کنترل هماهنگ ولتاژ و توان راکتیو در حضور تولید پراکنده

چکیده

عبارات شاخص 

مقدمه

کنترل محلی ولتاژ و توان راکتیو در سیستم‌های توزیع

شکل1. دیاگرام تک‌خطی به منظور تشریح کنترل محلی ولتاژ و توان راکتیو. 

توصیف سیستم تحت مطالعه

شکل2. دیاگرام تک‌خطی سیستم تحت مطالعه.

شکل3. پروفیل روزانه بار مربوط به سیستم تحت مطالعه.

صورت‌بندی مساله

شکل4. تلفات در سیستم توزیع با DG هایی در ضریب توان واحد کار و ولتاژ‌های مختلف نقطه تنظیم OLTC 

کنترل سه مرحله‌ای و هماهنگ ولتاژ با DG

شکل5. دیاگرام کنترل هماهنگ ولتاژ و توان راکتیو.

نتایج شبیه‌سازی

جدول 1 :تنظیمات OLTC و خازن‌ها

جدول 2:زمانبندی دیسپاچینگ از راه دور برای OLTC، خازن‌های پست و DG

شکل6. تلفات برای موارد مختلف با کنترل محلی و کنترل هماهنگ. C1 و C2 به ترتیب میانگین مورد-1 و مورد-2 هستند.

 نتیجه‌گیری

شکل7. وضعیت OLTC و خازن برای موارد مختلف در کنترل هماهنگ و کنترل محلی. 

جدول3 :کل تفات سیستم توزیع و تعداد کل عملکردهای OLTCخازن در یک روز برای کنترل محلی و کنترل هماهنگ

این مقاله روش‌های کنترل ولتاژ و توان راکتیو سیستم‌های توزیع را در حضور تولید پراکنده (DG) بیان می‌کند. هر دو حالت کنترل هماهنگ و ناهماهنگ ولتاژ، با و بدون حضور DG در کنترل ولتاژ، بررسی می‌شود. کنترل ناهماهنگ ولتاژ به این معنی است که همه تجهیزات کنترل ولتاژ و توان راکتیو به صورت محلی کار می‌کنند. و کنترل هماهنگ ولتاژ بدان معناست که تجهیزات کنترل ولتاژ و توان راکتیو، علاوه بر عملکرد محلی، از راه دور و به کمک هماهنگی جامع و گسترده، کنترل و تنظیم خواهند شد، تا پروفیل ولتاژ و پخش توان راکتیو بهینه‌ای برای پیش‌بینی بار روز بعد و برنامه‌ریزی خروجی DG فراهم شود. نتایج نشان می‌دهند که DG حاضر در کنترل ولتاژ، منجر به کاهش تلفات، کاهش تعداد عملکردهای تپ‌چنجرهای روی بار و کاهش نوسانات ولتاژ در سیستم توزیع می‌شود. علاوه بر این، نتایج همچنین نشان می‌دهند که با کنترل هماهنگ ولتاژ و توان راکتیو، تلفات کاهش بیشتری خواهد داشت.

کنترل ولتاژ و توان راکتیو (کنترل ولتاژ) در سیستم‌های انتقال در طی سال‌ها به سه سطح مراتبی تقسیم شده است: سطح اولیه، ثانویه و ثالثیه. کنترل اولیه به کمک رگولاتورهای خودکار ولتاژ (AVR) نصب شده بر روی ژنراتورهای سنکرون و کنترل ثانویه به کمک تپ چنجرهای با عملکرد محلی روی بار (OLTC) و تجهیزات جبرانساز توان راکتیو انجام می‌گرفت. در این حین، در کنترل ثالثیه، یک برنامه‌ریزی عملکرد کوتاه مدت توسعه یافت تا عملکرد تجهیزات کنترل اولیه و ثانویه را با توجه به عملکرد ایمن و معیار اقتصادی مبتنی بر پیش‌بینی بار و تولید هماهنگ کند [1]. از طرف دیگر، کنترل ولتاژ در سیستم‌های توزیع به طور طبیعی تنها با مشارکت تپ‌چنجر روی بار (OLTC) و خازن‌های کلیدزنی‌شده حاصل می‌شود [1]-[3]. در بیشتر سیستم‌های توزیع، چنین تجهیزاتی به صورت محلی و بدون هماهنگی گسترده (مخابرات) با دیگر تجهیزات کار می‌کنند. تجهیزات ولتاژ و توان راکتیو در سیستم‌های توزیع اغلب طبق این فرض کار می‌کنند که ولتاژ در طول فیدر کاهش می‌یابد. از طرف دیگر، اتصال تولید پراکنده (DG) به طور اساسی پروفیل‌های ولتاژ فیدر را تغییر داده و به وضوح روی کنترل ولتاژ در سیستم‌های توزیع اثرگذار خواهد بود [4]. به طور سنتی کارهای گوناگونی انجام گرفته است تا این اثرات ناسازگار را خنثی کنند، مثل کاهش ولتاژ نقطه تنظیم OLTC، تغییر کنترل خازن یا محدودکردن اندازه DG طبق بدترین شرایط عملکرد [5]-[6]. عواقب کنترل محلی (ناهماهنگ) ولتاژ در سیستم‌های توزیع این است که پروفیل ولتاژ و پخش توان راکتیو از حالت بهینه بسیار دور خواهد شد. پروفیل ولتاژ و پخش توان راکتیو بهینه در حالتی حاصل می‌شود که تجهیزات ولتاژ و توان راکتیو، همانند سیستم انتقال با هم هماهنگ باشند [7]. به موازات نوسازی سیستم توزیع برق، از کنترل هماهنگ ولتاژ اتخاذ شده در سیستم‌های توزیع استفاده شده است. روش‌های مختلفی برای برنامه‌ریزی عملکرد کوتاه مدت کنترل ولتاژ سیستم توزیع ارائه شده است [8]-[11]. یک DG سنکرون دارای ویژگی ذاتی برای تنظیم ولتاژ پایانه ژنراتور به کمک تنظیم توان راکتیو خروجی آنها است. واردکردن DG در کنترل ولتاژ سیستم‌های توزیع منجر به اثرات مثبتی خواهد شد، که در برخی مقالات نیز به آن پرداخته شده است. برای مثال، در [12] نشان داده شده است که حضور DG در مساله کنترل خودکار ولتاژ منجر به کاهش تعداد عملکرد OLTC و کاهش تغییرات ولتاژ سیستم توزیع شده است. به منظور افزایش بیشترین حد نفوذ DG، حضور DG در مساله کنترل هماهنگ ولتاژ سیستم توزیع در [7] و [13] نشان داده شده است. با این حال، اپراتورهای شبکه توزیع (DNO) پیش از این تمایلی به استفاده از DG ها در کنترل خودکار ولتاژ نداشتند، بر این اساس که حضور DG ممکن است OLTC های برخی ترانسفورماتورهای توزیع را ناپایدار کند [7]. این مقاله یک تحلیل مقایسه‌ای در رابطه با روش‌های گوناگون کنترل ولتاژ در سیستم‌های توزیع در حضور DG انجام داده است. دو مورد بررسی می‌شود: بدون حضور DG در کنترل ولتاژ (DF در ضریب توان واحد کار می‌کند، مورد-1) و با حضور DG در کنترل ولتاژ (DG با ولتاژ ثابت کار می‌کند، مورد-2). برای هر مورد، هم کنترل محلی ولتاژ و توان راکتیو (کنترل ناهماهنگ) و هم کنترل هماهنگ ولتاژ و توان راکتیو (کنترل هماهنگ) تحلیل می‌شوند. کنترل ناهماهنگ ولتاژ به این معناست که همه تجهیزات کنترل ولتاژ و توان راکتیو به صورت محلی کار می‌کنند. کنترل هماهنگ ولتاژ به این معناست که، علاوه بر عملکرد محلی، تجهیزات کنترل ولتاژ و توان راکتیو به صورت از راه دور و بر اساس هماهنگی ناحیه گسترده اصلاح و تنظیم خواهند شد. عدم حضور DG در مساله کنترل ولتاژ به این معناست که DG در یک ضریب توان ثابتی کار می‌کند، در حالی که حضور DG در کنترل ولتاژ به این معناست که DG در یک ولتاژ ثابت کار خواهد کرد. تنظیم از راه دور مبتنی بر هماهنگی ناحیه گسترده با این هدف است که پروفیل ولتاژ و پخش توان راکتیو بهینه‌ای با توجه به تابع هدف داده شده، برای پیش‌بینی بار روز بعد و برنامه‌ریزی خروجی DG حاصل شود. DG، OLTC و خازن‌های پست (خازن‌های کلیدزنی شده واقع در باس ثانویه پست) فرض شده‌اند که قابل کنترل از راه دور باشند، و نیز خازن‌های فیدر (خازن‌های کلیدزنی شده اقع در هرجائی روی فیدر) این چنین نباشند.