بخشی از مقاله
چکیده
با افزایش قیمت حاملهای انرژی و مباحث مربوط به امنیت انرژی نفوذ خودروهای برقی در شبکهها روزبهروز گسترش مییابد. پروفیل مصرف فیدرهای توزیع با حضور خودروهای برقی متفاوت خواهد بود فلذا نیاز به تغییراتی در سیستمها میباشد. تعیین مشخصههای ذاتی این سیستمها به شرکتهای توزیع در پیش بینی متدولوژیهایی به منظور تطبیق این تکنولوژیهای جدید در شبکههای توزیع کمک خواهد کرد. باتری خودروهای برقی معموال از طریق شارژهای الکترونیک قدرت تکفاز شارژ میشود. در این مقاله اثرات مربوط به وجود این نوع تجهیزات الکترونیک و تولیدات پراکنده بر جریان اتصال کوتاه و حفاظت شبکه بررسی میشود.
.1 مقدمه
شبکههای توزیع مرسوم برای بهرهبرداری شعاعی طراحی شدهاند و توان مورد نیاز تمامی مصرفکنندههای آن تنها از یک منبع تأمین میشود. در سالهای اخیر منابع تولید پراکنده به دلیل مزایای فراوان زیست محیطی، اقتصادی و فنی وارد شبکهی توزیع شدهاند. ورود این منابع، عالوه بر مزایای بیان شده، چالشهای مختلفی نیز برای شبکه به وجود آورده است که مهمترین آنها ایجاد مشکل در کار سیستم حفاظتی است.
با ورود این منابع شبکه توزیع از حالت تک منبع خارج شده و در برخی از شاخهها دارای شارش توان دوسویه خواهد بود. سیستمهای توزیع به طور مستقیم با مشتریان بیشمار انرژی الکتریکی در ارتباط هستند و از اینرو نقش مهمی در مقدار قابلیت اطمینان کلی سیستم برقرسانی و ادراک مشتریان از این مشخصه دارند. در این بین، سیستمهای حفاظتی، که از اجزای حیاتی هر سیستم قدرت و توزیعی هستند، میتوانند نقش بسزایی در بهبود یا تضعیف قابلیت اطمینان شبکه داشته باشند. هدف این سیستمها تشخیص وقوع خطا و جداسازی بخش خطادار در کمترین زمان و سطح ممکن است.
دستیابی به زمانهای کوتاهتر برای ایزوالسیون خطا احتمال آسیب به تجهیزات شبکه و مشترکین را کاهش داده و امنیت بهرهبرداری از سیستمهای قدرت را باال میبرد 1]، 2، .[3 سطح کوچکتر برای جداسازی خطا نیز با بی برق کردن حداقل بارها از کاهش عمده قابلیت اطمینان، ناشی از وقوع خطا جلوگیری میکند. محاسبهی اثرات تولید پراکنده و مشارکت هر یک از انواع منابع در تامین جریان اتصال کوتاه الزمهی این تحقیق میباشد.
از سویی دیگر، منابع توان کوچک و محلی با عنوان تولیدات پراکنده در حال گسترش در سیستم توزیع هستند. میزان توان منصوبهی این ژنراتورها که از انواع مختلف منابع انرژی، چه تجدید پذیر، مانند انرژی باد و انرژی تابشی خورشید و چه سوختهای فسیلی و نیز از فناوریهای مختلف بهره میگیرند، به سرعت در حال افزایش است و بخشی از بار شبکه توسط این منابع تامین میشود. دالیل متنوعی برای عالقه به استفاده از این منابع وجود دارد [4]، مانند تولید انرژی پاکتر، ایجاد بازار برق و مقرراتزدایی، کاهش هزینههای احداث شبکههای باالدستی، بهبود قابلیت اطمینان و کاهش تلفات شبکه. این مشوقها بخش خصوصی و شبکهی توزیع را به نصب این منابع سوق میدهد اما، برای استفاده از پتانسیلهای این منابع باید مطالعات فراوانی در زمینههای مختلف از برنامهریزی و بهرهبرداری شبکهی توزیع با در نظر گرفتن منابع تولیدات پراکنده گرفته تا تاثیر این منابع در رفتار دینامیکی و حاالت گذرای شبکه به انجام رسد.
یکی از چالشهای اصلی حضور منابع تولید پراکنده در سیستم توزیع، مسئله حفاظت شبکه جدید و مطالعه کارایی یا در صورت نیاز تغییر سیستم حفاظتی فعلی آن است. ورود این منابع ویژگیهای پسیو، شعاعی و تک منبع بودن را از شبکهی توزیع سلب کرده است و شبکهی جدید در برخی از شاخهها میتواند شارش توان را در هر دو سمت تجربه کند. این ویژگیها در طراحی سیستم حفاظت فعلی شبکهی توزیع مفروض و بسیار تاثیرگذار بودند و به نظر میرسد سیستم حفاظتی باید برای شرایط جدید تا حد زیادی تغییر یابد. در سالهای اخیر با توجه به کاهش هزینههای رلههای دیجیتال، این ادوات به انتخابی عملی برای ارتقاء سیستمهای حفاظت آنالوگ فعلی تبدیل شدهاند. گسترش سیستمهای مخابراتی و پایش بار میتواند سودآوری اتصال منابع تولید پراکنده را بیشتر و بیشتر کند,
.2 تاثیر تولیدات پراکنده
مشکالت مربوط به حفاظت که نوعاً بیان میگردند عمدتاً به موارد نصب منابع تولید پراکنده مربوط میشوند. اینن مشنکالت حتی ممکن است مانعی در مقابل استفاده گسترده از منابع تولید پراکنده شوند. بنابراین مدیریت این مشکالت نقنش اساسنی در آینده منابع انرژی پراکنده ایفا میکند. در اینجا سه مشکل نوعی و چند راهکار ممکن جهت کناهش اثنرات مخنر اینن مسائل مورد بررسی قرار میگیرد .[6]
.2.1 تأثیر در خروج بيموقع
وقتی دو فیدر از باس پست یکسانی تغذیه شوند و خطا در یکی از دو فیدر اتفاق بیافتد، چون واحد منابع تولید پراکنده جریان خطای مربوط به نقطه اتصالی را از طریق باس تغذیه میکند، این امکان وجود دارد که جریان اندازهگیری شده در ابتدای فیدر منابع تولید پراکنده ، از تنظیمات مجاز قطع رله تجاوز نماید. این مفهوم بهطور کلی منجر به قطع غیر ضروری فیدر حاوی منابع تولید پراکنده شده و در نتیجه روی قابلیت اطمینان و امنیت سیستم توزیع تأثیر میگذارد.
یک واحد منابع تولید پراکندهنسبتاً قدرتمند با نقطه اتصالی یا واحد منابع تولید پراکنده واقع شده در نزدیکی پست - یا هر دو - ، ممکن است منجر به این نوع مشکالت شود. معموالً میتوان با تنظیمات مناسب رله از این مشکل اجتنا کرد. بعنوان مثال، تنظیمات جریان و زمان قطع میتواند تغییر یابد، بهطوریکه قطع همیشه در فیدر شامل مننابع تولیند پراکننده در مقایسنه بنا فیدرهای مجاور، کندتر باشد.
البته، بسته به نوع آرایش و پارامترهای شبکه ممکن است قیود دیگری وجود داشته باشنند کنه باید به خوبی در نظر گرفته شوند. حدود گرمایی اجزای شبکه نمونهای از اینن محندودیتها میباشند. بایند توجنه شنود کنه حفاظت در تمامی حاالت باید به خوبی انجام شده و ناحیهای که منابع تولید پراکنده قرار گرفته نباید مسنئلهای ایجناد نمایند. مؤثرترین راهحل برای این مسئله استفاده از یک رله اضافه جریان جهتدار در فیدر شامل منابع تولید پراکنده میباشد. با این راهحل جریان خطا تنها وقتی باعث تریپ میشود که از پست به شبکه تزریق میشود کنه البتنه اینن روش نیازمنند اجنزای حفاظتی و بنابراین سرمایهگذاریهای جدیدی در شبکه میباشد 7]، .[8
.2.2 کور شدن حفاظت
یک مشکل اساسی که ممکن است اتفاق افتد کور شدن حفاظت است که باعث کاهش محدوده تحت پوشش رله میگردد. به عبارت دیگر، حفاظت به بخشهای خاصی از شبکه، در عمل دور از پستهای تغذیه یا در خطاهایی با جریان اتصالی کم، وابسته نخواهد بود. در این مورد واحد منابع تولید پراکنده در جایی بین رله تغذیه و نقطه اتصالی نصب میشود. در طی خطا، واحد منابع تولید پراکنده جریان خطا را تغذیه مینماید. در این حالت امپدانسهای اتصال کوتاه بین پست و منابع تولید پراکنده و بین خطا و منابع تولید پراکنده ممکن است باعث کاهش جریان خطای اندازهگیری شده در رله شود که این موضوع خصوصاً برای خطا با مقاومتهای زیاد و خطاهای دو فاز در قسمت انتهایی فیدر رخ خواهد داد.
شکل : - 2 - کور کردن حفاظت.]4[
یک راهحل مرسوم برای این مسئله، کمی پایینتر تنظیم نمودن حدود قطع رله فیدر بعد از نصب منابع تولید پراکنده میباشد. از آنجا که مشکالت قطع باید در حاالت عملیاتی مختلف واحد منابع تولید پراکنده اجتنا شوند، در نتیجه تعیین میزان کاهش تنظیمات به مورد خاص مربوط است.
