ترجمه مقاله ارزیابی پیوسته و ساده سطوح فلیکر شبکه انتقال ناشی از منابع مختلف

ارزیابی پیوسته و ساده سطوح فلیکر شبکه انتقال ناشی از منابع مختلف

بر طبق بررسی های صورت گرفته، از آنجائیکه سطوح فلیکر چارچوب کلی از انتشار فلیکر در شبکه را در اختیار قرار داده و همچنین امکان ارزیابی فلیکر را پس از تغییرات شبکه یا پس از اتصال منابع فلیکر اضافی فراهم نموده و مبنای اقدامات و تدابیر لازم جهت کاهش فلیکر را نیز میسر می سازند، از اینرو می توان اینگونه عنوان کرد که، سطوح فلیکر در تمام گره‌های شبکه غالبا ضروری هستند. یافته های بدست آمده حاکی از آن است که، از طریق سیستم‌های نظارت بر کیفیت توان بلادرنگ، TSOها می توانند سطوح فلیکر را در زمان واقعی و صرفا در گره‌هایی که در آنها اقدامات، تدابیر و اندازه گیری های لازم جهت کاهش فلیکر صورت گرفته است را به نحو موثری مشخص کنند. همچنین لازم به ذکر است که، شبیه‌سازی انتشار فلیکر می‌تواند سطوح فلیکر را در سایر بخش های سیستم پیش بینی کرده و مبنایی را نیز برای تنظیم شبکه از لحاظ فلیکر ارائه دهد. همچنین مقالات مختلف از طریق اندازه گیری [2] - [7] یا شبیه سازی انتشار فلیکر [5]- [10]، اقدامات و تلاش هایی را جهت تعیین سطوح فلیکر انجام داده اند.

بر طبق یافته های بدست آمده، به منظور محاسبه ضرایب انتقال فلیکر و سطوح فلیکر در شبکه‌های مش، روش‌های انتشار فلیکر وابسته به زمان و ثابت مورد استفاده قرار می گیرند[6]، [8]. نکته ای که در اینجا بایستی عنوان نمود این است که موارد فوق الذکر، ضرایب انتقال "افقی" بوده و به انتشار فلیکر ولتاژ در همان سطح ولتاژ HV وابسته هستند و در مطالعه حاضر نیز مورد تحلیل و بررسی قرار می گیرند. از طرف دیگر، ضرائب انتقال "عمودی" به انتشار از HV تا سطوح MV و LV مربوط می شوند. همچنین روش‌های ثابت [6]، عملی هستند، اما صرفا هنگامیکه یک منبع فلیکر در حال کار باشد، این روش‌های ثابت برای تعیین سطح فلیکر از یک منبع قابل استفاده می باشند. همچنین لازم به ذکر است که، شبیه‌سازی فلیکر دامنه زمانی مستلزم یک مدل وابسته به زمان شبکه و تمام اجزای آن از قبیل یک مدل فلیکرمتر می باشد. همچنین لازم به ذکر است که، این شبیه سازی ها غالبا مستلزم مدل سازی دقیق کوره های قوس الکتریکی، تنظیم کننده های ولتاژ و بارهای موتور می باشد. نکته دیگری که در اینجا بایستی به آن اشاره نمود این است که، این شبیه‌سازی ها غالبا مستلزم صرف زمان بوده و دشوار هستند، اما هنگامیکه نیاز به تحلیل دقیق‌تر فلیکر باشد، از مزایای قابل توجهی برخوردار هستند. از اینرو، غالبا از تحلیل مستقل از زمان و یا تحلیل ثابت استفاده می شود. همچنین یافته های بدست آمده از مطالعات پیشین در زمینه ضرایب انتقال فلیکر حاکی از آن است که روش مبتنی بر اتصال کوتاه، نتایج دقیقی را در اختیار قرار می دهد [6]، [8].

ضریب انتقال فلیکر از شبکه های HV  تا MV معمولا بین 1 تا 0.8 می باشد.

III. محاسبه سطوح فلیکر در شبکه

محاسبه انتشار فلیکر در یک شبکه، مستلزم به دست آوردن ضرایب انتقال فلیکر بین دو گره شبکه دلخواه می باشد.

A. محاسبه ضرایب انتقال فلیکر در شبکه های مش

فلیکر در واقع به دلیل نوسانات مقادیر rms ولتاژ تغذیه Δ|V|  ایجاد می شود. ضریب انتقال ولتاژ TV_i-j به عنوان نسبت تغییرات ولتاژ نسبی بین دو گره، ""i و ضریب انتقال فلیکر TF_i-j به عنوان نسبت مقادیر P_st یا P_lt به صورت زیر تعریف می شود:

 

هر دو عبارت (1) و (2) برای یک منبع اخلال گر، صحیح و موثر هستند. بر اساس بررسی های متعددی صورت گرفته بر روی سیستم ها، در زمان رویارویی با بارهای معادل در شبکه HV، می توان اینگونه فرض نمود که بارهای معادل، مستقل از فرکانس بوده و هر دو عبارت (1) و (2) برابر هستند. از اینرو عبارت زیر برقرار است:

 

بر طبق بررسی های صورت گرفته، ضرایب انتقال فلیکر به توپولوژی شبکه، تعداد ژنراتورهای متصل به شبکه و به درجه کمتر بارگذاری سیستم بستگی دارد. همچنین، قدرت اتصال کوتاه بالاتر به بروز تغییرات ولتاژ نسبی کمتر و در نتیجه فلیکر کمتر منجر می شود. همچنین فلیکر در زمان انتشار به بخش‌هایی از شبکه که دارای قدرت اتصال کوتاه بالاتری است، تضعیف می‌شود. همچنیت سطح تضعیف بستگی به امپدانس های شبکه دارد. همچنین در مورد انتقال از طریق ترانسفورماتور از HV تا شبکه های MV و LV، فلیکر می تواند تا حدودی بدون تغییر باقی بماند.

شکل 2: سیستم انتقال تحت مطالعه

شکل 2 در حدود KV400، KV220 اسلوونی و بخشی از شبکه انتقال KV110 را نشان می دهد که در آن طی یک دوره زمانی یک هفته ای، اندازه گیری های فلیکر همزمان مطابق با [21]، [22] صورت گرفته است.

همچنین اندازه‌گیری‌ها در نقاط اتصال KV110 هر سه کارخانه فولاد با کوره‌های قوس الکتریکی با توجه به مکان‌های نشان داده شده در شکل 2 صورت گرفته است.

بزرگترین کوره قوس الکتریکی، MVA 90 است که به عنوان " کوره 1" مشخص می شود. درجه بندی دو کوره دیگر MVA36 است. لازم به ذکر است که، کوره 2 به یک گره با توان اتصال کوتاه نسبتاً بالا متصل بوده و نسبت به کارخانه دیگر به بروز مسائل کمتری در زمینه کیفیت توان منجر می شود.

 .V مدل شبیه سازی

در DIgSILENT PowerFactory®، یک مدل شبیه‌سازی کل شبکه انتقال HV اسلوونی مدل‌سازی شده است.  همچنین TSO در دوره زمانی مورد مطالعه، توپولوژی شبکه و تغییرات توپولوژی را نیز در اختیار قرار داد که در مدل شبیه سازی نیز مدنظر قرار داده شده است.

همچنین ژنراتورها در شبکه با راکتانس گذرا که بهترین انتخاب برای مطالعات فلیکر است، مدل‌سازی شدند [24]. تولید P و Q از واحدهای مجزا که به صورت روزانه مورد اندازه گیری قرار می گیرند، اطلاعاتی را در خصوص وضعیت اتصال آنها در بازه های زمانی مختلف در اختیار قرار می دهد. لازم به ذکر است که، اکثر ژنراتورها در شبکه از طریق تنظیم توان راکتیو ثابت و بدون کنترل ولتاژ کار می کنند که به این معناست که نوسانات ولتاژ و در نتیجه سطوح فلیکر تحت تاثیر عملکرد تنظیم اتوماتیک ولتاژ ژنراتورها واقع نشده اند.

A. محاسبه ضرایب انتقال فلیکر

روش اتصال کوتاه به دستیابی به ضرایب انتقال شبکه فلیکر (TF) بین هر سه کوره و سایر گره‌های سیستم منجر شد. برای تائید اعتبار ضرایب حاصل، این ضرایب ابتدا هنگامیکه تنها یکی از کوره‌ها در حال کار بوده اند، با اندازه‌گیری‌های P_st فلیکر در فواصل اندازه‌گیری مورد مقایسه قرار گرفتند. همچنین این امر باعث از بین رفتن تأثیر دو کوره دیگر می شود. بر طبق بررسی های صورت گرفته، مقایسه بر مبنای سطوح P_st (که برای دوره‌های زمانی کوتاه‌تر محاسبه می‌شوند) و نه P_lt بوده است و از اینرو ماهیت آنی فلیکر را با جزئیات دقیقتر نشان می‌دهد. در شکل 4، ضرایب انتقال TF حاصل از اندازه گیری ها و ضرایب محاسبه شده از مدل شبیه سازی هنگامیکه تنها کوره 3 در حال کار بوده است، مورد مقایسه قرار گرفته اند. شش گره از 23 گره در شکل 4 نیز در شکل 2 نمایش داده شده اند. لازم به ذکر است که سطوح P_st بالاتر، از گره های نزدیکتر به کوره حاصل می شوند. برخی از اوقات، انحرافات TF معناداری نیز مشاهده می شود. نتایج به دست آمده از تحلیل های صورت گرفته حاکی از آن است که انحرافات TF ناشی از بروز اشتباهات در زمان اندازه گیری فلیکر (غالبا مهر زمانی اشتباه) می باشد.

ضرایب انتقال شبکه فلیکر TF بین دو گره انتخابی و هر سه کوره در جدول I نشان داده شده است. همانطور که مشاهده می شود، کوره 2 از لحاظ الکتریکی به گره 4 نزدیک بوده و بنابراین دارای مقدار TF بزرگتری است. با این وجود، در گره 4 به دلیل انتشار فلیکر از طریق خطوط KV110 کیلوولت یا کمتر از طریق ترانسفورماتور  KV400/110، کوره 1 از تأثیر قابل ملاحظه ای برخوردار می باشد. گره 10 غالبا تحت تأثیر فلیکر کوره های 2 و 3 می باشد، اما تاثیرکوره 1 کمتر است.

شکل 4: ضرایب انتقال فلیکر حاصل از اندازه گیری ها و مدل شبیه سازی هنگامیکه تنها کوره 3 در حال کار است

جدول I . ضرایب انتقال شبکه فلیکر