تماس و مشورت با مدرس دوره : 09120821418

چکیده

با توجه به گسترش روزافزون مصرف کننده ها و نیاز بیشتر به تولید برق، روز به روز نیاز به استفاده از تولیدات پراکنده پراکنده بیشتر احساس می شود. در سال های اخیر به دلیل هزینه‌ی کم تولید انرژی، بازده‌ی بالا، کاهش تلفات و همچنین بهبود کیفیت توان و قابلیت اطمینان شبکه، آلودگی بسیار کم محیطی، توجه زیادی به استفاده از تولیدات پراکنده شده است. اما استفاده از این منابع باعث ایجاد مشکلاتی در شبکه می شود. حضور جریان های تولیدات پراکنده در شبکه های توزیع، باعث از دست رفتن ساختار شعاعی شبکه و همچنین عدم هماهنگی در تجهیزات حفاظتی مانند فیوزها می شود. این امر باعث بروز مشکلاتی در تجهیزات حفاظتی مانند قطع نا‌خواسته و عدم عملکرد فیوزها (عملکرد نادرست فیوزها)، می شود. مهمترین مانع در جهت پیشرفت و استفاده‌ی بیشتر از تولیدات پراکنده همین مشکلات حفاظتی است. شبکه های توزیع معمولا ساختار حفاظتی ساده ای دارند که با تجهیزاتی مانند فیوز، ریکلوزرها و رله های جریان زیاد اجرا می شوند. بسته به نوع، مکان و میزان تولید تولیدات پراکنده، شدت حفاظت نیز تغییر می کند. شبکه های توزیع اغلب شعاعی می باشند ولی با حضور تولیدات پراکنده، این خاصیت شبکه ها از دست می رود و همین امر باعث از دست رفتن هماهنگی در تجهیزات حفاظتی می شود.بنابراین، برای رفع این مشکل لازم است تا یک طرح منسجم برای حفاظت شبکه های توزیع با منابع تولید پراکنده ارائه شود. در این پایان‌نامه، دو روش جدید برای حفاظت شبکه های توزیع با حضور تولید پراکنده ارائه شده است. روش اول، نشان می دهد که با افزودن یک رله ی اضافه جریان برای هر تولید پراکنده، حفاظت شبکه بهبود یافته و قابلیت اطمینان شبکه افزایش می یابد. روش دوم نشان می‌دهد که با استفاده از حفاظت وفقی می توان مشکل شبکه های توزیع با یک منبع تولید پراکنده را حل کرد. همچنین طرح‌های ذکر شده، بر یک شبکه ی توزیع نمونه با استفاده از نرم افزار DIgSILENT پیاده سازی شده است.


مقدمه

در سال های اخیر و با افزایش تقاضا برای مصرف و افزایش قیمت نفت و گاز طبیعـی، اسـتفاده از تولیـدات پراکنده تجدید پذیر (DG) به عنوان یک منبع جایگزین برای تغذیهی بارها گسترش یافته است. اتصال تولیـد پراکنده به شبکهی توزیع دارای مزایای فراوانی می باشد. اما حضور این منابع سبب می شـود کـه شـبکه هـای توزیع ماهیت شعاعی خود را از دست بدهند و به واسطهی آن و تغییر سطوح جریان های اتصال کوتاه در نقـاط مختلف، مشکلاتی در هماهنگی ادوات حفاظتی به وجود خواهد آمد. اتصال DG علیرغم داشتن مزایای فراوان، تأثیرات نامطلوبی را نیز به دنبال خواهد داشت که می توان بـه تـداخل در سیسـتم هـای حفـاظتی، مشـکلات کنترل و نوسان ولتاژ، کاهش کیفیت توان برای عدهای از مصرف کنندگان و ایجاد یک جزیره، اشاره کرد.

حفاظت یکی از مهمترین مسائل سیستم های قدرت می باشد که در اینجا مـا اثـر تولیـد پراکنـده بـر روی حفاظت و بروز مشکلات احتمالی را مورد بررسی قرار خواهیم داد. در حضور تولید پراکنده، جریان های اتصـال کوتاه بخش های مختلف شبکه تغییر خواهد کرد و ماهیت شعاعی شبکه نیز با حضور DG از بین می رود. این عوامل سبب می شود که هماهنگی حفاظتی شبکه در برخی حالات و خطاها بهم بخورد و با مشکلات حفاظتی از جمله قطع اشتباه فیدر، قطع اشتباه واحد تولیدی، کور شدن حفاظت، جزیره ای شدن ناخواسته، جلـوگیری از بازبست اتوماتیک، بازبست غیرسنکرون و … مواجه شویم. بروز این مشکلات با حضور DG سبب می شود تـا ضرورت بررسی هماهنگی ادوات حفاظتی با حضور تولید پراکنـده، بـیش از پـیش احسـاس شـود. ظهـور ایـن مشکلات به مکان DG، نوع و اندازهی آن بستگی دارد که در این جا نیز محـور بحـث، بررسـی تـأثیرات تولیـد پراکنده روی حفاظت شبکه به ازای خطا در مکان های مختلف و با توجه به مکان و اندازههای مختلف DG می باشد. مقالات بسیاری تأثیر DG روی هماهنگی حفاظتی شبکه را مورد بررسی قرار داده اند که در ادامه به آنها اشاره خواهد شد.


در مرجع [1] با استفاده از محدودکنندهی جریان خطا1 ، هماهنگی بین رله های جریـان زیـاد حفـظ مـی شود به این نحو که به هنگام بروز خطا، جریان تزریقی توسط تولیدات پراکنده در سطح از پیش تعیین شده ای محدود می شود تا هماهنگی حفاظتی بین رله های جریان زیاد حفظ شـود. مرجـع [2] بیـان مـیکنـد کـه بـا استفاده از تئوری گراف به تنظیم و هماهنگی رله ها پرداخته شده است. در این مقاله با استفاده از تئوری گراف و دیاگرام وابستگی، رله ها هماهنگ شده و تعداد رله های جهت دار حداقل می شـود. همچنـین بـا اسـتفاده از الگوریتمی جدید به هماهنگی حفاظتی بهینهی یک شبکهی توزیع حلقوی با حضور DG پرداخته شـده اسـت .[3] در این مقاله با استفاده از محدودکننده های جریان خطا، از عدم هماهنگی این رله ها در شبکه جلـوگیری می شود. با تعریف شاخص های ارزیابی حفاظتی، نوع و امپدانس بهینه مـیتـوان بـه حـداقل سـازی هزینـهی محدودسازی، پرداخت .[4] همچنین در ایـن مقالـه مقایسـه ای میـان سـه نـوع محدودکننـدهی ابـر رسـانای مقاومتی، القایی و ترکیبی صورت گرفته است. در این مقاله نیز سهم جریان خطای ناشی از DG بـا اسـتفاده از محدودکنندهی جریان، کنترل شده است. با استفاده از ترکیب شاخص هـای قابلیـت اطمینـان، مـیتـوان تـابع هدفی تعریف کرد که با استفاده از این تابع، مکان بهینهی ادوات حفاظتی از دید مشتری هـا و از منظـر انـرژی مصرف نشدهی سیستم به دست آورد.[5] در الگوریتم ارائه شده در این مقاله پس از جایـابی بهینـهی کلیـدها، تعداد ادوات حفاظتی با توجه به سود حداکثر سیستم و مینیمم هزینه های سرمایه گذاری شبکه، با اسـتفاده از الگوریتم ژنتیک محاسبه می شود. در سال 1389 الگوریتمی ارائه شد که در آن بـا انـدازه گیـری مؤلفـه هـای منفی جریانی که در اثر رخداد خطا در شبکه جاری می شود و ناحیه بندی و شماره گذاری اجزای شبکه مـی-توان به تعیین مکان رخداد و رفع خطا پرداخت.[6] از معایب این طرح، عدم پوشش خطاهای سـه فـاز متقـارن است. مرجع [7] به هماهنگی رله های جهت دار با توجه به نوع ژنراتورهای تولید پراکنده، میپردازد. بر اساس مؤلفهی مثبت جریان خطا در شبکه های توزیع دارای DG، هماهنگی رله های جهت دار انجام مـی شـود .[8] در این مقاله بر اساس اختلاف فاز مؤلفهی مثبت جریان در یک دورهی تناوب، قبل و بعد از خطـا، مکـان خطـا مشخص شده و رله ها عمل می کنند. با استفاده از الگوریتم ژنتیک، بهترین مکان برای اتصال تولیدات پراکنده، با کمترین مشکل حفاظتی، مشخص می شود.[9] با استفاده از یک محدودکنندهی جریـان، از عـدم همـاهنگی رله ها جلوگیری می شود. این مقاله عنوان می کند که با افزایش ظرفیت محدودکننده، مقدار زمان همـاهنگی به مقدار ایده آل خود نزدیک می شود .[10] الگوریتمی برای شبکه های توزیع کـه دارای تولیـدات پراکنـدهی زیادی می باشند، ارائه شده است. در این الگوریتم هماهنگی رله ها طوری انجام می شود کـه کمتـرین خطـای دید برای رله ها صورت گیرد. این الگوریتم با استفاده از شبکه عصبی پیـاده سـازی شـده اسـت.[11] در سـال 2008 الگوریتمی ارائه شد که تا حدودی قادر به حفاظت شبکه های توزیع دارای تولید پراکنده مـی باشـد. در این الگوریتم شبکه به ناحیه هایی تقسیم می شود که هر یک قادر به عملکـرد بـه صـورت ناحیـهی مجـزا مـی باشند. این روش نقاط ضعفی نیز دارد. به عنوان مثال قادر به تشخیص خطاهایی کـه دارای امپـدانس بـالا مـی باشند، نیست. از معایب دیگر آن این است که در صورت اتصال واحدهای زیاد تولید پراکنده بـه شـبکه، تعـداد نواحی حفاظتی زیاد شده و جهت جداسازی این نواحی حفاظتی نیاز به کلیدهای زیادی می باشـد، کـه از نظـر اقتصادی به صرفه نیست.[12] کارهای زیادی مشابه این نیز انجام شده است، به عنـوان مثـال در مرجـع [13] الگوریتم ارائه داده شده، شبکه را به زون هایی که قابلیت عملکرد به صورت جداگانه را دارند، تقسیم مـی کنـد. سپس به وسیلهی یک رلهی کامپیوتری و با مقایسهی جریان اندازه گیـری شـده و جریـان محاسـبه شـده بـه صورت خط خاموش1، مکان دقیق خطا مشخص می شود. از محاسن این شبکه مـی تـوان بـه عملکـرد درسـت بازبست و هماهنگی با فیوزها اشاره کرد. میتوان با استفاده از رفتار حالت گذرای شبکه، رله های جریان زیاد را هماهنگ کرد. در این مقاله از الگوریتم ژنتیک بهره گرفته شده و برای شبیه سازی رله ها، به جـای اسـتفاده از منحنی، رفتار دینامیکی آن ها در نظر گرفته شـده اسـت.[14] در مرجـع [15]، مشـابه مراجـع [10 ,3 ,1] از محدودکنندهی جریان استفاده شده است. در این مرجع با توجه به مکان قرارگیری DG ها از SFCL اسـتفاده شده تا به هنگام وقوع خطا، جریان ناشی از DG محدود شود و هماهنگی رله ها از دست نرود. در این جا مکان محدودکننده ها طوری انتخاب می شود که کمترین تأخیر برای بازبست هـا ایجـاد شـود. روشـی جدیـد بـرای هماهنگ کردن رله ها، برای شبکه های توزیع دارای DG، ارائه شده است. در این روش از الگوریتم ردیـابی بـه عقب2 استفاده شده است، به این نحو که بر اساس جهت جریان، مکان خطا در سمت بالا دست یا پایین دسـت مشخص می شود و به این روش مسیر جریان هایی که به DG ختم می شوند، مشخص می شود. پس از تعیین خطی که در آن خطا رخ داده است، تمام مسیرهای پایین دستی که به DG خـتم مـی شـود مشـخص شـده و دستور جداسازی خط صادر می شود .[16] از معایب این طرح می توان به پیچیدگی و هزینه بر بودن آن اشاره کرد. مرجع [17] الگوریتمی ارائه می دهد که در آن شبکه به نواحی تقسیم می شود که در صـورت جزیـره ای شدن، قادر به عملکرد به صورت مجزا باشند. همچنین شرایطی فراهم می کند تا بازبست ها به صورت سنکرون اتفاق بیفتد. این جزیره ها به نحوی انتخاب می شوند که در هر زمانی قابلیت اتصال به شبکه را داشته باشـند و اصطلاحا سنکرونیسم خود را از دست ندهند. این طرح باعث پیچیدگی در طراحی و اجـرای سیسـتم حفـاظتی می شود که از معایب این طرح می باشد.میتوان ماکزیمم ظرفیت تولید پراکندهی قابل اتصال به شبکه بدون از دست رفتن هماهنگی بین رله ها را، تعیین کرد .[18] بزرگترین عیب این طرح ایـن اسـت کـه، در ایـن طـرح مشکل حفاظتی بزرگی وجود دارد و مشکل از دست رفتن ساختار شعاعی شبکه برطرف نمی شود. مرجع [19] عنوان می کند که با حضور DG ها در شبکهی توزیع، باید ناحیه بندی حفـاظتی شـبکه را کـاملا تغییـر داد و اصطلاحا آن را بازآرایی شبکه می نامد. در این مقاله، پنج نوع ناحیه مختلف معرفی مـی شـود و بـر اسـاس آن نواحی شبکه تعیین می شود. در صورت بروز خطا در شبکه، ابتدا ناحیهی خطـا مشـخص شـده و بسـته بـه آن ناحیه، فرمان جداسازی آن ناحیه صادر می شود. در برخی از مراجع به جایابی بهینهی کلیدها (CB)، پرداختـه شده است.[20] در این مقاله برای دستیابی به بهترین و بهینه ترین طرح، از آنالیز ریسک استفاده شده است. با تغییر منحنی عملکرد رله ها، سیستم حفاظتی شبکه را میتوان اصلاح کرد .[21] این مقاله عنوان می کند کـه در صورت تغییر شرایط شبکه (مانند اتصال DG یا جزیـره ای شـدن یـا از دسـت دادن واحـدها)، مشخصـهی عملکرد رله نیز متناسب با آن شرایط تغییر کند. برای تغییر مشخصه فقط باید شـرایط محلـی شـبکه در نظـر گرفته شود. از مزایای این طرح می توان به ساده بودن آن اشاره کـرد. در مرجـع [22] شاخصـی بـه نـام PMIتعریف شده است و با استفاده از آن می توان به عدم هماهنگی رله ها پی برد به این صورت که، در صورتی کـه

PMI نزدیک به یک شود هماهنگی رله ها کم شده و در صورت برابری با یک، این همـاهنگی از بـین مـی رود. در صورتی که این شاخص برابر صفر باشد، شبکه بالاترین سـطح حفاظـت را خواهـد داشـت. همچنـین از ایـن شاخص می توان برای تعیین ماکزیمم ظرفیت تولید پراکندهی قابل نصب در شبکه استفاده کرد. ایـن طـرح تـا حدودی کارامد است و بزرگترین ایراد شبکه های توزیع با حضور تولیدات پراکنده (دو سو تغذیه شدن)، را حل نمی کند. نوع باری که در شبکه وجـود دارد بـر مکـان و ظرفیـت اتصـال DG تـأثیر مـی گـذارد.[23] اسـاس الگوریتم ارائه شده در این مقاله بر پایهی بهینه سازی یک تابع چند هدفه می باشد که برای بهینه سازی آن از الگوریتم PSO استفاده شده است. در این تابع عواملی مانند سطح جریان اتصال کوتاه، پروفیل ولتاژ، بـار خـط، توان اکتیو و راکتیو تلف شده، در نظر گرفته شده است. در صورت ورود تولیدات پراکنده بـه شـبکه، همـاهنگی فیوز-بازبست در شبکه به هم می خورد. راه حلی که در این مقاله پیشنهاد می شود، اسـتفاده از بازبسـت چنـد هدفهی میکرو پروسسوری است که قابلیت مخابره را داشته باشد.[24] حضور تولیـدات پراکنـده در شـبکه، بـر هماهنگی فیوز- بازبست، تأثیر میگذارد.[25] در این مقاله با دسته بندی انواع حالت های خطـا، حالـت هـایی که در آن هماهنگی فیوز- بازبست از بین می رود را تعیین کرده و برای حل این مشـکل، دو راه حـل پیشـنهاد می کند. یکی از این راه حلها تغییر مکان DG و دیگری تغییر در تنظیمات بازبسـت مـی باشـد، کـه بسـته بـه حالت رخ داده یکی از این دو راه حل استفاده می شود.


1 فصل اول معرفی و تاریخچه    1

-1 -1 مقدمه    2

-2 -1 طرح مسئله    6

-3 -1 نمای کلی پایان نامه    6

2 فصل دوم شبکه های توزیع و تولیدات پراکنده    8

-1 -2 مقدمه    9

-2 -2 اهداف استفاده از تولیدات پراکنده    10

-3 -2 معایب استفاده از تولیدات پراکنده    11

-4 -2 معرفی انواع تولید پراکنده    11

-1 -4 -2 ماشین حرارتی داخلی 12    (ICE)

-2 -4 -2 توربین احتراقی یا گازی 12    (CT)

-3 -4 -2 میکروتوربین    13

-4 -4 -2 پیل سوختی    14

-5 -4 -2 توربین بادی    15

-6 -4 -2 فتو ولتائیک    16

-7 -4 -2 انرژی گرمایی خورشیدی    16

-8 -4 -2 زمین گرمایی    17

-5 -2 اتصال منابع تولید پراکنده به شبکه    17

-1 -5 -2 منبع تولید پراکنده مستقل از شبکه برق باشد    17

-2 -5 -2 سیستم DG متصل به شبکه سراسری برق باشد    17

-6 -2 مدلهای منابع تولید پراکنده در شبکه های توزیع    17

-1 -6 -2 ژنراتور آسنکرون    18

-2 -6 -2 ژنراتور سنکرون    18

3 -6 مبدل الکترونیک قدرت .19

-7 -2 قوانین اتصال .19

-8 -2 شبکه توزیع 20

-2-1 -8 پستهای توزیع 22

-2-2 -8 فیدرهای شعاعی .23

3 فصل سوم حفاظت شبکه های توزیع 25

-1 -3 مقدمه .26

-2 -3 وظیفه سیستم حفاظت .26

-3 -3 خطاهای سیستم قدرت و عوامل خطا 27

-4 -3 نواحی حفاظت (زون ها) 30

3- 5- حفاظت اصلی و پشتیبان 31

-6 -3 تجهیزات حفاظتی .32

-1 -6 -3 ترانس جریان و ترانس ولتاژ .32

-2 -6 -3 فیوز 34

-3 -6 -3 بریکرها و سکسیونرها .39

-4 -6 -3 ریکلوزر 43

-5 -6 -3 رله های جریان زیاد .44

-6 -6 -3 محدود کننده های جریان 51

4 فصل چهارم تأثیر حضور تولید پراکنده بر ادوات حفاظتی 54

-1 -4 مقدمه .55

-2 -4 اهداف و روشهای تعیین مکان بهینه تولیدات پراکنده 55

-3 -4 تغییر سطح اتصال کوتاه 57

-4 -4 تأثیر تولیدات پراکنده بر فیدرها .59

-5 -4 قطع اشتباه فیدرها 61

-6 -4 جزیره ای شدن ناخواسته .62

-7 -4 تأثیر حضور DG بر بازبست اتوماتیک 63

-8 -4 تأثیر حضور DG بر هماهنگی ادوات حفاظتی    63

4- 8- 1- هماهنگی فیوز- فیوز    63

-2 -8 -4 هماهنگی بازبست- فیوز    66

-3 -8 -4 هماهنگی رله-رله    68

فصل پنجم    71

5 روشی جدید برای رفع مشکﻻت حفاظتی شبکه های توزیع با حضور تولید پراکنده    71

-1 -5 مقدمه    72

-2 -5 هماهنگی تجهیزات حفاظتی    72

-3 -5 تأثیر تولید پراکنده بر هماهنگی رله ها    72

-4 -5 روش پیشنهادی    75

-5 -5 نتایج شبیه سازی    79

-6 -5 نتیجه گیری    84

6 فصل ششم    86

-1 -6 مقدمه    87

-2 -6 روش ارائه شده    . 87

-3 -6 نتایج شبیه سازی    89

-4 -6 نتیجه گیری    90

7 فصل هفتم    91

نتیجهگیری و پیشنهادات    . 91

-1 -7 نتیجه گیری    92

-2 -7 ارائه پیشنهادات برای کارهای آتی    92

————————————————————————————————————————————–

شما میتوانید تنها با یک کلید به راحتی فایل مورد نظر را دریافت کنید. 🙂

پایان نامه های موجود در سایت فقط در صورت دریافت پکیج آموزش دیگساینلت قابل دریافت است.
برای دریافت این پایان نامه و تمامی پایان نامه های سایت، پکیج آموزش دیگساینلت را خریداری بفرمایید. پس از خریداری پکیج آموزشی لینک دانلود پایان نامه ها فعال خواهد شد.
شماره های تماس :
05142241253
09120821418

دریافت پکیج آموزش

————————————————————————————————————————————–