وبلاگ

نگرانی‌های ناشی از کاهش سوخت‌های فسیلی، افزایش دمای کره زمین و مشکلات زیست محیطی، استفاده از منابع تولید پراکنده[1] مبتنی بر انرژی‌های تجدید پذیر[2] را زمینه تحقیق بسیاری از محققان قرارداده است. با توجه به افزایش تقاضای مصرف و نفوذ روزافزون منابع تولید پراکنده و اتصال میکروگریدها[3] به شبکه قدرت، شبکه‌های قدرت روز‌به‌روز بزرگتر و پیچیده‌تر می‌شود. منابع تولید پراکنده و یا نیروگاه‌‌های مستقل برای بالا بردن ظرفیت سیستم به عنوان پشتیبان برای تامین بدون وقفه بارهای حساس محلی، به شبکه توزیع متصل می‌شوند[1]. از نگاه مصرف کننده تولید و انتقال انرژی الکتریکی به صورت دائم و بدون وقفه بسیار با اهمیت است شبکه توزیع و میکروگرید شامل عناصری از جمله ترانسفورماتور، خطوط انتقال، منابع تولید پراکنده و… هستند که در معرض خطا قرار می‌گیرند و باعث اختلال در شبکه و پایین آمدن کیفیت ولتاژ و توان سیستم می‌شود. به همین منظور وجود یک سیستم حفاظتی که به خوبی هماهنگ شده است، لازم است. این سیستم با عملکرد خودکار جهت جداسازی خطاها از شبکه در کمترین زمان جهت زمان برای حداقل کردن خسارت تنظیم می‌شود. در شبکه توزیع به طور معمول از رله اضافه جریان برای جداسازی محل خطا از شبکه استفاده می‌شود. با افزوده شدن منابع تولید پراکنده به شبکه توزیع سطح اندازه و جهت جریان اتصال کوتاه در خطوط شبکه تغییر می‌کند و در نتیجه، سیستم حفاظت در صورت رخ دادن خطا بدرستی عمل نمی‌کند. بعلاوه، حضور این نیروگاه‌ها منجر به افزایش سطح جریان اتصال کوتاه شبکه می‌شود که از ماکزیمم جریان قابل تحمل بریکرهای موجود در شبکه بیشتر است. تعویض کامل بریکرهای موجود با بریکرهای با ظرفیت بالاتر عملی نیست زیرا علاوه بر قیمت بالای بریکرها، جایگزینی قطعات یدکی مشکل است و هزینه نسبتاً بالایی دارد و همچنین ممکن است سطح جریان اتصال کوتاه شبکه از ماکزیمم جریان قابل تحمل بریکرهای موجود در بازار بیشتر باشد.[2, 3]
با توجه به مشکلات ایجاد شده توسط منابع تولید پراکنده، برای نگهداری عملکرد سیستم قدرت در بالاترین درجه امنیت و قابلیت اطمینان[4] شبکه روش‌های متعددی ارائه شده است که بهترین و ارزانترین روش، استفاده از محدود کننده جریان خطا[5]است که توانایی محدودکردن اولین پیک جریان اتصال کوتاه را دارد. این تجهیز دارای این پتانسیل می‌باشد که در صورتی که در مکان‌های مناسب مورد استفاده قرار گیرد لزوم اضافه و یا تعوض کردن و یا تنظیم مجدد تجهیزات را به حداقل می‌رساند.

1-2     اهمیت موضوع

بنا به دلایل اقتصادی، سیاسی درخواست توان الکتریکی روز به روز رو به افزایش است. اتصال تولیدات پراکنده به سیستم توزیع به سرعت رو به گسترش است. این منابع تولید پراکنده در کنار مزیت‌هایشان ممکن است، تاثیرات منفی بر روی سیستم توزیع داشته باشند. [4] یکی از این آثار منفی، اتصال منابع تولید پراکنده، بر سیستم حفاظتی شبکه‌های توزیع می‌باشد. [5] بطورکلی مدارشکن‌ها[6]، رله‌های حفاظتی، بازبست‌ها[7] و فیوزهایی[8] که برای یک سیستم توزیع بدون حضور منابع تولید پراکنده طراحی شده‌اند، در هنگام حضور منابع تولید پراکنده بدلیل تغییر سطح جریان اتصال کوتاه بدرستی عمل نخواهند کرد[6, 7] و این موضوع باعث کاهش درجه ایمنی سیستم می‌شود. از طرف دیگر سیستم حفاظتی شامل اجزای زیادی است، که برای برطرف کردن خطا می‌بایستی بین آن‌ها هماهنگی برقرار باشد. هماهنگ‌سازی این اجزا در طول فرایند طراحی سیستم براساس محاسبات اتصال کوتاه انجام می‌گیرد. هنگام نصب منابع تولید پراکنده جریان خطا در سیستم افزایش می‌یابد، بنابراین پس از نصب منابع تولید پراکنده می بایستی بعضی از اجزای سیستم حفاظتی مجدداً تعویض و هماهنگ شوند. [3]
تحقیقات و مطالعات زیادی برای بر طرف کردن مشکلات ناشی از اتصال تولیدات پراکنده در شبکه صورت گرفته است. یکی از موثرترین روش‌ها جهت بر طرف کردن مشکلات، استفاده از محدود کننده جریان خطا در شبکه می‌باشد. محققین تحقیقات زیادی در مورد انواع محدودکننده جریان خطا، اندازه، مکان این تجهیز در شبکه، تاثیرات محدود کننده جریان خطا بر روی ژنراتورها موجود در شبکه و … انجام داده‌اند. بنابراین قرار گرفتن محدود کننده جریان خطا در شبکه به منظور نیل به اهداف زیر می‌باشد.

• افزایش ظرفیت منابع تولید پراکنده

• 

•  

• افزایش ظرفیت انتقال انرژی به مسافت‌های بلندتر

• کاهش افت ولتاژ[9] به دلیل خطا

• بهبود پایداری سیستم

• بهبود امنیت و قابلیت اطمینان شبکه

• حفظ سیستم حفاظتی

1-3     بر مطالعات صورت گرفته جهت کاهش تاثیرات منبع تولید پراکنده

تاکنون روش‌های مختلفی برای کاهش اثر منفی تولید پراکنده ارائه شده است، که در اینجا برخی از این روش‌ها مرور می‌شود.
در روش ارائه شده در مرجع [8] اثرات منفی ایجاد شده پس از اتصال تولید پراکنده با جعبه ابزار محاسباتی SiGDist بررسی شده است. براساس نتایج بدست‌آمده محدودیت‌های حاصل شده از اتصال تولید پراکنده مشخص می‌شود. با توجه به محدودیت‌های حاصل شده میزان تغییرات لازم در تجهیزات سیستم حفاظت و هماهنگی‌های حفاظتی براساس مکان نصب تولید پراکنده و ماکزیمم توان تولیدی این منابع برآورد می‌شود.
در [9] ظرفیت یک توربین بادی با در نظر گرفتن تنظیم ولتاژ و هماهنگی رله‌های اضافه جریان به کمک فرمول‌های پیشنهادی طی یک الگوریتم تکرار شونده تعیین شده است. در [10] حداکثر ظرفیت مجاز منبع تولید پراکنده با سه قید حداکثر و حداقل اندازه مجاز شین‌های[11] شبکه پس از نصب منبع تولید پراکنده، بیشتر نشدن تلفات شبکه پس از نصب منبع تولید پراکنده نسبت به حالت مبنا و هماهنگی حفاظتی فیوز و ریکلوزر[12] با روشی شبیه به [9] بدست می­آید.
در مرجع [11-13] پیشنهاد می‌شود، که اندازه منابع تولید پراکنده برای کاهش اثر منفی این منابع بر سیستم حفاظت کاهش داده شود. با کاهش توان تحویلی این منابع، جریان تولیدی این منابع در حالت اتصال کوتاه کاهش داده شده و اثر منفی این منابع بر سیستم حفاظت حداقل می‌شود. در صورتیکه منابع تولید پراکنده بسرعت و قبل از عملکرد تجهیزات حفاظتی از سیستم جدا شده و پس از یک تاخیر زمانی دوباره وارد مدار شوند، اثر منابع تولید پراکنده بر سیستم حفاظت حداقل می‌شود [14].
با توجه به تغییر سطح جریان اتصال کوتاه در اثر اضافه شدن منبع تولید پراکنده و بر هم خوردن حفاظت سیستم توزیع، استفاده از سیستم حفاظت تطبیقی [5] و استفاده از رله‌های میکروپروسسوری [15] از روش‌های پیشنهاد شده برای حل این مشکل می‌باشد. در مرجع [16] روشی مبتنی بر عملکرد تولید پراکنده در زمان خطا ارائه می‌شود. ضمن اینکه در این الگوریتم فرض می‌شود، که تولید پراکنده در حالت جزیره‌ای نمی‌باشد. برای پیاده‌سازی این طرح پیشنهادی منبع تولید پراکنده می‌بایستی به دو فیدر متصل باشد و در حالت عملکردی حلقه عمل نماید. هنگامی که خطایی در سیستم اتفاق می‌افتد، منبع تولید پراکنده از شاخه آسیب دیده جدا شده و از طریق شاخه دیگرش سیستم را تغذیه می‌نماید.
در مرجع [17] روشی جدید بر پایه تکنولوژی عامل ارائه می‌گردد. در این روش سیستم‌های مخابراتی نقش مهمی را در جهت فراهم کردن اطلاعات لازم برای هماهنگی حفاظتی رله‌ها و تنظیمات آن‌ها برعهده دارند.
همانگونه که مشخص است، روشهای ارائه شده در مراجع [15-17] روش‌هایی پیچیده و مستلزم تنظیمات جدید برای رله‌ها و استفاده از مدارشکن‌های جدید و رله‌های میکروپروسسوری و تجهیزات پیچیده مخابراتی می‌باشند. بنابراین کاملاً مشخص است که هزینه پیاده‌سازی و اجرای این روش‌ها گران می‌باشد. با اجرای روش‌های [8-14] امکان استفاده از تمام توان منبع تولید پراکنده وجود ندارد و بنابراین این روش‌ها نیز مفید نمی باشند. می‌بایستی به این نکته توجه کرد، که با قطع منابع تولید پراکنده از سیستم توزیع، مشکلاتی نظیر ناپایداری ولتاژ و فلیکر پدیدار می‌شوند. بنابراین روش‌های ارائه شده دارای مشکلات عمده‌ای می‌باشد و نیازمند مطالعات بیشتری است.
یکی از روش‌های ارائه شده در سال‌های اخیر، بکارگیری محدود کننده جریان خطا (FCL) برای کاهش اثر منفی منابع تولید پراکنده بر حفاظت سیستم توزیع می‌باشد [18-20] با اجرای این روش تعداد تجهیزات حفاظتی که پس از نصب منابع تولید پراکنده نیاز به تعویض دارند، حداقل می‌شود. بنابراین پیاده‌سازی این روش مستلزم هزینه بالا و الگوریتم‌های حفاظتی پیچیده نمی‌باشد.
[1] Dispersed generation (DG)
[2] Renewable energy
[3] Microgrid
[4] Reliability
[5] Fault current limiter
[6] Breaker
[7] Recloser
[8] Fuse
[9] Voltage sag
[10]- Simulator of Distribution Systems with Distributed Generation
[11] – bus
[12] – Fuse and Recloser
[13]- Agent Technology
[14] – Fault Current Limiter
***ممکن است هنگام انتقال از فایل اصلی به داخل سایت بعضی متون به هم بریزد یا بعضی نمادها و اشکال درج نشود ولی در فایل دانلودی همه چیز مرتب و کامل و با فرمت ورد موجود است***

متن کامل را می توانید دانلود نمائید

چون فقط تکه هایی از متن پایان نامه در این صفحه درج شده (به طور نمونه)

ولی در فایل دانلودی متن کامل پایان نامه

 با فرمت ورد word که قابل ویرایش و کپی کردن می باشند

موجود است