بخشی از مقاله
چکیده
سیستم قدرت در شرایط عادی و ماندگار حول فرکانس نامی خود کار کرده و بین تولید و مصرف تعادل وجود دارد. خطاهای سیستم قدرت، کلیدزنی خطوط، قطع ژنراتور، از دست رفتن قسمت عمده ای از بار و ... موجب تغییر ناگهانی در توان الکتریکی شده در حالی که توان مکانیکی ژنراتور به خاطر اینرسی زیاد به کندی تغییر می کند. این اختلاف در توان موجب نوسان زاویهی رتور شده و ضمن امکان ناپایداری سیستم، نوسانات توان را به همراه خواهد داشت.
نوسانات توان شدید اعم از پایدار و ناپایدار می تواند باعث عملکرد نادرست رله های دیستانس شود. امپدانس دیده شده توسط رلههای دیستانس به هنگام نوسان توان ممکن است وارد زونهای حفاظتی شده و عملکرد اشتباه رله را بدنبال داشته باشد. این امر باعث تقویت اغتشاش اولیه سیستم گشته و با قطع آبشاری خطوط انتقال منجر به خروج از سنکرونیزم و نهایتا خاموشیهای گسترده در شبکه میشود.
لذا در نظر گرفتن تابع قفل نوسان توان در رلههای دیستانس به نحوی که قابلیت تشخیص انواع نوسانات توان را داشته و عملکرد رله را بلاک کند، ضروری است. ضمن اینکه چنانچه خطایی هنگام نوسان توان بوجود آید به سرعت تشخیص داده و واحد قفل نوسان توان را در رله غیر فعال کند. در این مقاله شیوه جدید برای تشخیص خطای همزمان با نوسان توان بر اساس تبدیل هیلبرت توان اکتیو سه فاز بیان شده است. روش بیان شده با استفاده از شبکه دو ناحیهای استاندارد و با استفاده از نرمافزارهای DIgSILENT و MATLAB تست شده و نتایج آن بیان شده است.
مقدمه
حفاظت از خطوط انتقال انرژی به ویژه در خطوط فشار قوی از اهمیت بسیار زیادی برخوردار است - . - XEL ' %DOFHUHN HW DO . 2017 رلههای دیستانس به دلیل اصول عملیاتی ساده به طور بسیار گستردهای برای حفاظت از خطوط انتقال انرژی مورد استفاده قرار میگیرند - . - Silva, Neves et al. 2010, Alam, Leite et al. 2017 این نوع حفاظت از اندازهگیری ولتاژ و جریان در محل رله برای محاسبه امپدانس استفاده میکند - . - Xu, Huang et al. 2008 رلههای حفاظتی به خصوص رله دیستانس عمدتا برای حذف سریع خطا از سیستم قدرت مورد استفاده قرار میگیرند.
با این حال در بعضی از موارد رلههای حفاظتی قادر به انجام درست وظیفه خود نیستند که باعث عملکرد نادرست سیستم های حفاظتی میشود - . - Abdullah and Butler-Purry 2018
یکی از چالشهای عمده در رله دیستانس عملکرد نادرست رله در طول نوسان توان است - . - Fischer , Benmouyal et al. 2012 این عملکرد نادرست ممکن است باعث قطع ناخواسته خطوط انتقال انرژی شود. خروج چندین خط انتقال انرژی از یک شبکه بزرگ برق میتواند باعث ناپایداری شبکه شود، این ناپایداری میتواند منجر به ایجاد خاموشیهای سراسری در شبکه قدرت شود. مانند آنچه در سال 2003 در مالزی اتفاق افتاد و باعث ایجاد 5 ساعت خاموشی سراسری شد.
سال 2003 یک خاموشی سراسری دیگر در ایتالیا به وقوع پیوست. در سالهای 2005 و 2009 خاموشیهایی در مالزی و برزیل در اثر نوسان توان اتفاق افتاد - Gunasegaran, Tan et al. . - 2015 این نوع از خاموشی ها خسارات مالی بسیار زیادی را به شرکتهای انتقال انرژی وارد مینماید، برای جلوگیری از بروز چنین مشکلی از فانکشن قفل کننده نوسان توان در رلههای دیستانس استفاده میشود - . - Sharafi , Sanaye‐Pasand et al. 2017 در سال های اخیر مطالعات گستردهای درباره روشهای تخیص نوسان توان انجام شده است که در ادامه به بیان این روشها پرداخته میشود.
معمول ترین روش برای تشخیص نوسان توان استفاده از نرخ تغییرات امپدانس است که در یک ناحیه خاص حرکت میکند - Gao and . - Wang 1991, Kundur, Balu et al. 1994 این طرحها قادر به تشخیص خطای متقارن همزمان با نوسان توان نیستند. دلیل این امر این است که نوسان و خطای متقارن هر دو پدیده متعادل هستند - Mechraoui and Thomas 1995, Brahma 2007, Shiri . - and Mohammadi‐ivatloo 2015, Kang and Gokaraju 2016 در - Benmouyal , Hou et al. 2004 - یک تکنیک تشخیص نوسان توان با استفاده از ولتاژ مرکز نوسان - SVC - ارائه شده است.
این روش علاوه بر اینکه زمان تشخیص بالایی دارد در انتخاب یک تنظیم مناسب دچار مشکلاتی نیز هست. در - Brahma 2007 - نوسان توان با استفاده از تبدیل موجک تشخیص داده شده است. این روش به نرخ نمونه برداری بالایی نیاز دارد. روش بیان شده در - Lotfifard, Faiz et al. 2010 - از کاهش مولفه DC جریان خطا استفاده میکند. در - Seethalekshmi, Singh et al. 2012 - روشی بر مبنای یادگیری تحت نظارت ماشین بردار پشتیبان - SVM - بیان شده است.
در - Zadeh and Li 2008 - سیستم استنتاج عصبی - فازی سازگار - ANFIS - برای تشخیص نوسان توان بیان شده است. این دو روش دارای دقت و سرعت مناسبی برای تشخیص نوسان توان هستند اما به شبیه سازیهای آفلاین زیادی برای آموزش نرخهای متفاوت خطا و نوسان توان نیاز دارند. روشی بر مبنای متوسط پنجره متحرک در - Rao and Pradhan 2015 - ارائه شده است. در - Khodaparast and Khederzadeh 2015 - از نظارت گذرا برای تشخیص نوسان توان استفاده شده است.
روشی مستقل از نرخ پارامترهای سیستم قدرت در - Jafari , Moaddabi et al . 2014 - ارائه شده است. در - Lazaro, Marques et al. - 2018 یک روش مبتنی بر شناسایی اتصال کوتاه در طی نوسان توان را از طریق نظارت بر ضریب نا متقارن سیگنال جریان که توسط رله دیده میشود ارائه میشود. رفرنس - Khodaparast, Khederzadeh et al. 2017 - اثرات UPFC را در 4 روش متفاوت PSB بررسی کرده است.
در - Parniani , Sanaye-Pasand et al. 2018 - یک روش نوین تشخیص نوسان توان بر اساس مولفههای تحمیلی ولتاژ بیان شده است. طرح blinder تشخیص نوسان توان رایج، تفاوت میزان تغییر مولفه توالی مثبت امپدانس را تشخیص میدهد - . - McDonald, Tziouvaras et al. 2005 طرح blinder عملی است اگر چه یافتن تنظیماتی برای بلوکه کردن در حین نوسان توان پایدار و قطع کردن در حین نوسان توان ناپایدار رله دیستانس به ویژه در سیستم های قدرت بزرگ کار آسانی نیست - Kang . - and Gokaraju 2016 در این مقاله یک شیوه جدید برای تشخیص خطای حین نوسان توان بر اساس تبدیل هیلبرت توان اکتیو سه فاز بیان شده است. روش بیان شده با استفاده از شبکه دو ناحیهای استاندارد و با استفاده از نرمافزارهای DIgSILENT و MATLAB تست شده و نتایج آن بیان شده است.
