بكارگیری تكنیك شبكه عصبی مصنوعی در كنترل ولتاژ سیستم های قدرت

كنترل وبهینه سازی توزیع توان راكتیو در سیستم های قدرت
باعث می شود تا از منابع تولید توان راكتیو موجود در شبكه
قدرت به صورت مناسبتری بهره برداری شود . كنترل توان
راكتیو كمك می كند تا تلفات سیستم قدرت به میزان قابل
توجهی كاهش پیدا كند این امر به نوبه خود باعث كاهش بار
و بهبود ضریب قدرت شبكه قدرت خواهد شد .

دانلود

PMU (Phasor Measurement Units)

سلام به درخواست یکی از دوستان مطالب بیشتری در مورد فناوری اندازه گیری سنکرون کمیات فازوری شبکه های قدرت قرار دادم البته مطالب انگلیسی می باشد امیدوارم مفید واقع شود.

دانلود

راه حل EPRI برای حل بحران شبکه قدرت غرب

مؤسسه تحقیقاتی EPRIدر روز 28 ژوئن 2001 با انتشار مقاله ای، به ارائه پیشنهاداتی برای حل بحران شبکه غرب پرداخت. این بحران از سال گذشته در کالیفرنیا شروع شد و همینک شبکه 11 ایالت غرب را تحت تأثیر خود قرار داده و انتظار میرود در آینده نیز گسترش یابد. این پیشنهادات از طرف چندین سرمایه گذار از کالیفرنیا و دیگر ایالات غربی در همایش  EPRI که در اوایل ماه ژوئن برگزار شد مورد حمایت قرار گرفت. برخی ازاین پیشنهادات به این شرحند: 

•  بهسازی نیروگاههای موجود جهت افزایش 5 درصدی ظرفیتشان از طریق سرویس و نگهداری بهتر، اقدامات پیشگیرانه و جایگزینی های با صرفه اقتصادی 
•  ترمیم بازار فروش عمده انرژی الکتریکی 
•  توسعه قابلیت سیستم انتقال موجود برای بیشتر ساختن ظرفیت انتقالی
• متعادلسازی سهام جهت جلوگیری از توجه صرف به سوخت گاز طبیعی برای واحدهای تولید 
•  شتاب دهی به اتصال واحدهای تولید گسترده جهت ایجاد تولید پشتیبان 
• ایجاد ساختاری جامع بعنوان پایه سیستم تأمین توان برای پیش بینی نیازهای روبه رشد جامعه امروز

  در مقاله مذکور، 18 پیشنهاد برای حل بحران جاری درشبکه ایالات غربی ارائه شده است. برای عملی شدن این پیشنهادها، علاوه بر تغییر وضعیت روال موجود، نیازمند بکارگیری فناوری های جدید میباشند.

Kurt Yeager  ، مدیر EPRI و CEO در این باره میگوید: " بحران کالیفرنیا تنهایک بخش قابل مشاهده از بحرانی بزرگ و رو به رشد در ایالات متحده است، این مشکل نتیجه عدم سرمایه گذاری کافی در بخشهای تولید، انتقال، توزیع وبرنامه های پاسخ به تقاضای انرژی درطول یک دهه است.طراحی نامناسب بازار انرژی وعدم دسترسی به نمونه قیمت برای متعادلسازی تقاضا، باعث عدم تعادل بین تولیدوتقاضا شده است."

در گزارش EPRI استفاده از فناوری های موجود برای پر کردن شکاف بوجود آمده در بازار انرژی پیشنهاد شده است. از جمله این فناوری ها می توان به نرم افزارهای موجود برای طراحی مناسب بازار انرژی، شبیه سازی صحیح دینامیک بازار، قیمت گذاری مبتنی بر شرایط بازار، مدیریت بار و تکنیک های حفظ و مدیریت سهام اشاره کرد. طبق برآوردهای California Independent System Operator ، امسال حداقل 50 میلیارد دلار، بابت خرید انرژی به شرکت برق کالیفرنیا پرداخت خواهد شد. این رقم تقریبا" دو برابر مقدار هزینه سال 2000 و هشت برابر رقم سال 1999، یعنی قبل از شروع بحران جاری می باشد.

بنابراین، نیاز به ساخت واحدهای تولید و افزایش ظرفیت انتقال در کالیفرنیا و بعبارت بهتر در سراسر ایالات متحده، امری بدیهی است. این امر باعث اجرای برنامه ای ضربتی برای افزایش ظرفیت تولید در کالیفرنیا شده است. گرچه ساخت واحدهای تولید جدید می تواند پاسخگوی نیاز امروز ایالت باشد، اما این امر در آینده باعث بروز مشکلات جدیدی خواهد شد زیرا کلیه واحدهای جدید، از نوع گازی هستند و استفاده بیش از حد از گاز مسائلی همچون افزایش قیمت گاز، آسیب پذیری بیشتر از قطعیها در شبکه و محدودیت در ذخیره گاز طبیعی را بدنبال دارد. در این گزارش گفته شده که لازم است تحقیقاتی در زمینه های تولید بهینه انرژی و افزایش راندمان در سمت مصرف شامل زغال سنگ تمیز، هسته ای پیشرفته و تولید از طریق منابع تجدید پذیرو روشهای ذخیره سازی انرژی انجام شوند. گزارش مزبور روی این نکته نیز تأکید دارد که امکان بوجود آمدن تضاد بین تأمین انرژی و مسائل زیست محیطی وجود دارد.

Yeager  می گوید: " هدف فوری EPRI، دسترسی به مؤثرترین روش از میان راه حلهای فنی برای حل بحران موجود و ایجاد آگاهی از قابلیتهای فناوریهای جدید در بین سیاستگزاران صنعت برق در ناحیه غرب در ایالات متحده است. مجموعه راه حلهای موجود، مزیت دیگری نیز دارند و آن توسعه بلند مدت سیستم قدرت است."

EPRI قصد دارد پیشنهادات ارائه شده را در اختیار مؤسسات اداره کننده صنعت برق در سطوح ایالتی ، منطقه ای و ملی، قرار داده و با افزایش سطح آگاهی آنها، موافقت آنها به پیوستن به ارزیابی های بحرانی و فعالیتهای توسعه آمیز را کسب نماید. ارزیابی های بحرانی شامل برآورد هزینه کامل خاموشیها و مسائل کیفیت توان جهت ایجاد مرجعی برای سرمایه گذاری های شخصی و عمومی در صنعت برق است.

اداره مرکزی EPRI واقع در Palo Alto  در کالیفرنیا در سال 1973 بعنوان مرکز تحقیقات انرژی تعیین شد. امروزه تحقیقات EPRI تقریبا" در همه زمینه های تولید، انتقال و مصرف انرژی توسعه یافته اند. همینک بیش از 1000 شرکت فعالیت کننده در زمینه انرژی در 40 کشور دنیا مشمول برنامه فنی و شغلی جهانی EPRI هستند.

 

منبع :        شرکت EPRI

آدرس: http://www.epri.com

PMU فناوری و روش جدید برای مونیتورینگ وضعیت سیستمهای قدرت

یکی از مهمترین اجزاء یک سیستم مدرن مدیریت انرژی در شرکتهای برق فرآیند تخمین حالت سیستم قدرت براساس اندازه گیری کمیات آن در زمان واقعی می باشد. حالت سیستم قدرت براساس مجموعه ائی از مقادیر مولفه مثبت ولتاژ که از شینهای شبکه بطور همزمان تهیه میشوند تعریف میگردد.

فناوری تخمین حالت که در حال حاضر استفاده میگردد در سال 1960 ایجاد شده و بر اساس کمیات اندازه گیری شده غیرسنکرون عمل می نماید. برای تخمین حالت سیستم می باید تعداد زیادی معادلات غیر خطی بصورت بهنگام حل شوند. اما بواسطه نرخ پائین اسکن اطلاعات و سرعت کم محاسبات، فناوری حاضر قادر به تهیه اطلاعات بهنگام درباره وضعیت دینامیکی سیستم قدرت نمی باشد.

یکی از راه حلهای آینده برای مونیتورینگ زمان حقیقی شبکه های قدرت، سیستم   PMU (Phasor Measurement Units) می باشد که با کمک سیستم GPS سیگنالهای زمانی بسیار دقیقی از اطلاعات شبکه های قدرت را جمع آوری و استفاده می نماید. گیرنده ماهواره ائی GPS اطلاعات دقیقی از وضعیت ولتاژ سه فاز پستها و جریان خطوط، ترانسفورماتورها و بارها را جمع آوری و در اختیار PMU قرار میدهد. براساس این اطلاعات، مؤلفه مثبت ولتاژ و جریانها در لحظه زمانی اندازه گیری بطور دقیق در مقیاس میکروثانیه محاسبه شده و بدینوسیله زاویه فاز آنها استخراج میگردد.

GPS سیستمی است که از 24 ماهواره واقع در 6 مدار تشکیل شده که حدودا" در فاصله 10000 مایلی از سطح زمین قرار دارند. موقعیت صفحه هر یک از مدارها و موقعیت ماهواره ها در مدارها بگونه ای است که در هر لحظه و در هر نقطه از سطح زمین چهار ماهواره در دید می باشند و اغلب بیشتر از 6 ماهواره قابل رویت است. مکانیزم و عملکرد سیستم GPS بدین گونه است که به هریک از سیگنالهای اندازه گیری شده یک سیگنال زمان منتسب و همراه می گرداند. فرمت دقیق انتساب زمان براساس استاندارد IEEE , 1344 تعریف میشود.

اطلاعات فازوری مولفه مثبت کلیه پستهائی که به سیستم PMU مجهز می باشند همگی در یک سایت مرکزی مناسب جمع آوری شده و برای کاربردهای حفاظتی و کنترلی استفاده میگردند. درحقیقت جمع آوری و پردازش این اندازه گیریهای سنکرون مبنای یک فناوری جدید و نسبتا" قوی را برای مونیتورینگ، حفاظت و کنترل شبکه های قدرت فراهم می آورد.

نحوه ارسال و مخابره اندازه گیریهای زمانی سنکرون از کمیات شبکه به بخش متمرکزساز اطلاعات بسیار اساسی و حیاتی می باشد. فناوریهای مختلفی مانند سیستم باسیم، سیستم شبکه رادیوئی، میکروویو، تلفنهای عمومی، تلفنهای سلولی، سیستم دیجیتال بی سیم و ترکیبی از این فناوریها برای ارسال و مخابره اطلاعات اندازه گیری شده استفاده میگردد. فرمت فایلهای اطلاعات خروجی که توسط PMU ایجاد میشوند براساس استاندارد شماره     IEEE , 1344 تعریف شده اند. استاندارد کمک می نماید تا مطمئن شویم که کاربرهای آینده که میخواهند از کمیات فازوری اندازه گیری شده بطور سنکرون استفاده نمایند قادر خواهند بود که به اطلاعات فازوری تهیه شده توسط PMU سازندگان مختلف دسترسی پیدا نمایند.

PMU یا فناوری اندازه گیری سنکرون کمیات فازوری شبکه های قدرت فناوری نسبتا" جدیدی می باشد و بهمین دلیل گروههای تحقیقاتی زیادی در سطح دنیا درباره کاربردهای آن بشرح زیر فعالیت می نمایند. 

•  تخمین و نمایش دقیق حالت سیستم قدرت در فواصل زمانی معین امکان پذیر بوده که بدین ترتیب میتوان پدیده های دینامیکی سیستم را از یک محل مرکزی مشاهده نموده و عملیات کنترلی مناسب را اعمال نمود. سیستم اندازه گیری سنکرون فازوری، فناوری کاملا" جدیدی را برای تخمین حالت کل سیستم قدرت فراهم آورده است. با استفاده از فناوری جدید اکثر تاخیرهای ذاتی که در روشهای تخمین حالت موجود وجود دارند از بین رفته و شرکتهای برق قادر به تحلیل دینامیکی و استاتیکی حوادث شبکه در زمان حقیقی خواهند بود. 
•  بهبود توانائی تحلیل وضعیت سیستم پس از وقوع خطا، چرا که موقعیتهای لحظه ای دقیقی از رفتار سیستم را میتوان از طریق GPS  فراهم نمود. بعنوان مثال وضعیت کلیدها، توان عبوری در خطوط مهم، دامنه ولتاژ شینهای بحرانی، توان خروجی ژنراتورهای مهم و … همگی استفاده می شوند تا براساس آنها استراتژی کنترل و بهره برداری شبکه در مواقعی بحرانی، استخراج شود. 
• حفاظت پیشرفته بر اساس اندازه گیری سنکرون کمیات فازوری امکان پذیر خواهد بود. بعنوان مثال سیستم سنتی حفاظت خط مبتنی بر اندازه گیری کمیات دریک طرف خط برای تشخیص خطا می باشدو برای خطوط بحرانی با سنکرون نمودن اندازه گیریهای دوطرف خط توسط روشهای غیرمستقیم یک سیستم حفاظتی دیفرانسیل برای تشخیص خطا بوجود می آورند که از مطمئن ترین نوع حفاظت میباشد. درحالیکه در آینده سیستم PMU قادرخواهد بودکه سیستم حفاظت دیفرانسیل را بسادگی ایجاد نماید و بدین وسیله میزان خسارات وارده به سیستم قدرت بواسطه وقوع خطاها را کاهش دهد.

یک نمونه از کاربرد اندازه گیری فازوری کمیات برای اهداف حفاظتی در رله های تطبیقی out of step می باشد. با استفاده از اندازه گیری زاویه فاز نقاط مهم شبکه در زمان حقیقی و بکمک مفهوم پایداری گذرا میتوان رله های out of step بهبود یافته ائی طراحی نمود. آزمایشهای میدانی چنین رله هائی در شبکه های فلوریدا – جورجیا اجرا شده و نتایج امیدوار کننده ای را نشان داده است. همچنین مشابه چنین طرحی نیز در شرکت برق فرانسه (EDF) در دست اجرا می باشد. 

•  کنترلهای پیشرفته براساس فیدبک راه دورامکانپذیر بوده که عملکردسیستم رابهبود خواهد بخشید.

منبع : ABB Review 1/2001                                                   

 آدرس : www.ABB.com/abbreview