بخشی از مقاله
چکیده
نیازهاي روز افزون به افزایش قابلیت اطمینان شبکههاي توزیع، سرعت عمل در تشخیص محل خطا و برقراري مجدد سرویس برقرسانی و در نهایت کاهش هرچه بیشتر انرژي توزیع نشده در شرکتهاي توزیع برق از جمله الزاماتی هستند که واحدهاي تولید و بهرهبرداري را بهسمت استفاده از سیستمهاي نظارت و کنترل شبکه سوق دادهاند. لذا نیاز به سیستمی که بتواند با هزینه بسیار پایین نیازهاي متعارف و واقعی بهرهبرداران شبکه را بر آورده سازد، مشهود میباشد.
در این مقاله طراحی و ساخت سیستم تعیین موقعیت مکانی فیوز کاتاوت با هدف آگاهی یافتن سریع از خاموشی بدون نیاز به خبررسانی مشترکین و انتقال سایر پارامترهاي مهم در کنترل شبکه بهمنظور مدیریت جامع خاموشی انجام گرفته است. از مزایاي این سیستم میتوان به کاهش انرژي توزیع نشده, کاهش زمان خاموشی, افزایش رضایت مندي مشترکین, کاهش سرقت درشبکه و کمک به طرحهاي ملی ازجمله کاهش آلودگی و سوخت و ترافیک اشاره کرد. این سیستم در زیر فیوزکاتاوتها نصب میشود و موقع قطع فیوزکاتاوت حسگر آن تحریک شده و سبب فعال شدن مدار ارتباط دهنده شده و بهطور خودکار با شماره تلفنهائی که از قبل در سیستم تعریف شده ارتباط برقرار کرده و بهصورت پیغام صوتی موقعیت مکانی خود را اعلام میکند.
-1 مقدمه
بررسی روشهاي مدرن بهرهبرداري از شبکههاي توزیع برق اخیراً مورد توجه صنعت برق کشورها قرار گرفته است. اهمیت تحقیق و توسعه روشهاي پیشرفته و کارآمد در بهرهبرداري از شبکههاي انتقال نیرو و نیروگاهها بر همه آشکار بوده و نتیجه آن پیادهسازي سیستمهاي مدرن توزیع امکانات و ادوات کنترلی و مدرن در شبکههاي انتقال نیرو میباشد.[1]
بررسیها نشان میدهد اکثر کارهاي انجام شده در تعیین و تشخیص محل خطا در سیستم توزیع بر اساس مطالعه و تحلیل بر روي پارامترهاي متغیر شبکه مانند جریان و ولتاژ صورت میگیرد طراحی و ساخت سیستم تعیین محل جغرافیایی فیوز کاتاوت قطع شده در سیستم توزیع با استفاده از سیستم موبایل و سیستم خورشیدي که در بعضی از روشها تحلیل بر اساس ابزار ریاضی سري- فوریه و امواج سیار و در برخی دیگر بر اساس مؤلفههاي فازور جریان و ولتاژ با استفاده از سیستم شبکه عصبی و فازي بر روي شکل موج انعکاسی از محل خطا انجام میشود.
روشهاي متفاوتی براي تعیین محل خطا وجود دارد که ازجمله آن میتوان به محلیابی خطا بر اساس فرکانس اشاره کرد. محلیابی خطا در خطوط هوایی و کابلهاي زمینی بر اساس فرکانس کار آنها به دو دسته کلی تقسیمبندي میشوند که یکی اندازهگیري بر اساس سیگنالهاي فرکانس قدرت بعد از وقوع خطا و دیگري اندازهگیري بر اساس سیگنالهاي فرکانس بالا میباشد.
روش اول معمولاً در فرکانس قدرت عمل میکند در این روش پس از استخراج فازورهاي ولتاژ و جریان بعد از خطا بهنحوي روي آنها مطالعات تعیین محل خطا انجام میشود. در این دسته معمولاً با مقایسه امپدانس ظاهري قبل و بعد از خطا فاصله محل خطا از ابتداي فیدر به دست میآید 3]و.[2 روش دوم که به روشهاي امواج سیار معروفند، نمونههاي فرکانس گذراي سیستم بسیار مهم میباشد این روش بیشتر براي انرژيدار کردن کابلهاي زیرزمینی استفاده میشود.
درحال حاضر اغلب روشهاي تعیین محل خطا در خطوط هوایی بر اساس تعیین راکتانس ظاهري در لحظه وقوع خطا که جریان خطا در حال گذر از خط می باشد و از مقدار اهمی این راکتانس فاصله محل خطا تا ابتداي خط با توجه به پارامترهاي خط حدس زده میشود .[4] در روش تعیین محل خطا با استفاده از نمونه جریان و ولتاژ، نمونه خطا در سیستم توزیع وابسته به محل وقوع خطا میباشد و یک تابع خطی از ولتاژ و جریان است. اگر خطاي اتصال کوتاه در نقطهاي بر روي فیدر توزیع رخ دهد، موجب بهوجود آمدن اغتشاش در شکل موج جریان و ولتاژ دریافتی در ابتداي فیدر میگردد.
این اغتشاشات رفتاري مانند امواج فرکانس بالا در خط دارند. امواج در طول خط در هر دو جهت حرکت کرده و پس از انعکاسهاي متوالی بعد از مدتی میرا میگردند. سیگنالهاي گذراي ثبت شده در سر فیدر، شامل نوساناتی میباشند که میتواند اطلاعات خوبی در مورد محل خطا بدهد. با ثبت لحظههاي برخورد خطا به شین پست میتوان فاصله محل خطا را از این شین بهدست آورد6]و.[5 در تعیین محل خطا به روش امپدانسی، مقدار اولیه سیگنال ولتاژ بعد از خطا به فاکتورهایی مانند محل خطا روي خط، مقاومت مسیر خطا و از همه مهمتر لحظه رخدادن خطا وابسته است.
این مؤلفههاي فرکانسی مانند موجهایی از نقطه خطا در هر دو سمت منتشر میگردد. زمانی که این موجها به یک نقطه انفصال دیگر روي خط می رسد، مقداري از آنها از نقطه اتصالی عبور کرده و مقداري هم منعکس میگردد. در حوزه فرکانس دامنه مؤلفههاي فرکانسی سیگنال با افزایش فرکانس کاهش مییابد، حال آنکه سرعت آنها با افزایش فرکانس افزایش مییابد.
بر اساس تئوري, میتوان گفت که نمونههاي امواج سیار تولید شده توسط خطا حامل اطلاعاتی درباره محل خطا میباشد و براي تعیین محل خطا بهکار میرود. تمامی روشهاي موجود در تعیین محل خطا بر اساس امواج سیار داراي نواقصاتی میباشد. اول اینکه اگر خطایی داراي زاویه آغاز ولتاژ نزدیک صفر باشد تعداد زیادي مؤلفههاي امواج سیار ایجاد نمیکند، دوم اینکه براي یک خطاي نزدیک به ابتداي خط، اختلاف زمانی بین لحظه رسیدن موج اول و موج منعکسشده آن از شین بار مقابل بسیار کم میباشد و نمیتوان آنها را از هم تشخیص داد .[7]
در روش مکانیابی خطا به روش خودکار بهطور اساسی دو رویکرد متفاوت براي مکانیابی خطا در شبکه توزیع وجود دارد که یکی بر مبناي ردیابهاي خطاي نصب شده در طول فیدرها و دیگري به بررسی الگوریتم مکانیابی خطا بر اساس سیگنال ولتاژ و جریان دریافتی توسط ادوات الکترونیکی هوشمند IEDs نصب شده در ایستگاه فرعی میپردازد.
این الگوریتم از مؤلفههاي متقارن کمیتهاي فاز جریان و ولتاژ که از روي آمار مربوطه برآورد میشوند، استفاده میکند. مکان- یابی خطا به روش خودکار، از پارامترهاي فیزیکی تحت تأثیر قرار میگیرد و اطلاعات تغییر پارامترهاي شبکه باید همیشه بهروز شوند در غیر این صورت مکانیابی خطا همراه با دقت کمتري خواهد بود.[8]
در روش تعیین محل خطا با استفاده طراحی و ساخت سیستم تعیین محل جغرافیایی فیوز کاتاوت قطع شده در سیستم توزیع با استفاده از سیستم موبایل و سیستم خورشیدي شبکه عصبی از شبکه ANFIS و الگوهاي جریان و ابزارهاي ریاضی سريفوریه استفاده شده و از قوانینی براي آموزش
شبکه عصبی استفاده میکند که در مکانیابی خطا کارآمد می- باشد.
استفاده از الگوریتم یادگیري براي تحلیل دادههاي چند متغیره که قسمتهاي برجسته روشهاي موجود استفاده کرده که دقت و کارایی بسیار خوبی دارد 10]و.[9 روشی که در این مقاله از آن استفاده شده است، میتواند شاخصهاي کیفیت توان را بهبود ببخشد چون با اطلاع به موقع از قطعی برق نسبت به رفع آن اقدام خواهد شد. بنابراین انرژي توزیع نشده ناشی از تولید کاهش یافته، فروش برق بیشتر شده و سود بیشتري را بدنبال خواهد داشت.
این روش براي شرکت برق و شرکت مخابرات مقرون به صرفه و مکمل هم خواهند بود زیرا قطعی برق توسط کانال مخابراتی اطلاع داده شده و خرابی به موقع رفع خواهد شد. چنانچه اگر رفع خرابی به- موقع صورت نگیرد و در ایستگاههاي مخابراتی دیزل ژنراتوري براي مواقع اضطراري و قطعی برق وجود نداشته باشد پس از طی چند ساعت با خالی شدن باطريها، ارتباط همان مسیر قطع خواهد شد زیرا منبع تغذیه باطريها - شارژرهاي باطري - بدون وجود برق قادر به شارژ باطريها و تغذیه سیستم مخابراتی نخواهد بود.
-2 ویژگیهاي دستگاه
از جمله ویژگیهاي این طرح مقرون به صرفه بودن آن است زیرا احتیاج به CT و PT براي اندازهگیري سیگنالهاي ولتاژ و جریان ندارد. عدم نیاز به استفاده از شبکه توزیع 20 کیلوولت و تبدیل به ولتاژ قابل استفاده براي تغذیه دستگاه از ویژگی دیگر این سیستم میباشد. چون پیل خورشیدي در نظر گرفته شده قادر به تامین انرژي مصرفی دستگاه و همچنین شارژ باطري پشتیبان خواهد بود.
از دیگر مزایاي این طرح این است که از مدار20کیلوولت کاملاً ایزوله بوده و حتی به برق220 ولت هم نیاز ندارد. همچنین نیاز به خرید و نصب تجهیزات گرانقیمت مخابراتی در داخل مرکز کنترل نمیباشد. این روش میتواند براي سیستم توزیع شعاعی و حلقوي کاربرد داشته باشد، محدودیت مسافت مرکز کنترل با محل نصب فیوزها را نداشته و احتیاج به کسب مجوز باند فرکانسی از شرکت مخابرات را ندارد.
اگر در چندین محل بهطور اتفاقی تعدادي ازفیوزکاتاوتها عمل کنند، میتوان بر حسب اهمیت مصارف مشترکان زمان وصل مجدد را الویت- بندي کرد. این دستگاه قادر است با استفاده از سلول خورشیدي و سیستم موبایل جایی که ارتباط تلفن شهري و برق قابل استفاده بهصورت فشار ضعیف وجود ندارد, قطع شدن فیوز کاتاوت را تشخیص داده و آن را بهصورت آلارم دریافت کرده و شروع به شمارهگیري کند و به شمارههاي تعریف شده پیام صوتی فرستاده و موقعیت خود و قطع شدن فیوز کاتاوت را اطلاع دهد.
-3 اجزاي تشکیل دهنده دستگاه
در شکل1 اجزاي تشکیل دهنده دستگاه تعیین محل جغرافیایی فیوز کاتاوت قطع شده در سیستم توزیع نشان داده شده است. این دستگاه از قسمتهاي مختلفی از جمله سیستم تغذیه، سیستم موبایل، سیستم شمارهگیر، حسگر تشخیص حرکت، حسگر تشخیص قطع جریان و مدار الکترونیکی تشکیل شده است.
-3-1 سیستم تغذیه
سیستم تغذیه شامل سلول خورشیدي 5 وات و 17/5 ولت و جریان 0/286 آمپر میباشد. خورشید بهعنوان یک منبع بی- پایان انرژي میتواند حلال مشکلات موجود در مورد انرژي و محیط زیست باشد. امروزه یکی از بزرگترین معضلات بشر کمبود سوختهاي فسیلی و آلودگیهاي محیط زیستی آن میباشد. با پیشرفت روز افزون تکنولوژي، استفاده از انرژي تابشی خورشید بهعنوان سرآمد انرژيهاي موجود در اختیار بشر گردیده است چرا که دسترسی به آن آسان و مقدار آن نیز نامحدود است. ضمناً استفاده از انرژي خورشید هیچگونه آلودگی براي محیطزیست ندارد و بههمین منظور بهنام انرژي سبز براي آیندگان نامگذاري شده است.
