بخشی از مقاله
چکیده - در این مقاله با استفاده از داده هایی که توسط شبکه هوشمند موجود بدست آمده، روشی جهت صحت سنجی عملکرد سامانه سنجش انرژی ایستگاه ها ارائه گردیده است؛ در تشریح این روش میبایست گفت که با قرائت انرژی ثبت شده در تمامی کنتورهای دیجیتال همه ایستگاه های فوق توزیع در یک بازهی زمانی معین، تراز انرژی ایستگاهها محاسبه گردیده است. سپس با توجه به رنج قابل قبول تراز ایستگاهها که با بدست آوردن تلفات ترانسفورماتورها با توجه به دادههای فنی آنها، میزان خطای تجهیزات اندازهگیری اعم از کنتورها و ترانسهای جریان و ولتاژ و به کارگیری روش های ریاضی محاسبه شده، مواردی که در این محدوده قرار ندارند، شناسایی میگردند.
در ادامه برای پیبردن به اشکالات احتمالی سامانه سنجش انرژی در ایستگاه هایی که تراز انرژی غیرقابل قبولی دارند، تلفات تمامی خطوط مرتبط با این ایستگاهها محاسبه می-گردد. در این قسمت با توجه به میزان تلفات خطوط میتوان مشخص کرد که عیب و اشکال در تجهیزات سامانه سنجش انرژی کنتورهای خطوط رخ داده است یا در قسمت کنتورهای ترانسفورماتور. روش مطرح شده به صورتکاملاً عملی در شرکت برق منطقهای مازندران مورد استفاده قرارگرفته و سبب شناسایی برخی از عیوب سامانه سنجش انرژی بدون الزام به تست همه کنتورها و دیگر تجهیزات سنجش انرژی گردیده است.
-1 مقدمه
امروزه به علت گستردگی استفاده از انرژی الکتریکی و کمبود ذخایر انرژی، توجه به تلفات انرژی از اهم مسائل شبکه برق است. در تعریف به مقدار انرژی که در فرآیند تحویل انرژی از نقطه تولید تا نقطه مصرف به علت ماهیت شبکه برق هدر میرود، تلفات انرژی میگویند. تلفات میتواند همانند نیاز مصرف باعث افزایش ظرفیت نیروگاهها شود. ضرورت کاهش تلفات در شبکه برق از آنجا معلوم میشود که هزینه بسیار زیادی جهت تولید، انتقال، توزیع و نگهداری این سیستمها مصرف میشود؛ بنابراین هرگونه کاهش تلفات، علاوه بر بازیافت انرژی تلفشده، موجب کاهش مؤثری در سرمایهگذاری اولیه میشود. در راستای کاهش تلفات ابتدا باید میزان تلفات موجود در شبکه به درستی محاسبه شود.
بدین منظور مجموعه لوازم و تجهیزات اندازهگیری الکتریکی بر روی شبکه نصب میشوند تا با اندازهگیری مقدار انرژی دریافتی و ارسالی، تلفات خطوط و ترانسفورماتورها و به تبع آن تلفات کل شبکه انتقال و فوق توزیع محاسبه گردد. از این روی بررسی صحت عملکرد کنتورها و سامانه سنجش انرژی نقش بسزایی در محاسبه دقیق تلفات شبکه، خواهد داشت .[1] با توجه به اینکه انرژی ثبت شده در کنتورهای منصوبه در مبادی تولید و تبادل، با کنتورهای منصوبه در نیروگاهها و پستهای مجاور بهصورت ماهیانه مورد ارزیابی قرار میگیرند، لذا جهت بررسی صحت و سقم تلفات، باید انرژی تحویلی به شرکتهای توزیع نیز بررسی گردد؛ بدین منظور میبایست صحت عملکرد سامانه سنجش انرژی ایستگاههای فوق توزیع مورد بررسی و پایش قرار بگیرد.
شبکههای هوشمند حاصل بهکارگیری فنآوریهای دیجیتال در شبکه الکتریکی میباشند که به عنوان راهکاری برای استفاده از انرژیهای تجدید پذیر، بهبود قابلیت اطمینان، کاهش هزینهها و همچنین اضافه کردن قابلیتهای جدید به سیستم قدرت معرفی شده است. به عنوان یک تعریف ساده، شبکه هوشمند از بهکارگیری فنآوری ارتباطات و فن آوری اطلاعات در سیستم قدرت حاصل می شود .[2] شرکت برق منطقهای مازندران در اولین اقدام جهت هوشمند سازی شبکه و دریافت اطلاعات واقعی میزان انرژی مبادله شده در شبکه، در سال 1385 اقدام به تجهیز تمامی مبادی تبادل انرژی به کنتورهای دیجیتال که قابلیت ارتباط از راه دور بوسیله بسترهای مخابراتی را دارا می باشند، نمود.
مبادی تبادل، نقاط تولید انرژی، نقاط تبادل با شرکتهای همجوار - تهران، سمنان، خراسان و گیلان - ، کشور ترکمنستان و همچنین فیدرهای خروجی ترانسفورماتورهای 63/20 کیلوولت که وظیفه انتقال انرژی به شرکتهای توزیع را دارند، میباشد. پس از نصب تعداد 300 دستگاه کنتور در این نقاط و در مرحله بهرهبرداری از کنتورها، این شرکت با اختصاص خطوط مخابراتی تلفن ثابت شهری به ایستگاههای تحت پوشش، نصب مودمهای Public - PSTN - Switched Telephone Network را انجام داده و بدین ترتیب قابلیت قرائت از راه دور این کنتورها به وجود آمد.
اطلاعات ثبتشده در کنتورها که بهصورت رکوردهای ساعتی تمامی مقادیر انرژی اکتیو و راکتیو و ورودی و خروجی را ثبت مینمود، بهصورت روزانه از محل ستادی شرکت برق قرائتشده و به شرکت مدیریت شبکه برق ایران ارسال میگردد. با این تفاسیر اجرای این پروژه در راستایفنّاوری - Automatic Meter Reading - AMR بوده و تنها ارتباط بین شرکت برق و مشترکین را ایجاد مینماید و به این معنی است که این ارتباط بهصورت دوطرفه و حذف کامل عوامل انسانی نمیباشد، زیرا توانایی آن محدود به خواندن دادههای اندازهگیریشده و شرکت برق توانایی انجام اقدامات اصلاحی در اندازهگیری مقدار انرژی مصرفی را ندارد، مصرفکنندگان نیز اطلاعات دقیقی از مقدار برق مصرفی خود بهصورت زمان واقعی دریافت نمیکنند .[3] هر چند طبق مطالبی که بیان گردیده هنوز با پیادهسازی سیستمکاملاً هوشمند فاصله داریم اما برای صحت سنجی سامانه سنجش انرژی میتوان از همین سیستم موجود بهره جست.
-2 محاسبه رنج قابل قبول تراز ایستگاهها
بر طبق تعریف سامانه سنجش و پایش انرژی به کلیه تجهیزات سختافزاری، نرمافزاری و بسترهای مخابراتی که برای اندازهگیری، تجمیع، پایش و پردازش اطلاعات انرژی کاربران سامانه ضروری است، گفته میشود .[4] اجزاء این سامانه به شرح ذیل است:
· مبدلهای ولتاژ و جریان CT - و - PT و اتصالات آن با تجهیز سنجش انرژی؛
· کنتورهای سنجش انرژی در نقاط تبادل انرژی؛
· شبکه ارتباطی بین کنتورهای سنجش انرژی؛
· کلیه تجهیزات واسط و بستر مخابراتی، بین کنتورها و سیستمهای جمعآوری اطلاعات؛
· نرمافزارهای قرائت کنتورهای سنجش انرژی یا
محدوده قابل قبول تراز ایستگاه ها با در نظر گرفتن تلفات تجهیزات ایستگاه ها و خطاهای تجهیزات اندازهگیری قابل محاسبه است. از آنجایی که عمده تلفات یک ایستگاه، تلفات ترانسفورماتورهای قدرت است - از تلفات تجهیزات دیگر با تقریب بسیار خوبی چشمپوشی شده است. - ، به منظور تعیین محدوده قابل قبول تراز، ابتدا با استفاده از داده های فنی ترانسفورماتورها [5] و استخراج تلفات بیباری و تلفات مسی در بار نامی، تلفات ترانسفورماتورها در بارهای مختلف به دست آمده است.
سپس با در نظر گرفتن کلاس دقت ترانسفورماتورهای ولتاژ و جریان به کار گرفته شده در ایستگاه ها [5] درصد خطای مجاز آنان [9-6] و میزان خطای کنتورهای دیجیتال [10] و با استفاده از روشهای ریاضی و محاسباتی [4] خطای مربوط به سامانه سنجش انرژی هر خط و ترانسفورماتور محاسبه می گردد و به تبع آن رنج قابل قبول ایستگاه ها به دست میآید. به طور مثال برای به دست آوردن محدوده قابل قبول یک ایستگاه فوق توزیع که دارای یک ترانس 30 مگاولت آمپری است و ترانسفورماتور آن در 80 درصد بار نامی در حال بهره برداری است.
-3 روش اجرایی صحت سنجی سامانه سنجش
همان طور که در فلوچارت روش پیشنهادی، شکل شماره 1، آمده است، به منظور صحت سنجی سامانه سنجش انرژی، ابتدا میبایست انرژی ثبتشده تمامی کنتورهای دیجیتال همه ایستگاه ها در یک بازه زمانی مشخص قرائت گردند. این بازه به طور مثال می تواند اطلاعات ثبت شده طی یک هفته باشد. شایان ذکر است، اهمیت و نقش کاربردی این همزمانی قرائت صورت گرفته در مراحل بعدی و در صورت ضرورت محاسبه تلفات خطوط نمایان می گردد؛ بعد از مرحله قرائت مکانیزه کنتورها که توسط بستر مخابراتی شبکه هوشمند موجود و به صورت از راه دور صورت میگیرد، طبق تعریفی که در قسمت قبل صورت گرفته، تراز ایستگاه ها محاسبه می گردد.
پر واضح است عملکرد سامانه سنجش انرژی در ایستگاه هایی که تراز آنها در رنج قابل قبول محاسبه شده، قرار دارد، درست و صحیح میباشد و میتوان بر عملکرد صحیح آن صحه گذاشت اما ایستگاههایی که تراز آنها در رنج قابل قبول قرار ندارند، با اشکالاتی در عملکرد سامانه سنجش انرژی روبرو هستند. در مرحله بعد برای پی بردن به علت یا علل اشکالات، با استفاده از اطلاعات قرائت شده کنتورها بر اساس سامانه هوشمند در بازه معین، تلفات تمامی خطوط مرتبط با ایستگاههای دارای ایراد شناسایی شده از قسمت قبل، محاسبه میگردد.
در این قسمت با توجه به مقدار تلفات خطوط به دست آمده، می توان مشخص کرد که عیب و ایراد در قسمت تجهیزات سامانه سنجش انرژی کنتورهای خطوط رخ داده است و یا در قسمت تجهیزات سامانه سنجش انرژی کنتورهای ترانسفورماتور فوق توزیع. بعد از مشخص شدن محل خطاها، گروه تعمیرات برای شناسایی دقیق - عیب از چه تجهیزی اعم از ترانس ولتاژ، جریان و... است - و رفع عیب به محل اعزام می گردد. بعد از این مرحله و برای ارزیابی نهایی،مجدداً تراز ایستگاههایی که رفع عیب در آنها صورت پذیرفته در بازه زمانی جدیدی، محاسبه میگردد.
