفتگی را با استفاده از این روش نشان دهد.
.2 روش پیشنهادی، روش *CBM
فرورفتگیهای ولتاژ توسط یک افزایش کوتاه مدت در جریانها ایجاد میشوند. جریانهای اندازه گیری شده در مانیتورها حین یک حادثه پاین دست افزایش یافته و حین یک حادثه بالادست کاهش مییابند. علاوه بر این در سیستمهایی که از دو سو تغذیه میشوند تغییر فاز جریان توالی مثبت نسبت به شرایط قبل از وقوع خطا، علامت منفی برای یک حاثه پایین دست و علامت مثبت را برای یک حادثه بالادست نشان میدهند .[12] لذا روش پیشنهادی ما بر مبنای تغییر دامنه و تغییر فاز فازور جریان توالی مثیت ایجاد میشود که در واقع از هر دو معیار استفاده میکند.
لذا قانون برای تعیین محل نسبی منبع فرروفتگی ولتاژ بدین صورت در میآید:
فلوچارت روش در شکل 3 آورده شده است. یکی از محدودیتهای واحدهای جهتی کلاسیک همراه رلههای - DOC - در یافتن محل منبع فرورفتگی آن است که در سیستمهای شعاعی تک منبعه و برای خطاهای پشت رله، هیچ تغییری در زاویه جریان محاسبه شده توسط رله - شاید هم دامنه - نسبت به مقدار قبل از وقوع خطای آن رخ نمیدهد زیرا جهت جریان معکوس نمیگردد بنابراین این گونه واحدهای جهتی در سیستمهای شعاعی تک منبعه کاربرد ندارند اما روش پیشنهادی - CBM - که در واقع یک الگوریتم رله جهتی جدید میباشد به طور مؤثری در سیستمهای شعاعی تک منبعه میتواند بکار رود. این روش برای تعیین محل منبع فرورفتگی ولتاژ، در باس اتصال مشترک شبکه اصلی و میکروگرید کاندید و تست شده است.
