بخشی از مقاله
چکیده
در این مقاله روش نوینی براي ارزیابی حوادث شبکه معرفی شده است. تابحال پس از بروز اختلال و خروج یک خط در شبکه، مشکل ایجاد شده تنها در اضافه بار شدن برخی تجهیزات دنبال می شد. اگر اضافه بار بوجود آمده باعث تخطی از قیود امنیتی تجهیز شود، با احتمال بالایی آن تجهیز از تعاملات شبکه خارج شده و بدین ترتیب حوادث پی در پی در شبکه آغاز می شود. از طرفی جلوگیري از بروز حوادث توسط حذف بار روشی متداول در سیستم قدرت می باشد.
این مقاله با بدست آوردن شاخص هاي ارزیابی به برسی میزان حذف بار تحمیل شده به شبکه براي جلوگیري از گسترش حوادث و همچنین آثار مضر تحمیلی در روند حوادث پی در پی می پردازد. همچنین توسط الگوریتم هاي معرفی شده، میزان سطح بار بحرانی در ساختار ثابت شبکه بدست می آید. الگوریتم هاي معرفی شده در برنامه MATLAB برروي شبکه آزمون 39 باس IEEE به ازاي 10 سطح بار پیاده سازي شده است. نتایج بدست آمده نشان می دهد با جلوگیري از بروز حوادث پی در پی در شبکه توسط حذف بار کنترل شده، میزان توان از دست رفته در حوادث بسیار کاهش پیدا می کند. همچنین سطح بار بحرانی شبکه بدست آمده و ضعف شبکه در این سطح بار نمایان می گردد.
-1 مقدمه
سیستم هاي بزرگ انتقال توان الکتریکی متشکل از عناصر زیادي هستند که با یکدیگر فعل و انفعال متقابل و پیچیده دارند. در این تعامل، تجهیزات سیستم قدرت داراي محدودیتهاي الکتریکی و مکانیکی هستند که اگر ازاین حدود تخطی شود با توجه به شرایط، آن عنصر از شبکه جدا شده تا مانع صدمه دیدن عنصر مورد نظر و سایر تجهیزات گردد. برقراري تعادل میان بار و تولید در شبکه ایجاب می کند در صورت نبود عنصري از شبکه سایر عناصر وظیفه آنرا تقبل کرده و درصد بار بیشتري را تحمل نمایند.
از اینرو گاه خروج یک عنصر و بخصوص یک خط از تعاملات شبکه می تواند باعث اضافه بار شدن سایر خطوط و آغازگر سناریوي روشی نوین براي ارزیابی حوادث شبکه بر اساس پتانسیل حوادث پی در پی و ایجاد خاموشی حوادث پیدر پی1 گردد. حوادث پی در پی زنجیره حوادث مرتبط با هم هستند که در اجزاء اصلی سیستم قدرت رخ می دهد.[1] در روند حوادث پی در پی، هرخروج سیستم را ضعیفتر کرده و احتمال خروج هاي بعدي را افزایش می دهد.[2] درصورت کنترل نشدن این فرایند توسط استراتژي هاي اضطراري مانند حذف بار2، خروج هاي پیاپی در شبکه گسترش یافته و موجب بروز خاموشی3 در شبکه می گردد.
در بررسی روند حوادث پی در پی و خاموشیها مدلهاي مختلفی ارائه شده که از مهمترین آنها میتوان به مدل هاي [3]CASCADE، [4]OPA و [5]، خطاي پنهان[6] 4، [7]TRELSS و [2]Manchester اشاره کرد. هر یک از این مدل ها بنحوي حوادث پی درپی و خاموشی را مدلسازي می کنند. مدل CASCADE شامل 1000 عنصر کاملا برابر است که به صورت تصادفی دچار اضافه بار میشوند. در این روش اغتشاش اولیه بار d به هریک از عناصر اعمال شده و در صورت تخطی عناصر از محدودههاي مجازشان از شبکه خارج می گردند. با خروج یک عنصر، بار p به بقیه عناصر اضافه شده، بارگذاري کل سیستم بیشتر میشود و خروج عناصر بعدي و حوادث پیدر پی محتملتر میشود.
در مدل OPA خطوط انتقال، بارها و ژنراتورها با فرض پخش بار DC مدل میگردند. فرآیند خاموشی در یک حالت پایه بهرهبرداري با خروج اتفاقی یک خط آغاز میشود. با خروج یک خط فلوي عبوري از خطوط دیگر تغییر کرده و پخش بار جدید بوسیله تابع هدف وزندار شده توسط روشهاي استاندارد برنامهریزي خطی با در نظر گرفتن قیود امنیت استاتیکی مجدد انجام میگردد. اگر مشکل اضافه بار هر یک از خطوط درفرآیند بهینهسازي برطرف نگردد، آن خط با احتمال ثابتی از مدار خارج میشود.
این روند تازمانی که هیچ خروج دیگري در شبکه واقع نشود ادامه پیدا خواهد کرد. در روش خطاي پنهان براي شبیهسازي خاموشی سیستم قدرت تقریبا همانند مدل OPA عمل شده و علاوه بر آن خطاي عملکرد اشتباه رلهها نیز مدلسازي شده است. در مدلهاي TRELSS و Manchester از مدلهاي کاملتر سیستم قدرت استفاده شده و با استفاده از پخش بار AC معادلات شبکه حل میشوند. در این مقاله براي ارزیابی آسیب رسانی حوادث روش نوینی بر اساس دو شاخص -1 حذف بار و -2 حوادث پی در پی و گسترش حادثه در شبکه ارائه گردیده است. در این روش درجه ي آسیب رسانی اختلالات از منظر اضافه بار ایجاد شده، خروج هاي پی در پی و جزیره اي شدن شبکه ارزیابی گردیده است.
اختلالات مورد نظر خروج تک تک خطوط می باشد.اضافه بار شدن خطوط شبکه در پیامد خروج یک خط به عنوان مهمترین آثار سوء اختلال بوده که می تواند باعث ایجاد حوادث پی در پی، جزیره اي شدن و نهایتا خاموشی گردد. در روش پیشنهادي براي ارزیابی بحرانیت حادثه اولیه دو شاخص را تحت دو الگوریتم جداگانه مورد برسی قرار می دهیم. در شاخص اول پس از خروج خط اقدامی جهت التیام اضافه بار بوجود آمده انجام داده نمی شود و احتمال پیشروي حوادث در شبکه وجود دارد.
در شاخص دوم با تحمیل حذف بار به شبکه از پیشروي حوادث جلوگیري می شود. الگوریتم پیشنهادي در محیط MATLAB کد نویسی شده و سپس برروي شبکه آزمون 39 باس IEEE به ازاي 10 سطح بار و تولید و 460 سناریوي خاموشی شبیه سازي گردیده است. توسط شاخص هاي بدست آمده می توان درجه بحرانیت حوادث را ارزیابی کرده و خطوط حساس و سطح بار بحرانی شبکه را شناسایی نمود. سطح بار بحرانی، مقدار سطح باري در شبکه است که با تخطی از آن، شبکه در مقابل حوادث بسیار آسیب پذیر و شکننده می شود. همچنین میزان توان از دست رفته و جزایر ایجاد شده در دو حالت مورد ارزیابی قرار گرفته و با توجه به آن، استراتژي مناسب جهت کاهش صدمات وارده به شبکه پیشنهاد می گردد.
-2الگوریتم پیشنهادي
بمنظور بدست آوردن شاخص هاي ارزیابی خروج خطوط شبکه دو روش پیشنهاد می گردد. در روش اول پس از خروج خط، اقدامی جهت جلوگیري از گسترش حوادث انجام نشده و با احتمال زیادي حوادث پی در پی در شبکه به راه می افتد. حوادث خسارات زیادي از جمله حذف بار هاي ناخواسته و جزیره اي شدن را به شبکه تحمیل می کند. در مقابل، در روش دوم با حذف بار بموقع پس از بروز اختلال، از دامن گرفتن حوادث جلوگیري کرده و مشکل شبکه را پس از وقوع با حذف بار درمان می کنیم.
