بخشی از مقاله
خلاصه
با پیشرفت روزافزون تکنولوژی انرژی های تجدیدپذیر و زیان آور بودن انرژی های فسیلی برای محیط زیست نقش بیشترانرژی هایی همچون بادوخورشید و... در زندگی امروزی جهت تامین انرژی برق آشکارترمی شودوعدم نیاز به سوخت های فسیلی ، نداشتن آلایندگی زیست محیطی و دسترسی آسان؛ نقش این انرژی را در تولید برق در زندگی بشر تثبیت می کند. با توسعه سیستم های انرژی های نو و ورود آن ها به شبکه های توزیع پارامتر های کنترل پذیر سیستم را دچار پیچیدگی اساسی کرده اند با مطرح شدن سیستم های اتوماسیون توزیع کنترل همزمان تمامی این متغییر ها به کاری گسترده تبدیل شده است چراکه سیستم های برق نیازمند خود کنترلی با توسعه شبکه های برق می باشند.
از طرفی هدف نهایی سیستم های اتوماسیون توزیع مدیریت تقاضای بار، نوسانات تولید و خاموشی ها بدون حضور اپراتور سیستم های توزیع می باشد. یکی از روش های کنترل ولتاژ در زمان واقعی برنامه بندی پاسخ به تقاضا می باشد. در این روش داده های در زمان واقعی توسط RTU ها نصب شده در محل های مصرف برای کنترل تپ چنجر ترانس و بارهای قابل قطع به منظور بهبود پروفیل ولتاژ شبکه های توزیع استفاده می شود
سیستم های RTU از طریق شبکه های وایرلس داده های مورد نیاز به سیستم مرکزی برای تعیین وضعیت تپ چنجر ترانس و بار های قابل قطع در شرایط اضطراری می فرستد. شرایط اضطراری در شبکه های توزیع شامل قطع ژنراتور، خطوط و نوسانات به دلیل غیرقابل پیش بینی بودن تقاضا و منابع تولید پراکنده می باشد. پاسخ به تقاضا یک راه موثر برای کنترل پذیری ولتاژ در شبکه های توزیع است که برای نشان دادن تاثیر و اثر بخشی، این ایده و روش بر روی یک سیستم توزیع بررسی و پیاده سازی می شود.
.1 مقدمه
محدودیت منابع تولید انرژی و افزایش روزافزون تقاضای انرژی الکتریکی در قرن اخیر به عنوان یک چالش اساسی برای کشورهای در حال توسعه مطرح است. که بر اساس این شرایط استفاده بهینه از منابع موجود انرژی، بسیار حائز اهمیت است. در روش معمولی - بدون در نظر گرفتن پاسخ تقاضا - بارها به هر مقدار و در هر زمانی بایستی تامین شوند؛ در حالیکه، در روش جدید بیان می شود که اگر نوسانات بار تا حد ممکن پایین نگه داشته شود، سیستم در بازده حداکثر خود قرار خواهد گرفت.
از آنجایی که توسعه زیربنای سیستم قدرت به سرمایه بسیار زیادی نیاز دارد، پاسخ سمت تقاضا یکی از ارزانترین روشها برای بهره برداری بهینه در ساختار جدید سیستم قدرت است. پس از تجدید ساختار صنعت برق، برنامه های پاسخ تقاضا به دلایل متعددی از جمله کاهش توان پیک ، جلوگیری از تغییرات سریع قیمت در بازار برق و افزایش بازده سیستم قدرت و بازار انرژی، در [1] مورد توجه قرار گرفته است.عملکرد سیستم های هوشمند با در نظر گرفتن پاسخ به تقاضا در[2] بررسی شده است.
کنترل ولتاژ سیستم های توزیع با استفاده از پاسخ تقاضا در[5-3] انجام شده است و این کنترل از طریق سیستم های اینترفیس و RTU انجام شده است. در[6] کنترل ولتاژ با استفاده از پاسخ زمانی در حضور منابع ذخیره کننده انرژی نشان داده شده است و بررسی کنترل ولتاژ زمان واقعی در شرایط استرس شبکه در[7] ارائه و بررسی شده است.در دهه های گذشته به دلیل محدود بودن شبکه های ارتباطی، ارتباط بین سیستم های برق مقدور نبود ولی با گسترده شدن و پیشرفت سیستم های ارتباطی این ارتباط از طریق سیستم ای اسکادا انجام شد و سیستم های توزیع اتوماسیون در عرصه جدید مطرح شد
زیر ساخت های ارتباطی سیستم های انداز گیری و کنترل مانند تابلوی ترمینال از راه دور - - RTUدرپست های توزیع و فیدر ها پشتیبانی می کنند .[9] با توسعه سیستم های توزیع اتوماسیون در شبکه های قدرت بهره بردار شبکه های توزیع با در دسترس داشتن داده ها با استفاده از پاسخ به تقاضا به کنترل ولتاژ باس ها در شرایط عادی و اضطراری می پردازد.
در[11] کنترل ولتاژ را یکی از وظایف تپ جنجر ترانس در شبکه های هوشمند معرفی شده است.در[12] مدیریت روش ولتاژ بر توان راکتیو را در شبکه های هوشمند ارائه و بررسی می کند. در[13] روش سلسله مراتبی کنترل ولتاژ در شبکه های توزیع را بررسی می کند.تاثیر قیمت بر روی پروفیل ولتاژ شبکه های توزیع در[14] بررسی و انجام شده است.
در [15] یک روش کارامد برای کنترل موثر پروفیل ولتاژ در شبکه های توزیع با استفاده از پتانسیل شبکه های توزیع هوشمند ارائه می دهد. در[16] به بررسی تاثیر منابع تولید پراکنده در پروفیل ولتاژ و عملکرد SVC و خازن های شنت در شبکه های توزیع پرداخته است. در [17] یک روش با کنترل منظم ولتاژ در شبکه های توزیع با حضور منابع تولید پراکنده پرداخته است دراین روش با جایگذاری RTU در باس منابع تولید پراکنده و خازن های شنت عمل تزریق توان راکتیو را کنترل می کند.
در [19-18] به صورت انلاین به کنترل ولتاژ در سیستم های هوشمند با حضور منابع تولید پراکنده پرداخته شده است و پایداری انرژی را برای این سیستم ها توضیح داده شده است. در[20]به جایابی مناسب روش های بهبود پروفیل ولتاژ در شبکه های قدرت پرداخته است و از جمله این روش ها نصب منابع تولید پراکنده را معرفی کرده است.ودر این مقاله نیزیکی از روش های کنترل ولتاژ در زمان واقعی برنامه بندی پاسخ به تقاضا وهمچنین RTU ها نصب شده در محل های مصرف برای کنترل تپ چنجرو بار های قابل قطع به هدف بهبود پروفیل ولتاژ در شبکه های توزیع پیشنهاد شده است نتایج حاصل از شبیه سازی در مقایسه با کارهای گذشته نشان از کارایی و بهینه سازی مناسب دارد
.2 تجهیزات ارتباطی برای کنترل ولتاژ
مدیریت دادهها به تمام جنبههای جمع آوری، آنالیز، ذخیره و آماده کردن اطلاعات برای کاربران برنامههای کاربردی گفته و شامل، شناسایی، دقت و بروز رسانی، سازگاری با پایگاه داده و ... میباشد. مدیریت دادهها در خیلی از فرآیندها احتیاج به صرف وقت و کار فراوان دارد. همچنین حفظ و نظارت حریم خصوصی یک نگرانی قابل توجه در شبکه هوشمند است. تجهیزات ارتباطی برای فرستادن اطلاعات و تامین داده های سیستم پردازشگر مرکزی در شبکه های هوشمند استفاده می شود.RTU،وظیفهی جمعآوری اطلاعات از سنسورها را بهعهده دارند و آنها را به شکل مناسبی برای استفادهی پروتکل مخابراتی درآورده - و در بعضی حالتها تبدیل - و برای انتقال روی بستر مخابراتی آماده مینمایند.
هر RTU اطلاعات مورد نیاز را یا از طریق ارتباط با سیگنالهای الکتریکی و یا از درگاههای سریال تجهیزات هوشمند کسب مینماید . پروتکل مخابراتی، زبان مورد استفاده برای دریافت و انتقال اطلاعات بر روی شبکه میباشد. پروتکل میتواند مشخص کند که چه کسی اطلاعات را میفرستد، چه کسی دریافت میکند، معنای دادهها در پیام چیست، اطلاعات را برای اطمینان از صحت دریافت، بازبینی نماید و در صورت رخداد خطا، آن را تصحیح نماید. فرستنده و گیرندهی پیام باید پروتکل مشابهی را بهکار گیرند تا اطلاعات پیام را درک نمایند. شبکهی مخابراتی، بستر لازم را برای انتقال اطلاعات - پیام - از RTU به سیستم اسکادا، از RTU به RTU دیگر و بین سیستمهای اسکادا فراهم میسازد. تمام RTU های محلی وضعیت های کاملی از بار به گیرنده مرکزی SCADA می فرستند و پردازشگر مرکزی DMS با کنترل تپ ترانس واسط از شبکه فشار بالادست به پایین دست کنترل ولتاژ انجام می دهد.
شکل - 1 جزئیات اندازه گیری در سیستم های RTU
شکل - 2 نحوه پیکربندی سیستم های DMS , SCADA , RTU
.3 مدل کنترل ولتاژ
مدل کنترل ولتاژ در این بررسی بر اساس پاسخ گویی بار طراحی و اجرا می شود. بارهای پاسخگو قبلا قراردادهای مشارکت خود را امضا کرده اند. با توجه به برنامه پاسخ اضطراری تقاضا، سطح پرداخت معمولا قبل از آن مشخص می شود و بارها قیمت برای کاهش تقاضا خود راارائه نمی کنند، اما قیمت یکنواخت توسط اپراتور یا تنظیم کننده سیستم تعریف شده است در قرارداد امضا شده توسط مشتری ذکر شده است. کنترل تپ ترانسفورماتور اصلی وکاهش تقاضا برای تنظیم ولتاژ در باس در نظر گرفته شده است.
