فناوری شبیه سازی و تحلیل سیستم های قدرت

فناوری شبیه سازی و تحلیل سیستم های قدرت

سیستم های قدرت با سطح ولتاژ 1000 kv بالاترین سطح ولتاژ بکاررفته برای انتقال قدرت توسط خطوط انتقال هوایی طویل می باشند. در این سیستم ها، ترانسپوزه نمودن هادیهای خطوط 1000 kv بواسطه مشکلات عایقی امکان پذیر نبوده و لذا این خطوط از نظر ساختاری نامتقارن می باشند. بنابراین برای تحلیل رفتار نامتقارن این خطوط برخلاف خطوط ترانسپوزه شده و متقارن نمی توان از ابزار مولفه های متقارن استفاده نمود. همچنین چون عدم تقارن ولتاژ و جریانی که در این خطوط ایجاد می شود منشاء گرمایش ژنراتورها و ترانسفورماتورها می گردد، بنابراین یافتن راه حلهائی برای متعادل نمودن عملکرد این خطوط ضروری و لازم می باشد.

از طرفی دیگر چون عدم تعادل اینگونه خطوط طویل با حجم بسیار بالای توان می تواند بر عملکرد کل سیستم قدرت تأثیر سوء داشته باشد لذا مطالعه و بررسی آنها ضروری است.

اکثر برنامه هاو نرم افزارهای موجود برای تحلیل سیستمهای قدرت مبتنی بر فرض متقارن بودن مشخصات سه فاز خطوط و شرایط بارگذاری آنها می باشد. بنابراین علیرغم اینکه می توانند شرایط کاری نامتقارن مانند اتصال کوتاه و پایداری گذرا را تحلیل نمایند، اما با شرط تقارن ساختاری خطوط و شبکه می باشد.

برنامه EMTP علیرغم اینکه برای تحلیل شرایط ولتاژ و جریان در خطوط نامتقارن استفاده می شود اما دارای نارسائی های زیر می باشد.

1-       مقادیر ولتاژهای داخلی ژنراتورها می باید داده شود که ضرورتا"باید از برنامه دیگری محاسبه شوند.

2-       برای محاسبه دقیق جریان مؤلفه منفی ژنراتورها استفاده از امپدانس مؤلفه منفی آنها امکان پذیر نمی باشد.

3-       حجم بسیاری از اطلاعات ورودی و نتایج خروجی وجود خواهد داشت که استفاده از آن را برای تحلیل شبکه های بزرگ نامناسب می سازد.

بنابراین برای شبیه سازی و تحلیل رفتار سیستم های قدرت با خطوط نامتقارن 1000 kv، ابداع نرم افزارهای جدیدی لازم و ضروری است.

برای این منظور در شرکت برق توکیو نرم افزار شبیه سازی طراحی شده است که قادر است شرایط کاری نامتقارن ایجاد شده بواسطه خطوط نامتقارن، بارهای نامتقارن و ادوات جبران سازی را تحلیل نماید.

روش مدلسازی و حل این نرم افزار بر اساس مؤلفه های فازی است که از روش مؤلفه های متقارن عام تر می باشد. همچنین برخلاف برنامه EMTP که از منابع ولتاژ و جریان استفاده می نماید، این برنامه معادلات پخش بار شبکه سه فاز را بکمک روش نیوتن – رافسن حل می نماید.

این برنامه قادر است که محاسبات شبیه سازی را برای تقریبا" تمام شبکه برق توکیو انجام دهد.

برای ارزیابی و تائید توانائی و قابلیت های نرم افزار، یک شبکه 500 kv  و 275 kv شامل 191 شین و 109 خط توسط آن شبیه سازی گردیده است. همچنین بر اساس این برنامه یک برنامه دیگری تهیه شده است که می تواند در شبکه های پیچیده جریانهای خطا را که توسط سناریوهای متعدد و ممکن خطا ایجاد می شوند تحلیل و بررسی نماید.

برنامه محاسبات پخش بار تحت شرایط ولتاژ و جریان نامتقارن اخیرا" برای بررسی تعدادی از مسائل رایج در شبکه مانند محاسبه و آنالیز مولفه منفی جریان ژنراتورها و خطوط و تحلیل ولتاژهای نامتقارن تولید شده بواسطه بارهای نامتعادل مانند قطارهای برقی، بکار گرفته شده است.