مكانيابي تجهيزات اندازه‌گيري به منظور تعيين ناحيه كمبود/بيشبود ولتاژ در شبكه‌هاي توزيع با حضور منابع توليد پراكنده

دكتري

هر تغييري در ولتاژ، جريان و يا فركانس كه شكل موج متغيرهاي الكتريكي شبكه را از حالت استاندارد خود خارج كند، به عنوان پديده‌هاي كيفيت توان به حساب مي‌آيد. كمبود ولتاژ در ميان همه پديده‌هاي كيفيت توان، بيشترين آمار رخداد را به خود اختصاص داده است. مطابق با تعريف استاندارد IEEE 1159، به كاهش مقدار مؤثر ولتاژ در محدوده 10 درصد تا 90 درصد مقدار نامي ولتاژ، كمبود ولتاژ مي‌گويند كه از نيم سيكل فركانس اصلي شبكه تا 1 دقيقه مي‌تواند ادامه داشته باشد. ديگر پديده كيفيت توان كه همزمان با كمبود ولتاژ نامتقارن، در فازهاي سالم رخ مي‌دهد، بيشبود ولتاژ است. به افزايش مقدار مؤثر ولتاژ بيش از 10 درصد مقدار نامي در بازه زماني نيم سيكل تا 1 دقيقه، بيشبود ولتاژ گفته مي‌شود. كمبود ولتاژ داراي منابع مختلفي است كه از جمله آن‌ها مي‌توان به انواع خطاهاي متقارن/نامتقارن گذرا و راه‌اندازي تجهيزاتي همچون ترانسفورماتورها و موتورهاي القايي بزرگ اشاره نمود. به همين ترتيب، بيشبود ولتاژ نيز منابع رخداد مختلفي دارد كه مهمترين آن‌ها خروج بارهاي بزرگ و خطاهاي نامتقارن گذرا است. هدف از اين رساله، تعيين ناحيه رخداد پديده‌هاي كمبود/بيشبود ولتاژ در شبكه‌هاي توزيع با حضور منابع توليد پراكنده است. بدين منظور دو رويكرد اصلي درنظر گرفته شده است. هدف از رويكرد اول، تعيين مكان نسبي منشأ رخداد كمبود/بيشبود ولتاژ نسبت به مكان دستگاه اندازه‌گيري (پايين‌دست/بالادست) با استفاده از داده‌هاي ولتاژ و جريان است. در روش پيشنهادي اول، علامت شاخص شباهت كسينوسي بين بردارهاي جريان مؤلفه مثبت فازهاي خطادار و ولتاژ خط مؤلفه مثبت دو فاز ديگر به عنوان معيار تعيين مكان نسبي منشأ رخداد كمبود/بيشبود ولتاژ در نقطه اندازه‌گيري استفاده مي‌شود. نتايج شبيه‌سازي براي انواع خطاهاي متقارن/نامتقارن و راه‌اندازي موتور نشان مي‌دهد كه روش پيشنهادي در اين رساله، داراي دقت مناسبي است و مكان نسبي منشأ رخداد انواع كمبود ولتاژ متقارن/نامتقارن را در شبكه‌هاي توزيع به درستي شناسايي مي‌كند. روش پيشنهادي در شرايط تغييرات مقاومت خطا و اضافه شدن نويز و خطاي اندازه‌گيري داراي عملكرد صحيحي است. همچنين، روش پيشنهادي در مقايسه با چند روش قبلي داراي دقت و سرعت بالاتر، و تأثيرپذيري كمتر از نويز و خطاي اندازه‌گيري است. در رويكرد دوم، دو هدف مكانيابي بهينه دستگاه‌هاي اندازه‌گيري براي تشخيص رخداد كمبود/بيشبود ولتاژ و تعيين محدوده تقريبي منشأ آن مورد توجه قرار گرفته است؛ رويكردي كه در ساير مراجع مرتبط، مورد غفلت واقع شده است. بدين منظور، شبكه توزيع با استفاده از ضرايب انتشار كمبود ولتاژ ناحيه‌بندي شده است. با توجه به ضرايب انتشار كمبود ولتاژ، نقطه بهينه نصب دستگاه اندازه‌گيري در هر ناحيه با هدف تشخيص رخداد با حل يك مسئله بهينه‌سازي مشخص مي‌گردد. در انتها و با هدف تعيين ناحيه رخداد كمبود/بيشبود ولتاژ، ناحيه‌بندي شبكه با توجه به مكان نصب دستگاه‌هاي اندازه‌گيري بروزرساني مي‌شود. شبيه‌سازي بر روي شبكه استاندارد 33 شينه IEEE انجام شده است. نتايج نشان مي‌دهد كه شين‌هاي انتهايي شاخه‌ها به عنوان ضعيف‌ترين شين‌هاي شبكه از نظر ولتاژ، بهترين نقاط براي نصب دستگاه اندازه‌گيري با هدف تشخيص و ناحيه‌بندي رخداد كمبود/بيشبود ولتاژ است. علاوه بر اين، شبيه‌سازي در سناريوهاي مختلف نشان مي‌دهد كه روش پيشنهادي در شرايطي همچون تغيير مقاومت خطا و تغيير مكان، نوع و تعداد منابع توليد پراكنده، پاسخ‌هاي قابل قبول و صحيحي مي‌دهد.

229789

دانشگاه اصفهان

آرش كيومرثي

مهندسي برق - قدرت

رحمت اله هوشمند