بخشی از مقاله
چکیده
انرژيهاي نو امروزه در جهان جایگاه ویژهاي براي خود پیدا کرده است و بیشتر تولیدات پراکنده در سیستمهاي قدرت نیز از منابع انرژيهاي نو بهره میبرند. به دلیل مزایاي تولیدات پراکنده، از قبیل استفاده از انرژيهاي تجدیدپذیر، آلوده نکردن محیط زیست و پایان ناپذیر بودن آنها، روز به روز استفادهي از این منابع تولید در جهان افزایش مییابد. یکی از مشکلات اینگونه تولیدات پدیده جزیرهاي شدن ناخواسته میباشد. در این مقاله یک روش جدید براي تشخیص شرایط جزیرهاي پیشنهاد شده است و چون این روش ترکیبی از روشهاي پیشین است در نتیجه عملکرد آن مناسبتر از روشهاي قبلی میباشد. نتایج شبیهسازي که در نرمافزار MATLAB انجام شده، عملکرد مناسب این روش را بخوبی نشان میدهد.
-1 مقدمه
امروزه در اکثر کشورهاي دنیا عمدهترین قسمت انرژي مصرفی انسانها از طریق سوختهاي فسیلی تامین می گردد. ولی در این راستا با مشکلات زیادي که از آن جمله میتوان به آلوده شدن محیط زیست و پایانپذیر بودن انرژيهاي فسیلی اشاره کرد مواجه شده اند. براي حل این مشکل، کشورها براي تامین انرژي مصرفی مورد نیاز خود رو به انرژيهاي تجدیدپذیر آوردهاند. انرژي- هاي تجدیدپذیر بیشتر شامل انرژي خورشیدي، باد، انرژي ناشی از سوخت زبالههاي شهري، زیست توده و آبهاي روان میباشد. در حال حاضر هدف اروپا تاًمین %12 انرژي مصرفی در سال 2010 از طریق انرژيهاي تجدیدپذیر است.
در انگلیس این امر منوط به نصب سالانه 2000 مگاوات نیروگاههاي جدید انرژي هاي نو تا پایان سال 2010 است. .[1] بخش عمده تولیدات پراکنده در شبکههاي قدرت، از انرژيهاي تجدیدپذیر میباشند. بسته به نوع این تولیدات پراکنده، تولید آنها، میتواند به صورت AC یا DC باشد. اما در کل اکثر این تولیدات پراکنده از طریق مبدلهاي الکترونیک قدرت به شبکه متصل میگردد.[2] اما خود این تولیدات پراکنده در شبکه اثراتی خواهند داشت که یکی از این اثرات پدیده جزیرهاي شدن است.
حالت جزیرهاي زمانی اتفاق میافتد که یک یا چند تولید پراکنده به صورت مجزّا و بدون آنکه به شبکه متصل باشند بارهاي محلی را تغذیه نمایند. در اکثر مواقع این پدیده به روش جدید تشخیص حفاظت ضدجزیرهاي بر اساس ترکیب روشهاي قبلی صورت ناخواسته اتفاق میافتد. این مسأله باعث ایجاد مشکلاتی از قبیل ایجاد خطر براي تکنسینهاي تعمیر خط، آسیب رساندن به وسایل مصرفکنندگان به دلیل عدم ثبات ولتاژ و فرکانس و بروز ناهماهنگی در اتصال مجدد به شبکه سراسري را داشته باشد. بنابراین بر طبق استاندارد IEEE1547 حالت جزیرهاي میبایست در مدت زمان 2 ثانیه تشخیص داده شده و قطع گردد.[5-3] تا کنون روشهاي بسیاري براي تشخیص حالت جزیرهاي پیشنهاد شده است. این روشها را میتوان به دو گروه عمده اکتیو و پسیو تقسیمبندي کرد.[4] که از جمله روشهاي اکتیو میتوان به موارد زیر اشاره کرد:
• روش اندازهگیري امپدانس [6]
• آنالیز حوزه فرکانس [7]
• روش تغییرات دامنه ولتاژ و توان راکتیو [8]
• روش میان هارمونیکی [9] و از روشهاي پسیو میتوان روشهاي زیر را برشمرد:
• رلههاي ولتاژ و رلههاي فرکانس [10]
• رله نرخ تغییرات فرکانس [11] - df/dt -
• سرعت تغییرات توان خروجی [10]
• ولتاژ نامتعادل و اعوجاج هارمونیکی کل - THD - جریان - ولتاژ - [12] روش اعوجاج هارمونیکی کل در برخی از مواقع وحالت- هایی از شبکه که قطع و وصلی انجام شده ولی حالت جزیره- اي اتفاق نیفتاده است، ممکن است دچار اشتباه گردد و به اشتباه این حالت را جزیرهاي تشخیص داده و قطع گردد. در روش نرخ تغییرات فرکانس نیز چون فقط اندازهگیري فرکانس انجام میگیرد لذا تصمیمگیري بسیار سریع انجام خواهد شد و در مواقعی ممکن است تشخیص به اشتباه انجام شود.
در این مقاله یک روش جدیدي بر پایهي ترکیبی از روش- هاي قبلی براي تشخیص حالت جزیرهاي پیشنهاد میگردد که اوًلا چون از روشهاي پسیو که بر اساس اندازهگیري هستند، استفاده میکنند، سرعت بالایی دارد و همچنین از تشخیص اشتباه حالت جزیرهاي و نیز قطع اشتباه سیستم جلوگیري بعمل میآورد. در بخش بعدي سیستم مورد مطالعه بررسی خواهد شد. در بخش 3 الگوریتم پیشنهادي براي تشخیص حالت جزیرهاي بیان خواهد شد. نتایج آزمایشها براي تشخیص حالت جزیرهاي در بخش 4 آمده است ودر پایان در بخش 5 نتیجه- گیري این مقاله ارائه میگردد..
-2 سیستم مورد مطالعه
دیاگرام تک خطی سیستم مورد مطالعه در این مقاله در شکل 1 نمایش داده شده است. در این شکل تولید پراکنده توسط یک منبع DC و یک مبدل منبع ولتاژ - VSC - نشان داده شده است که توسط یک فیلتر پایینگذر و یک ترانسفورماتور افزاینده به شبکه سراسري و بار محلی متصل شده است. کل امپدانس مربوط به فیلتر پایینگذر و ترانسفورماتور توسط Rt و Lt نمایش داده شده است.پارامترهاي این سیستم در جدول 1 بیان شده است.
هنگامی که کلید قدرت CB نشان داده شده در شکل بسته باشد، در این حالت تولید پراکنده به همراه بار محلی به شبکه سراسري متصل است و توان تولید شده توسط تولید پراکنده به شبکه تزریق میگردد. اما زمانی که کلید CB باز میگردد در این حالت، شرایط جزیرهاي رخ میدهد و تولید پراکنده به همراه بار محلی یک حالت جزیره را به وجود آورده و به صورت مستقل از شبکه سراسري توان مورد نیاز بار محلی توسط تولید پراکنده تامین میگردد. در این شرایط است که باید حالت جزیرهاي تشخیص داده شود و تولید کاملاً قطع گردد و پس از اتصال به شبکه دوباره تولید آغاز گردد.
-3الگوریتم پیشنهادي براي تشخیص شرایط جزیرهاي در روش نرخ تغییرات فرکانس - ROCOF - شکل موج ولتاژ گرفته میشود و هنگامی فرمان قطع به CB صادر می- گردد که تغییرات فرکانس اندازهگیري شده در یک دورة تناوب بیشتر از مقدار تنظیم شدي آن باشد. تنظیمات رلهي ROCOF بر اساس عملکرد مستقل واحد تولید پراکنده و بدون حضور شبکه انجام میگیرد و حضور شبکه براي تنظیم آن اثري ندارد.
