سمینار برق بررسی و نظارت همه جانبه کیفیت توان در شبکه های قدرت

سمینار برق بررسی و نظارت همه  جانبه کیفیت توان در شبکه های قدرت 

چکیده 

در این سمینار هدف عمده، بررسی همه جانبه کیفیت توان در شبکه های قدرت می باشد. پس از کسب آگاهی در مورد کیفیت توان و هارمونیک ها، نظارت و شناسایی منابع اختلال زا مطرح می گردد. در ابتدا مسائل کیفیت توان و کلیه پدیده هایی که در حوزه کیفیت توان قرار می گیرد، بحث و بررسی شده است. پدیده های مختلفی که در شبکه رخ می دهد با توجه به دامنه، زمان و نوع پدیده، تقسیم بندی شده است و همگی مورد مطالعه قرار گرفته است. منابع هارمونیک زا به صورت کلی معرفی شده است و منابع عمده اختلال زا در شبکه در عصر کنونی مطرح شده است. با توجه به توضیحات، ادوات الکترونیک قدرت امروزه جزو منابع عمده هارمونیک در شبکه می باشند و انواع این ادوات و هارمونیک های تولیدی به صورت کامل توضیح داده شده است. مسئله بعدی میان هارمونیک ها می باشد که از جنبه های مختلفی همچون نحوه تولید، منابع و روش تشخیص مورد بررسی قرار گرفته است. اثراتی که منابع هارمونیک زا بر روی شبکه برق می گذارد مطرح شده است و اثرات هارمونیک بر روی تجهیزات برقی همچون ترانس، ماشین و غیره به صورت جداگانه بررسی شده است و سپس روشهای کنترلی جهت حفاظت تجهیزات حساس در برابر هارمونیک ها مطرح شده است. در یک نگاه کلی می توان گفت که در این سمینار تمامی مسائل مربوط به کیفیت توان و هارمونیک مورد بررسی قرار گرفته است. در فصل آخر یک روش جهت مانیتورینگ شبکه برق و کیفیت توان در شبکه ارائه شده است. در این روش با تعداد اندازه گیر کم می توان بر تمامی باس های شبکه به صورت کامل دسترسی داشت که این روش بر پایه یک الگوریتم پیشنهادی می باشد و از نوع محاسباتی می باشد. مزیت این روش در این است که اطلاعات کاملا دقیقی در مورد تمامی باس ها می دهد. روش ارتباطی GPRS جهت تبادل اطلاعات مابین اندازه گیرها در این سمینار پیشنهاد و بررسی شده است. 

مقدمه 

در یک سیستم قدرت از دیدگاه کیفیت توان، هدف اصلی، تحویل برق سالم به مشترکین برق می باشد. به عبارت دیگر، شرکت های توزیع تلاش می کنند که برق را با کیفیت بالا در اختیار مشترکان قرار دهد. در سالیان گذشته کیفیت برق در مسائلی همچون قطعی برق، افت ولتاژ و غیره خلاصه می شد و شرکت های برقی نیز موظف بودند تا با بهبود خط انتقال و توزیع خود کیفیت برق را بالا ببرند اما امروزه مسائل دیگری همچون هارمونیک، اعوجاج شکل موج و غیره وجود دارد که عمدتا ناشی از مشترکان صنعتی که از ادوات الکترونیک قدرت استفاده می کنند می باشد. به بیان دیگر، بعضی از مشترکین صنعتی که متصل به شبکه می باشند تزریق هارمونیک به شبکه دارند و این امر باعث ایجاد اختلال در ولتاژ شبکه برق می گردد و دیگر مشترکین برق نیز برق ناسالمی دریافت می نمایند. به همین خاطر باید این مشترکین شناسایی گردند و همچنین نوع اختلالی که به شبکه وارد می نمایند مشخص گردد تا نسبت به بهبود آن اقدام شود. در این میان چندین موضوع برای بررسی مطرح می گردد اول اینکه باید انواع پدیده ها و اختلالاتی که در شبکه رخ می دهد شناسایی و طبقه بندی شود و منابع این اختلالات در شبکه نیز مورد بررسی قرار گیرد. پس از آگاهی در مورد منابع هارمونیک، مسئله بعدی نحوه شناسایی و نظارت بر شبکه برق می باشد. برای کنترل اختلالات در شبکه باید مانیتورینگ مناسبی بر شبکه وجود داشته باشد. بعد از شناسایی مکان منابع هارمونیک زا و نوع اختلال ایجاد شده می توان نسبت به بهبود آن با توجه به روش هایی که در این سمینار توضیح داده شده است، اقدام نمود. همه مسائلی که در بالا توضیح داده شد در این سمینار مورد بررسی قرار گرفته است. با توجه به اینکه هارمونیک یکی از مسائل عمده کیفیت توان می باشد در این سمینار منابع هارمونیک زا به صورت کامل طبقه بندی و توضیح داده شده است و میان هارمونیک نیز توضیح داده شده است. برای نظارت و مانیتورینگ شبکه برق راه های متعددی وجود دارد که در این سمینار یکی از این روش ها ارائه شده است و مزیت روش توضیح داده شده در این است که اطلاعات به دست آمده واقعی می باشند. 

فصل اول: آشنایی با کیفیت توان

1-1) مقدمه 

عملکرد سیستم قدرت در جهت تولید توان الکتریکی و سپس انتقال و تحویل آن به مشتریان در یک ولتاژ مناسب است. در این راستا محدودیت هایی وجود دارد که میزان این محدودیت ها و هزینه تحویل انرژی یک رابطعه معکوس باهم دارند. بنابراین همواره یک حالت بینابین برای قابلیت اطمینان و هزینه تحویل توان در نظر گرفته می شود. آنچه که در این میان برای مشتریان (و بخصوص مشتریان صنعتی) جالب و مهم است این است که آیا قابلیت اطمینان بیان شده، تنها اجتناب از قطعی های طولانی مدت را شامل می شود و یا افت ولتاژها نیز از بین خواهد رفت. بحث کیفیت توان در مورد دیگر جنبه های منبع ولتاژ بحث می کند. ولی در این میان به یک تناقض می رسیم و آن اینکه مهمترین عامل ایجاد خرابی در ولتاژف تجهیزاتی است که متشرکان از آنها استفاده می کنند. در مورد سیستم قدرت دیدگاه های مختلف وجود دارند. دیدگاه کلاسیک که در آن کلیه مشترکان به عنوان مصرف کننده در نظر گرفته شده اند و نیروگاه ها توان را تولید می کنند این دیدگاه را می توان به صورت شکل 1-1 نمایش داد. در این دیدگاه کلیه مشتریان شبکه به عنوان بارهای الکتریکی در نظر گرفته شده است ولی با گسترش شبکه های قدرت و انجام مطالعات بیشتر، دیگر این دیدگاه کلاسیک جوابگو نخواهد بود. دلایل زیادی در این ارتباط بیان شده است که مهمترین آنها در زیر آمده است:

1) سیستم های قدرت به گونه ای شده است که دیگر نمی توان گفت تنها یک شرکت با مشترکان در ارتباط است بلکه شرکت های مختلف در زمینه تولید و انتقال وجود دارند که باید به نوعی هماهنگی داشته باشند. 

2) مشترکان سیستم قدرت نسبت به حقوق خود آگاه تر شده و خواهان داشتن توان الکتریکی با قابلیت اطمینان بالا و هزینه پایین هستند. در چنین شرایطی دیگر نمی توان مشترکان را از طریق حداقل قابلیت اطمینان (اجتناب از قطع برق) راضی کرد. 

3) تولید توان الکتریکی برخلاف گذشته دیگر در نیروگاه های بزرگ که توان تولیدی را به شبکه انتقال تحویل می دادند متمرکز نشده است. بلکه واحدهای تولیدی کوچک با ولتاژ پایین که توان را به شبکه توزیع تحویل می دهند، افزایش پیدا کرده است که نیروگاه های مبتنی بر انرژی های تجدیدپذیر نظیر انرژی خورشیدی و بادی از این نوع هستند.