ترجمه مقاله روش محاسبه انتشار و رزونانس (تشدید) هارمونیکی غیرمحلی در سیستم های انرژی الکتریکی

1. مقدمه

بر طبق بررسی های صورت گرفته، یکی از چالش های مربوط به اعوجاج هارمونیک، امکان رزونانس (تشدید) هارمونیکی در یک سیستم قدرت الکتریکی گسترده است. همچنین رزونانس ممکن است به تقویت اعوجاج با عواقب نامشخص منجر شود. لازم به ذکر است که یک سیستم قدرت الکتریکی صرفاً القایی با مسائلی که در بالا به آن اشاره شد، مواجه نمی باشد اما در عین حال، بانک های خازنی زیادی وجود دارند که برای اصلاح ضریب توان در سیستم قدرت به کار گرفته می شود. شایان ذکر است که، ترکیب بین اندوکتانس خطوط و ظرفیت بانک خازن، مبنایی برای رزونانس بالقوه محسوب می شود. نکته ای که در اینجا بایستی به آن اشاره شود این است که خازن ها منبع هارمونیک نبوده و صرفا می توانند پاسخ سیستم را تغییر داده و شرایط رزونانسی را ایجاد کنند که اعوجاج هارمونیک را در سایر نقاط سیستم به نحو موثری تقویت کند. همچنین، شرایط تشدید به ایجاد ولتاژ بالا در خازن ها وهمچنین خرابی بانک های خازن منجر می شود. به علاوه اینکه، کابل های زیرزمینی در واقع خازنی می باشند و انجام اقداماتی برای اتصال کابل ها به یک شبکه قدرت سربار القایی می تواند به ایجاد شرایط نامطلوب و ناپایداری هایی شبیه رزونانسی منجر شود.

در بخش II پخش بار هارمونیک توان خطی که برای محاسبه انتشار هارمونیک در سیستم قدرت به کار می رود، مورد بحث قرار می گیرد. در بخش III سیستم تست 14 باسهIEEE  با افزودن چندین بار غیرخطی در پورت‌های آن اصلاح می‌شود. همچنین از طریق محاسبات پخش بار هارمونیک توان خطی، انتشار هارمونیک در سیستم مورد محاسبه قرار می گیرد. بر طبق یافته های بدست آمده، انتشار هارمونیک در این سیستم غیر محلی می باشد.

III . شبیه سازی انتشار هارمونیک پخش بار

در مطالعه حاضر، مدل جریان هارمونیک را در متلب طراحی نموده و سپس برای ارزیابی و نمایش انتشار هارمونیک در شبکه سیستم های قدرت از سیستم 14 باسهIEEE  استفاده نمودیم. لازم به ذکر است که این سیستم با افزودن سه منبع هارمونیک در باس 3، باس 6 و باس 8 اصلاح می شود. در آغاز کار، پخش بار هارمونیک برای ارزیابی رزونانس و انتشار هارمونیک در این سیستم به کار می رود.

شکل 1. سیستم 14 باسهIEEE  

منابع هارمونیک به عنوان جبران ساز توان راکتیو استاتیکی (SVC) در نظر گرفته شده و به عنوان منابع جریان هارمونیک ایده آل مدل سازی می شوند. همچنین از طریق اصل برهم نهی، هر مرتبه هارمونیک به عنوان منبع جداگانه هارمونیک محسوب می شود. لازم به ذکر است که مطالعه هر مرتبه هارمونیک به صورت مجزا تصویر آشکاری را در این خصوص ارائه می دهد که کدام مرتبه هارمونیک در سیستم به رزونانس منجر می شود.

A. موردI

یک بار غیر خطی به باس شماره 3 متصل شده و به عنوان یک منبع جریان ایده آل با فرکانس برابر با فرکانس هارمونیک مورد نظر مدل سازی می شود. دامنه منبع جریان برابر با حداکثر دامنه جریان هارمونیک در جبران ساز توان راکتیو استاتیکی (SVC) می باشد. لازم به ذکر است که با تغییر فرکانس منبع جریان می‌توان انتشار سیستم را تحت مرتبه‌های مختلف هارمونیک به نحو موثری مورد مطالعه و بررسی قرار داد.

B. مورد II

در این بخش، محل منبع هارمونیک را تغییر داده و با استفاده از مدل جریان هارمونیک برای مطالعه انتشار هر نظم هارمونیک در سیستم به باس شماره 6 متصل می نماییم.

ابتدا همانطور که در جدول III ذکر شده است، ولتاژ در هر باس را برای هر مرتبه هارمونیک محاسبه می نماییم. همچنین با توجه به اینکه منبع هارمونیک به باس شماره 6 متصل است، ولتاژ هارمونیک در باس 8 بزرگتر از ولتاژ هارمونیک در باس  شماره 6 در هارمونیک 5 است.

در مرحله دوم با توجه به ولتاژ معمولی که در شکل 4 نمایش داده شده است، درصد ولتاژ هارمونیک را مورد محاسبه قرار می دهیم. یافته های بدست آمده از بررسی شکل 4 و جدول III حاکی از آن است که بزرگترین دامنه ولتاژ در باس شماره 6 در مرتبه هفتم هارمونیک رخ می دهد. حتی دامنه منبع جریان رخ می دهد که اثر بار غیر خطی را شبیه سازی می کند، کمتر از دامنه آن در مرتبه 5 است، همچنین همانطور که در شکل 5  نمایش داده شده است، بزرگترین اثر دور در باس شماره 8 در پاسخ به هارمونیک 5 پدیدار می شود.

جدولIII . انتشار هارمونیک در سیستم 14 باسه هنگامیکه بار غیر خطی به باس شماره 6 متصل می شود

شکل 4. درصد ولتاژ هارمونیک به ولتاژ نرمال در مورد II

شکل 5. انتشار هارمونیک پنجم در مورد II