بخشی از مقاله
چکیده
در دنیای کنونی که مشکلات اقتصادی گریبانگیر تمام جوامع میباشد و توجه به اینکه این مشکلات در تصمیمات کلان یک جامعه موثر است لذا توجه به کاهش هزینه ها در سیستمهای قدرت که بخشی از هزینه های دولتی در یک جامعه است میتواند امری ضروری باشد. استفاده از منابع تولید پراکنده در راستای تعویق احداث خطوط و احداث واحدهای نیروگاهی بزرگ یکی از گامهای مهم در این زمینه میباشد. لذا حرکت شبکه های انرژی به سمت و سوی ریز شبکه ها می باشد.
استفاده از ریز شبکه ها به دلیل اتصالات موازی و کاهش امپدانس تونن شبکه از دید نقطه اتصال میتواند سطح جریانهای اتصال کوتاه را افزایش داده و تنظیمات حفاظتی را دستخوش تغییر کند. لذا هماهنگی در تنظیمات رله های حفاظتی در ریز شبکه ها و توجه به این امر ضروری میباشد
امروزه افزایش نوع و حساسیت مصرف کننده ها به کیفیت و تداوم انرژی الکتریکی منجر به سرمایه گذاری و صرف هزینه های بیشتری در سیستم ها گردیده است. مساله قابلیت اطمینان انرژی الکتریکی ارتباط مستقیم با هزینه دارد. طوری که بمنظور افزایش قابلیت اطمینان هزینه ای که شرکت برق متحمل خواهد شد افزایش میابد. بدلیل وقوع اتصال کوتاهها و با توجه به نحوه عملکرد رله های حفاظتی میزان در دسترس بودن سیستمهای قدرت دستخوش تغییر شده و لذا هماهنگی مابین رله های حفاظتی جهت کاهش زمان قطعی و افزایش قابلیت اطمینان سیستم انرژی را میطلبد.
در فصل اول این پروژه به بررسی مفاهیم حفاظت در سیستمهای قدرت پرداخته میشود. در فصل دوم شبکه های هوشمند و ریز شبکه ها مورد بررسی قرار میگیرد. در فصل سوم به مباحث قابلیت اطمینان پرداخته شده است. در فصل چهارم شبیه سازی پروژه مورد نظر در یک ریز شبکه نمونه صورت گرفته و نتایج هماهنگی رله های حفاظتی و بهبود در زمان قطع ها حاصل گردیده است. نهایتا نتیجهگیری و پیشنهادات ارائه شده است.
.1 مقدمه
پیشرفتهای اولیه در تکنیک های محاسبه قابلیت اطمینان با تحقیقات مربوط به صنایع فضایی و نظامی همراه بود. باید بخاطر داشت اظهارنظر در مورد عملکرد مناسب یک سیستم مساله پیچیده ای است و حتما باید با قضاوت مهندسی، که عمیقا ریشه در تجربه دارد انجام پذیرد. در زمانی هم که هنوز قابلیت اطمینان به صورت یک روال مستقل هویت پیدا نکرده بود مهندسان با استفاده از تجربه خود و با عنایت به مفهوم ذهنی قابلیت اطمینان، طراحی های برجسته ای انجام می دادند.
نکته دیگر آنکه یک طرح با وجود داشتن قابلیت اطمینان بالا فقط وقتی در عالم واقعیت به همان میزان اعتبار خواهد داشت که با یک کنترل کیفیت خوب در مرحله ساخت، به قابلیت اطمینان ذاتی آن اجازه بروز داده شود. بنابراین قابلیت اطمینان و کنترل کیفیت کاملا بهم وابسته اند، که در ادامه مفاهیم اصلی تئوری قابلیت اطمینان بیان خواهد شد.
از آنجایی که بررسی و تجزیه و تحلیل قابلیت اطمینان در شبکه های قدرت با پارامترها، احتمالا و نهایتا با حجم بسیار زیاد محاسبات روبرو است بنابراین لزوم استفاده و بکارگیری نرم افزارهایی بای این قبیل محاسبات ضرورت پیدا می کند. از طرفی همین حجم زیاد محاسبات به همراه بکارگیری روشهای گوناگون محاسبات که همگی اساس اهدافی نظیر بالا رفتن دقت محاسبات، کم شدن حجم محاسبات، افزایش سرعت پاسخگویی الگوریتم و نهایتا بهینه کردن آن هم بیان می شود.
.1مروری بر حفاظت در سیستم های قدرت
. سیستم های قدرت وظیفه تأمین انرژی الکتریکی مورد نیاز برای مصرف کننده های الکتریکی را به عهده دارند. این سیستم ها، همانند بقیه سیستم های مهندسی باید به گونه ای طراحی شوند که ضمن اقتصادی بودن از قابلیت اطمینان بالایی برخوردار باشند. بالا بودن قابلیت اطمینان یک سیستم، بدین معنا نیست که در آن هیچ گونه ایرادی به وجود نخواهد آمد بلکه همواره احتمال وقوع حالت های ناخواسته و غیر عادی که موجب اختلال در عملکرد سیستم می شوند، وجود دارد. در سیستم های قدرت نیز حالت های بسیاری وجود دارد که می تواند باعث قطع تغذیه مصرف کننده ها، آسیب رسیدن به اجزاء سیستم، آسیب رسیدن به افراد و... شود.
. اتصال کوتاه ها از مهمترین و پر احتمال ترین خطا هایی هستند که در یک شبکه به وجود می آید. این خطا ها ممکن است بر اثر برخورد یک یا دو فاز با زمین، اتصال دو یا سه فاز به یکدیگر و ... به وجود آیند.
. عبور این جریان اثرات زیان باری روی شبکه داشته باشد که از مهم ترین آن ها می توان به اثرات حرارتی روی تجهیزات اشاره کرد که باعث سوختن و آسیب دیدن عایق آن ها می شود. این امر ممکن است در زمانی در حدود چند ثانیه صورت گیرد. از این رو رفع خطا در یک سیستم باید در کوتاهترین زمان ممکن صورت گیرد.
.2 مروری بر هماهنگی سیستمهای حفاظتی و شبکه های هوشمند
شبکه های هوشمند توزیع انرژی الکتریکی یکی از جدیدترین تکنولوژی های روز دنیا و حاصل سعی و تلاش متخصصین جهت پیشرفته نمودن شبکه های توزیع است. اصلی ترین هدف، تأمین برق مطمئن و پاسخگوئی به نیازهای رو به رشد مشتریان با کمترین خسارت به محیط زیست است.
به طور خلاصه در شبکه هوشمند, تکنولوژی دیجیتال امکان ارتباط دو طرفه را بین تولید کننده های برق و مشتریان و در طول خطوط انتقال مهیا می سازد. شبکه های هوشمند برق از کنترلر ها، کامپیوتر ها، اتوماسیون و تکنولوژی ها و تجهیزاتی که با یکدیگر در ارتباط هستند تشکیل یافته است. این تجهیزات همراه با شبکه فعالیت خواهند کرد تا به تغییرات سریع تقاضای برق پاسخ دهند.
.3 مزایای شبکه های هوشمند
به طور خلاصه مزایای شبکه های هوشمند به شرح ذیل است :
- پیک سایی که نتیجه اصلی بکارگیری شبکه هوشمند به همراه تکنولوژی های پیشرفته در پست های توزیع و منازل مشترکین است .
- کاهش مصرف سوخت های فسیلی که در نتیجه کاهش پیک و تلفات انرژی به همراه کاهش افت خطوط توزیع بدست می آید.
- کاهش در تعداد مشترکین که خاموشی دارند، این امر نتیجه مهم توانایی پیش بینی کردن و یا به صورت بالقوه جلوگیری کردن از قطع برق و پاسخ موثر در صورت قطع برق جهت رفع عیب است.
- کاهش سرمایه گذاری مورد نیاز برای پروژه های توزیع و انتقال به جهت بهبود بالانس بار و کاهش در بار پیک بدلیل مدیریت پیشرفته دیماند
- کاهش هزینه ها که منتج از قطع و وصل از راه دورمشترکین می باشد.
- کاهش زمان خاموشی مشترکین
.4تابع هدف
تابع هدف مساله بهینه سازی برای هماهنگی رله های اضافه جریان به صورت زیر ارائه می شود که هدف بهینه سازی تنظیمات TMS رله ها است.
