بخشی از مقاله
چکیده – امروزه با توجه به گسترش روز افزون کاربرد انرژی برق در بخشهای مختلف، لزوم تأمین نیاز مصرفکنندگان و جلوگیری از بروز وقفههای طولانی مدت در امر برق رسانی اهمیت بسیار ویژهای یافته است. اکثر خطاهایی که در خطوط انتقال فشارقوی رخ میدهد از نوع خطاهای گذرا هستند. چنین خطاهایی میتوانند از طریق بازبست اتوماتیک تکفاز بر طرف شوند که این امر موجب بهبود پایداری گذرا و افزایش قابلیت اطمینان سیستم قدرت میگردد.
از این رو در این مقاله، یک الگوریتم تطبیقی به منظور تشخیص نوع خطا و لحظه خاموششدن قوس ثانویه بر اساس رفتار شاخص اعوجاج هارمونیک کل که قابلیت پیادهسازی عملی به صورت بر خط را نیز دارد پیشنهاد شده است. این الگوریتم با تشخیص خطاهای دائمی از گذرا مانع انجام بازبست به هنگام خطای دائمی میشود در شرایط خطاهای گذرا با تشخیص زمان خاموشی قوس ثانویه، عمل بازبست را پس از خاموش شدن نهایی قوس ثانویه انجام میدهند و به این ترتیب از وقوع بازبست ناموفق جلوگیری مینماید. شبیهسازیهای انجام گرفته در محیط در نرمافزاری Matlab و بر روی یک شبکه قدرت 735 kV همگی نشان از سرعت، دقت و صحت روش پیشنهادی دارند.
مشکل اصلی این روش به طراحی رله تطبیقی منطبق با این روش بر میگردد که کار را تا حدودی زیادی دشوار میکند. الگوریتم ارائه شده در [8] نیز با هدف قفل کردن واحد وصل مجدد به منظور مقابله با عمل وصل مجدد بر روی خطاهای دائم بیان شده است. این الگوریتم نیز از تحلیل مولفه اول و سوم شکل موج ولتاژ و جریان بدست آمده و در عین حال میتواند محل خطا را نیز مشخص نماید. استفاده از فنآوری شبیهسازی فاز اتوماتیک با استفاده از درگیر کردن دو فاز دیگر در زمان خطا بر روی فاز معیوب در [10] ارائه شده است.
در [11] روشی بر اساس اصل موج سیار در طرفین خط پیشنهاد شده است. همچنین یک تکنیک جدید بازبست تطبیقی تک فاز بر اساس ردیابی شاخص انحراف هارمونیکی که رفتار مولفههای فرکانس پایین ولتاژ فاز معیوب و شکل موج جریان فاز با توجه به آن در [12] بیان شده است. همچنین یک الگوریتم وصل مجدد تطبیقی بر اساس تابع خطای یادگیری ADALINE در [13] پیشنهاد گردیده است.
-2 سیستم قدرت تحت مطالعه
به منظور بررسی بازبست خط انتقال، ابتدا یک خط انتقال فشارقوی با سطح ولتاژ 735 kV و به طول 200 km با مشخص کردن پارامترهای توالی مثبت، منفی و صفر در نظر گرفته میشود. سپس دو کلید فشار قوی سهفاز در دو انتهای خط لحاظ میگردد. برای مدل کردن قوس خطا در هر جای خط شینهای را در آن محل وارد کرده و مدل قوس مناسب در آن محل قرار میگیرد. این مدل انتخابی شامل دو مدل قوس اولیه و ثانویه میباشد.
بدین صورت که از لحظه خاصی از شروع شبیهسازی کلید بسته شده و مدل قوس اولیه در مدار قرار میگیرد. پس از یک مدت زمان معینی که مربوط به تأخیر عملکرد تجهیزات حفاظتی روی خط انتقال میباشد، کلیدهای فشار قوی موجود در دو انتهای خط با دریافت سیگنال قطع شروع به قطع کردن فاز معیوب میکنند و کلیدها باز میشوند. در این لحظه مدل قوس ثانویه به صورت مقاومتی که از حل معادله معرفی شده برای قوس ثانویه در [1] به دست آمده است در مدار قرار میگیرد - روابط دینامیکی مربوط به قوس و نحوه مدلسازی به طور کامل در [13] آورده شده است که جهت پرهیز از طولانی شدن مقاله از آوردن آنها صرفنظر میشود.
-3 مراحل بازبست اتوماتیک تکفاز تطبیقی
مراحل یک بازبست اتوماتیک موفقیتآمیز تک فاز را میتوان در شکل - 2 - مشاهده کرد. شکل -2 - الف - عملکرد نرمال سیستم قدرت نشان داده شده است. شکل -2 - ب - وقوع اتصال کوتاه تک فاز به زمین را در یکی از فازها نشان می دهد که در این لحظه جریان اتصال کوتاه بسیار شدیدی از محل بروز خطا میگذرد - که به آن قوس اولیه گفته می شود - . پس از اندک زمانی، فاز معیوب با تشخیص توسط رله دیستانس از مدار خارج میشود.
همزمان با باز شدن کلیدهای قدرت در دو سر فاز معیوب و خارج شدن فاز از مدار، قوس اولیه خاموش میشود اما به علت اثر خازنی بین فازهای سالم و فاز معیوب، جریانی به وجود میآید و از محل خطا عبور میکند که میزان آن از جریان اولیه خطا بسیار کمتر است و به آن جریان قوس ثانویه گفته می شود که در شکل -2 - ج - مشاهده میشود. دوام قوس ثانویه قابل ملاحظه نبوده و پس از یک مدت زمان کوتاه که به آن "زمان مرده" گفته میشود به طور کامل خاموش خواهد شد - شکل -2 - د - - . شکل -2 - ه - نشان می دهد که پس از خاموشی قوس ثانویه، توسط رله بازبست اتوماتیک تک فاز تطبیقی فرمان وصل مجدد به کلیدهای قدرت در طرفین خط ارسال میشود و فازی که عامل خطا در آن از بین رفته به شبکه باز میگردد.
نرمال شبکه.
با توجه به شکل مشخص است که ولتاژ فاز معیوب در زمان خطا و پیش از قطع کلیدها - قوس اولیه - به شدت دارای اعوجاج بوده و ناپایدار میباشد، این شکل موج همینطور نشان می دهد که در دوره قوس ثانویه نیز به علت قطع فاز معیوب، ولتاژ فاز نسبت به قبل از خطا به شدت افت کرده و دچار تغییر شده است. این شکل موج همچنین نشان می دهد با رفع خطا و خاموش شدن کامل قوس ثانویه فاز معیوب که هنوز به سیستم باز نگشته با افزایش ولتاژ مواجه میشود. از این شکل میتوان نتیجه گرفت که ولتاژ فاز معیوب پس از رفع شدن کامل قوس ثانویه به شکل موج ولتاژ سینوسی نزدیک میشود. واضح است که که ولتاژ این فاز در لحظه خاموش شدن قوس ثانویه رو به افزایش است.
-4 معرفی الگوریتم پیشنهادی
به منظور استخراج یک الگوریتم مناسب، ابتدا دو نوع خطای گذرا و دائم رخداده بر روی شبکه تحت مطالعه بخش - 2 - مورد بررسی قرار میگیرد. در شکل - - 3 مشخص است که اتصال کوتاه تک فاز به زمین - از نوع گذرا - در زمان 0/016 ثانیه رخ داده است. همزمان با خارج شدن فاز معیوب از سیستم قدرت الکتریکی معرفی شده در بخش - 2 - ، در زمان 0/06 ثانیه قوس ثانویه شروع میشود و پس از گذشت زمانی برابر 0/23 ثانیه - زمان مرده - ، فاز معیوب توسط دو کلید قدرت به سیستم قدرت مجدداً باز می گردد.
