حفاظت ناحیه گسترده سیستم قدرت به منظور پیشگیری از فروپاشی ولتاژ به کمک پایش به هنگام ولتاژ و توان راکتیو

بقای یک سیستم قدرت در گرو داشتن عملکردی پایدار است. یکی از جنبه های پایداری، پایداری ولتاژ سیستم است که پرداختن به آن، حفاظت شبکه در مقابل صدمات جبران ناپذیر را یاری می دهد. سیستم های قدرت امروزی بسیار نزدیک به مرزهای پایداری خود مورد بهره برداری قرار می گیرند. چنین وضعیتی از بهره برداری به دلیل مشکلات اقتصادی و محدودیات زیست محیطی، گریز ناپذیراست. بنابراین، علیرغم مصرف روز افزون انرژی الکتریکی، امکان توسعه ی سیستم های تولید، انتقال و تحویل این انرژی چندان میسر نیست. این روند سیستم های قدرت را مستعد آسیب پذیری ساخته است. عناصر شبکه در مقابل انواع خرابی ها، خطاها و دیگر مواردی که کارکرد تجهیزات را مختل می کنند و یا هماهنگی بین اجزای سیستم قدرت را بر هم می زنند، توسط طرح های حفاظتی گوناگون محافظت می شوند. یکی از نگرانی هایی که به معضلی مهم در تداوم انرژی رسانی سیستم های قدرت تبدیل شده است، حفاظت این شبکه ها در برابر ناپایداری ولتاژ است. به خصوص این که در چند سال اخیر، عامل بسیاری از خاموشی های سراسری که گاهی صدمات جبران ناپذیری را بر شبکه تحمیل کرده اند، فروپاشی های جزئی و یا کلی ولتاژ گزارش شده است. شروع ناپایداری ولتاژ که معمولاًً به صورت کاهش بی رویه ی ولتاژ تثبیت شده ی شینه های سیستم است، می تواند هدایت کننده ی سیستم به سمت فروپاشی باشد. به عبارتی حفظ و کنترل ولتاژ تمام شینه های سیستم در محدوده ی مجاز عملکرد، به معنی حفاظت ولتاژ است. طرح های حفاظت ولتاژ به صورت واحد و گسترده قابل پیاده سازی هستند که البته هر یک مزایای خاص خود را دارند. به طور کلی، اصلی¬ترین عامل فروپاشی ولتاژ، کمبود توان راکتیو در سیستم است. بنابراین مناسب است که انواع طرح¬های حفاظتی مرتبط با این موضوع، علاوه بر ولتاژ قابلیت پایش توان راکتیو در سیستم را نیز داشته باشند. از طرفی، به دلیل ماهیت فراگیری که پدیده ی فروپاشی ولتاژ در بسیاری مواقع می تواند داشته باشد، به نظر می رسد ارائه ی راهکارهایی که توانایی حفاظت فراگیر در برابر این مسأله را داشته باشند، ضروری باشد. هدف این پایان نامه، پرداختن به موضوع جلوگیری از فروپاشی ولتاژ در شبکه های قدرت با استفاده از یک روش حفاظت ناحیه گسترده است. در این راستا ابتدا یک طرح بهینه سازی توزیع توان راکتیو در شبکه پیشنهاد شده تا عامل اصلی فروپاشی ولتاژ یعنی کمبود توان راکتیو در شبکه تا حد امکان جبران شود و پایداری ولتاژ حالت ماندگار شبکه بهبود یابد. سپس یک شاخص ارزیابی ترکیبی جدید ارائه خواهد شد که با پایش به هنگام از ولتاژ و توان راکتیو تولیدی در شبکه، به حفظ یکپارچگی شبکه به هنگام وقوع اختلال های سنگین کمک می کند. شاخص سریع پیشنهادی از حذف بار به عنوان ابزار اجرای این طرح حفاظتی کمک کرده و مستخرج از یک روش اندازه گیری با استفاده از واحدهای اندازه گیری فازوری و شبیه سازی های دینامیکی است. نتایج شبیه سازی روش پیشنهادی بر روی سه شبکه استاندارد 14، 39 و 118 شینه ieee بیانگر عملکرد بسیار مناسب آن نسبت به روش های نظیر می باشد.