بخشی از مقاله
چکیده - حفظ پایداری و امنیت شبکه برق در شرایط ریسک و بحرانی، یکی از مهم ترین وظایف مراکز دیسپاچینگ کشور می باشد. برای انجام هرچه بهتر این امر، ابزارهایی در اختیار کارشناسان مراکز کنترل می باشد تا بتوانند به کمک آن ها، مشکلات شبکه را مرتفع نموده و شبکه را از حالت بحرانی به شرایط نرمال نزدیک نمایند. یکی از جدیدترین روش هایی که در سال های اخیر برای عبور از شرایط بحرانی و جلوگیری از خاموشی های گسترده در شبکه های برق مطرح شده است، استفاده از تغییر آرایش شبکه و جداسازی عمدی در شبکه قدرت می باشد. در این حالت با یک کار کارشناسی شده مشخص می گردد که آیا می توان با قبول برخی تغییرات در شبکه از خاموشی های متوالی و گسترده جلوگیری نمود یا خیر. در این مقاله به مطالعه موردی یک شرایط بحرانی در قسمتی از شبکه تحت کنترل امور دیسپاچینگ شمال شرق پرداخته می شود و کاربرد روش تغییر آرایش و جداسازی عمدی در این قسمت از شبکه مورد بحث و بررسی قرار می گیرد.
-1 مقدمه
حفظ امنیت و پایداری در سطوح مختلف سیستم های قدرت یکی از مهم ترین وظایف امور دیسپاچینگ برق در کشور می باشد. بسته به نوع و حوزه فعالیت، دیسپاچینگ برق در کشور ایران در چهار سطح تعریف شده است که هر کدام حوزه فعالیت و شرح وظایف مشخص به خود را دارند و تمامی بخش ها از یک ساختار کنترلی سلسله مراتبی تبعیت می نمایند. ساختار کنترلی سلسله مراتبی شامل مرکز دیسپاچینگ ملی - SCC - 1، مراکز دیسپاچینگ منطقه ای - AOC - 2، مراکز دیسپاچینگ فوق توزیع - RDC - 3 و مراکز دیسپاچینگ توزیع4 - DCC - می شود .[1]
شبکه های قدرت با توجه به گستردگی جغرافیایی خود، همواره در معرض حوادث طبیعی و غیرطبیعی می باشند و در هر سطحی احتمال خروج خودکار تجهیزات شبکه، شامل واحدهای نیروگاهی، پست های فشارقوی، ترانس های قدرت و ... وجود دارد. به طور معمول هر چه سطح ولتاژ بالاتر می رود، تعداد تجهیزات و حوادث کمتر می شود، اما خسارات ناشی از حوادث بسیار سنگین و گاه غیرقابل جبران می شود.
به طور مثال خروج خودکار یک فیدر توزیع ناشی از برخورد صاعقه، احتمالا منجر به خاموشی در چند ده تا چند صد واحد مسکونی می گردد، اما خروج خودکار یک خط انتقال بر اثر همان عامل صاعقه می تواند منجر به خاموشی کامل یک شهر، استان و یا حتی کل کشور گردد. علت این امر وابستگی الکتریکی تجهیزات در یک شبکه به هم پیوسته می باشد. وابستگی تجهیزات در یک شبکه به هم پیوسته باعث می شود خروج خودکار یک تجهیز، منجر به خروج سایر تجهیزات در نزدیکی این تجهیز شده و به همین ترتیب سایر تجهیزات تحت تأثیر قرار گرفته و مانند یک دومینو، تمام یا بخش بزرگی از یک سیستم قدرت دچار فروپاشی شود. به این ویژگی در سیستم قدرت اثر دومینو5 نیز گفته می شود و حوادث این چنینی را نیز حوادث آبشاری و یا متوالی6 می نامند.
در [2] یک مطالعه جامع در جهت ارزیابی ریسک سیستم قدرت ناشی از حوادث متوالی بر مبنای تئوری اطلاعات انجام شده است که نشان می دهد روش تئوری اطلاعات می تواند روشی مناسب جهت مطالعاتی از این دست باشد. در [3] نیز روش هایی جهت برنامه ریزی یک سیستم قدرت برای مقابله با حوادث متوالی ارائه شده است که می تواند مورد استفاده کارشناسان برنامه ریزی در شرکت های برق قرار بگیرد.
در [4] چهار مدل جهت شبیه سازی سیستم قدرت و مطالعه حوادث متوالی ارائه شده است و ضمن معرفی ویژگی های هر مدل، به مقایسه آن ها پرداخته است. با توجه به موارد ذکر شده، جهت حفظ امنیت و پایداری یک سیستم قدرت، باید راهکاری جهت جلوگیری از وقوع حوادث متوالی و آبشاری اتخاذ کرد. یکی از روش هایی که در چند سال اخیر مورد توجه و بررسی کارشناسان و پژوهشگران در این حوزه قرار گرفته است، تغییر آرایش7 و جداسازی عمدی8 شبکه قدرت می باشد. در [5-10] ضمن معرفی روش هایی جهت جداسازی عمدی در شبکه قدرت، بهینه سازی هایی نظیر انتخاب محل مناسب جداسازی، بهبود شرایط استاتیکی و دینامیکی، جایابی بهینه منابع تولید پراکنده و ... مورد بحث و بررسی قرار گرفته شده است.
در این مقاله یک مطالعه موردی بر روی قسمتی از شبکه انتقال و فوق توزیع در محدوده عملکرد دیسپاچینگ شمال شرق کشور - NEAOC - ، انجام پذیرفته است، که کاربرد عملیات تغییر آرایش و جداسازی شبکه را نشان می دهد. البته منظور از تغییر آرایش در این مقاله، شکل دائمی آن نیست و تغییر آرایش در نوع موقتی آن مد نظر است. تغییر آرایش در نوع موقتی، در زمانی مطرح می شود که شبکه از شرایط نرمال خارج شده و در وضعیت ریسک می باشد و هدف از تغییر آرایش یا جداسازی عمدی در اینجا، کاهش ریسک ناشی از حوادث آتی می باشد که ممکن است منجر به خاموشی های گسترده گردد. جهت شبیه سازی و مقایسه شرایط شبکه، قبل و بعد از تغییر آرایش، از نرم افزار Factory نسخه 15.6 استفاده شده است.
-2 معرفی شبکه مورد مطالعه و بیان مسأله
باشد. این شبکه شامل 1 پست نیروگاهی در سطح ولتاژ 132 کیلوولت، دو پست انتقال در سطح ولتاژ 400 کیلوولت و 6 پست فوق توزیع در سطح ولتاژ 132 کیلوولت می باشد. برای سهولت در امکان شبیه سازی این مقاله برای سایر پژوهشگران در بخش 1-2 اطلاعات هر پست به تفکیک آورده شده است.
-1-2 اطلاعات تفکیک شده برای پست های شبکه مورد مطالعه
-1-1-2 اطلاعات پست A
این پست، یک پست انتقال بوده و دارای دو دستگاه ترانس قدرت 400/132 کیلوولت با ظرفیت هر ترانس 200 مگاوولت آمپر می باشد. پست A از طریق خطوط 400 کیلوولت و 132 کیلوولت به سایر نقاط شبکه متصل بوده و از طریق دو مدار 132 کیلوولت نیز به پست L1 متصل می باشد. بار خطوط مابین پست A و L1 در جدول 1 در قسمت مربوط به شرایط نرمال آورده شده است.
-2-1-2 اطلاعات پست B
این پست نیز یک پست انتقال بوده و دارای دو دستگاه ترانس مشابه پست A می باشد. در این پست بر روی باسبارهای 132 کیلوولت نیز بار الکتریکی وجود دارد که مقادیر مربوط به آن در جدول 1 آورده شده است.
-3-1-2 اطلاعات پست C
این پست، یک پست نیروگاهی در سطح ولتاژ 132 کیلوولت می باشد. نیروگاه شامل 6 واحد گازی 25 مگاواتی، یک بلوک سیکل ترکیبی شامل دو واحد گازی 123 مگاواتی و یک واحد بخار 102 مگاواتی می باشد . این پست نیز از طریق خطوط متعدد 132 کیلوولت به سایر نقاط شبکه متصل بوده و از طریق دو مدار 132 کیلوولت نیز به شبکه مورد مطالعه متصل می باشد. شبکه مورد مطالعه در این مقاله، قسمتی از یک شبکه واقعی در محدوده عملکرد دیسپاچینگ شمال شرق کشور
-4-1-2 اطلاعات پست های L1 تا L6
این پست ها در واقع پست های بار می باشند که هر کدام شامل تعدادی ترانس قدرت 132/20 کیلوولت بوده و بار مناطق شهری و روستایی منطقه را تأمین می نمایند. با توجه به اینکه مطالعه در این مقاله در سطح انتقال و فوق توزیع می باشد، بار هر کدام از پست ها در جدول 1 آورده شده است. نحوه اتصال پست ها با یکدیگر نیز در شکل 1 نشان داده شده است.
-2-2 بیان مسأله
-1-2-2 شرایط نرمال شبکه
در شرایط نرمال، این قسمت از شبکه مانند سایر بخش های شبکه سراسری پایداری قابل توجهی داشته و بسته به شرایط مختلف شبکه با قابلیت اطمینان بالایی توانایی تأمین مصرف برق مشترکین را داراست. در جدول 1 وضعیت پارامترهای شبکه در شرایط نرمال آورده شده است. با توجه به رشد مصارف برق در مناطق، شبکه الکتریکی همواره باید در حال توسعه بوده و عملا چاره ای جز احداث خطوط، نصب ترانس های قدرت جدید و ... وجود ندارد. به علاوه جهت حفظ عملکرد مناسب تجهیزات موجود نیز، باید در زمان های معینی تجهیزات به شکل موقتی خارج شده و مورد تعمیرات و بازبینی قرار بگیرند.
با توجه به موارد ذکر شده، شرایط شبکه همواره در حالت نرمال نبوده و گاه بهره برداران شبکه مجبور می شوند، شبکه در شرایط عدم حضور برخی از تجهیزات مورد بهره برداری قرار دهند. در این شرایط بهره برداری توأم با ریسک بوده و بسته به نوع و شرایط آمادگی تجهیزات، قابلیت اطمینان شبکه تا زمان آماده شده کامل تجهیزات، پایین آمده و ریسک شبکه بیشتر می شود.
-2-2-2 شرایط ریسک در شبکه
در شبکه مورد مطالعه در این مقاله نیز در یک بازه زمانی 7 روزه، یکی از خطوط 400 کیلوولت تغذیه کننده پست B از مدار خارج گردید و تحویل گروه های اجرایی جهت تغییرات قرار گرفت.
-3-2-2 شرایط بحرانی شبکه
با توجه به اینکه شبکه در حالت قبل در حالت ریسک قرار داشت، احتمال وقوع هرگونه حادثه در شبکه مورد مطالعه می تواند سبب ایجاد شرایط بحرانی در شبکه گردد که با توجه به نوع حادثه می تواند خسارات زیادی را به بار آورد. در شبکه مورد مطالعه این مقاله، خروج مدار دوم 400 کیلوولت تغذیه کننده
