تشخیص انتشار عدم تعادل ولتاژ در سیستم های قدرت شعاعی

چکیده

مقدمه

مفاهیم کلی انتشار VU

 ارزیابی سهم هر عنصر، در انتشار عدم تعادل ولتاژ در POE: مبانی نظری

شکل 1.   سیستم قدرت شعاعی

تفکیک مشارکت کننده های انتشار عدم تعادل ولتاژ (VU): بارهای غیرفعال (پسیو یا واکنشی)

تفکیک مشارکت کنندگان در انتشار VU: موتورهای القایی (IM)

تفکیک مشارکت کنندگان انتشار VU: ترکیبی از بارهای پسیو و موتور القایی

 اصلاح روش

شبکه و بارها

شکل 2.   تفکیک انتشار VU در POE با سطوح متفاوت عدم تعادل منبع: بار نامتعادل با توان ثابت، خط جابجا نشده. (a)    . (b)  . (c)  . (d)   .

بارهای پسیو: بارهای با توان ثابت

بار موتور القایی

شکل 3.   تفکیک انتشار VU در POE با سطوح مختلف عدم تعادل منبع: بار موتور القایی، خط پس و پیش نشده.  .   .

شکل 4.   تفکیک انتشار VU در POE با سطوح مختلف عدم تعادل منبع: بار مرکب شامل بار پسیو و موتور القایی، خط پس و پیش نشده.  

ترکیبی از بار پسیو و بار موتور القایی

نتیجه گیری

جریان توالی در سیستم شعاعی

پیوست A:جریان توالی در سیستم شعاعی

جدول 1.   اطلاعات مربوط به انتشار عدم تعادل ولتاژ، که برای تولید دیاگرام فازی های بار با توان ثابت استفاده شده است.

جدول 2.    اطلاعات مربوط به انتشار عدم تعادل ولتاژ، که برای تولید دیاگرام فازی های بار موتور القایی استفاده شده است.

جدول 3.   اطلاعات مربوط به انتشار عدم تعادل ولتاژ، که برای تولید دیاگرام فازی های بار پسیو استفاده شده است.

پیوست B:انتشار VU در نتیجه ی بار نامتقارن: اثبات معادله 15

اطلاعات مربوط به انتشار عدم تعادل ولتاژ

پیوست C:اطلاعات مربوط به انتشار عدم تعادل ولتاژ

تشخیص انتشار عدم تعادل ولتاژ (VU)، بخشی انتگرالی در فرآیند مدیریت عدم تعادل ولتاژ (VU) است که بارها نسبتی از ظرفیت جذب عدم تعادل سیستم قدرت را به خود اختصاص می دهند. گزارش کمیسیون بین المللی الکتروتکنیک IEC/TR 61000-3-13:2008 بیان دارنده ی یک روش اختصاص انتشار عدم تعادل ولتاژی می باشد که نشان دهنده این حقیقت است که VU (عدم تعادل ولتاژ) می تواند در نقطه اتصال رایج(PCC) _مبنی بر عدم تعادل شبکه بالادست و عدم تعادل بار_ بوجود آید. اگرچه این در صورت تخصیص انتشار عدم تعادل می باشد، تکنیک های تشخیص انتشار پس از اتصال (منظور اتصال یک تاسیس خاص)، فقط در صورتی وجود دارد که بار تنها شرکت کننده ی عدم تعادل ولتاژ در نقطه ی PCC باشد. این روش تشخیص، نیازمند تفکیک سطح انتشار VU پس از اتصال، به بخش های اصلی اش می باشد. برای توسعه ی روش های مناسب بدین منظور، اطلاعات مورد نیاز مربوط به پیش و پس از اتصالات باید داده شوند تا اطمینان حاصل شود که این اطلاعات به سادگی پذیرفته می شوند. این مقاله مبانی نظری اصولی را که می توان از آن برای تشخیص سهم انتشار VU (عدم تعادل ولتاژ) ایجاد شده توسط منبع بالا دست، خطوط نامتقارن، و بار برای یک سیستم قدرت شعاعی استفاده کرد، ارایه می دهد. این روش، پیکربندی های مختلفی را برای بارها، شامل موتورهای القایی، ارایه می دهد. ارزیابی های بدست آمده با بکارگیری مبانی نظری بر سیستم مورد مطالعه، با استفاده از تجزیه تحلیل های پخش بار نامتعادل در MATLAB و با استفاده از نرم افزار DIgSILENT PowerFactory بدست آمده اند. اصطلاحات مربوطه__ عدم تعادل جریان، عدم تقارن بار، کیفیت توان، عدم تقارن ذاتی شبکه، عدم تعادل ولتاژ (VU)، اختصاص انتشار VU، تشخیص انتشار VU.

مدریت عدم تعادل ولتاژ سیستم های قدرت، نیازمند تکنیک هایی برای تخصیص و تشخیص سطوح انتشار VU به رویه ای متقارن، می باشد. در این روش، گزارش فنی IEC (IEC/TR 61000-3-13:2008 [1]) اصول راهنمایی را به اپراتورها و دارندگان سیستم ارایه می دهند تا بتوانند نیازمندی های اتصال نصب نامتعادل را برای سیستم های قدرت عمومی فشار-متوسط (MV)، فشار قوی (HV)، و فوق فشار قوی (EHV) تعیین کنند. فلسفه ی این گزارش، شبیه به فلسفه ی رونوشت توصیه های IEC برای اختصاص هارمونیک (IEC 61000-3-6) [2] و فلیکر ولتاژ (IEC 61000-3-7) [3] می باشد. هماهنگی سطوح انتشار VU (عدم تعادل ولتاژ) بین سطوح مختلف ولتاژ، بر مبنای برنامه ریزی محدودیت ها به عنوان مقادیر مرجع، مقرر شده است. سپس توسط یک قانون جمع کلی، با در نظر گرفتن سهم انتشار بالا دست توسط ضرایب تبدیل، برنامه ریزی انتشار کل بدست می آید. از روش "ضریب kuE" برای لحاظ کردن عدم تعادلی که توسط عدم تقارن سیستم منبع بالا دستی در نقطه ی اتصال رایج (PCC)، بهنگام دسته بندی برنامه ریزی انتشار کل به تاسیسات نامتعادل وجود دارد، استفاده می شود. در [1] بازه ای از مقادیر برای "ضریب kuE" آورده شده اند که با استفاده از آن می توان عدد مناسبی را برای سیستمی با مشخصه های کیفی انتخاب کرد. بیشتر نوشتجات مربوط به عدم تعادل ولتاژ در دسترس [4] و [5]، به دلایل و اثرات آن پرداخته اند و استانداردهای مربوطه، تعاریف، و روش های کاهش آن را اریه داده اند. تشخیص انتشار عدم تعادل ولتاژ در نقطه PCC با کمک انرژی های توالی توسط [6] مورد بحث قرار گرفته، و پیشبینی های مربوط به انتشار VU ایجاد شده توسط بارهای با توان مولفه اصلی نامتعادل، توسط [7] ارایه شده است. هیچ یک از تحقیقات نامبرده، بر روی روشی که بتوان از آن برای تفکیک سهم انتشار هر یک از منابع عدم تعادل استفاد کرد، بحث نکرده یا روشی ارایه نداده اند. کار ارایه شده در [8]، در رابطه به تکنیک ها و مفاهیم داده شده در [1]، شامل روش های جدید برای تشخیص انتشار VU کل بسبب عدم تقارن خط و بار، مطالبی را بیان می کند. با این وجود که عدم تعادل از تاسیسات نامتعادلو عدم تقارن ذاتی سیستم سرچشمه می گیرد، تعیین سطوح مشارکت در انتشار VU کل در نقطه ی ارزیابی (POE)، روند مستقیمی نمی باشد؛ و این به سبب اثرات متقابل پیچیده ای است که ممکن است بین چندین منابع، بویژه در یک محیط شبکه درونی [9]، [10] اتفاق بیوفتد. سهم سطوح انتشار فردی در VUکل اندازه گیری شده در نقطه POE، معمولا تنها با دانستن مقادیر ولتاژ و جریان پیش و پس از اتصال، و نیز پند پارامتری که یافتن آنها نسبتا آسان است، ممکن می باشد. در این روش ویژه، کارهای مقدماتی در ارزیابی انتشار VU، در گزارش C4.109 [11] وجود دارد که توسط گروه کاری مشترک CIGARE/CIRED در تکنیک های تشخیص انتشار فراهم شده است. همین کار در [12] بطور خلاصه وار آورده شد و "ضریب kuE" را بصوتری کلی تر ارایه می دهد. اگرچه، این فرمولبندی وابستگی به نوع بار یا حساسیت "ضریب kuE" به دیگر شرایط سیستم را، لحاظ نمی کند. بنابراین، مطالعه ی ارایه شده، روش تازه ی بسیار دقیق و جامعی را برای ارزیابی مطلوبیت ارایه دهنده ی پیشرفت های بیشتر در کار IEC در زمینه مدیریت عدم تعادل ولتاژ، پیشنهاد می کند. این مقاله روش های قطعی را برای ارزیابی مشارکت های انتشار VU فردی بوجود آمده توسط منابع عدم تعادل در نقطه ی ارزیابی (POE) در یک سیستم قدرت شعاعی را نشان می دهد. مبانی نظری نیز ارایه شده اند تا مقدار سهم انجام شده توسط عدم تعادل منبع بالا دستی، عدم تقارن در بار، و عدم تقارن خط در POE را به ازای بارهای مختلف بیان کنند. توسط برنامه های سه-فازه پخش بار نامتعادل نیز مدل های ریاضی بررسی شده اند. این مقاله بدین صورت سازمان یافته است: مفاهیم کلی که مربوط به انتشار عدم تعادل (VU) می شوند در بخش 2 آورده شده است. مدل کردن ریاضی ارایه شده برای تفکیک شرکت کننده های مختلف انتشار VU در بخش 3 آورده شده، و بررسی روش ارایه شده بهمراه خصوصیات سیستم آزمایشی، در بخش 4 گنجانده شده است. نتیجه گیری ها در بخش 5 آورده شده اند.