وب سایت تخصصی مهندسی برق گرایش کنترل و شبکه انتقال نیرو

 🔷️ اهمیت و نقش دیسپاچینگ برای شرکتهای تولید و انتقال نیروی برق:

امروزه صحبت از اهمیت و یا ضرورت تولید انرژی از جهات مختلف اقتصادی، اجتماعی و حتی سیاسی بر همگان روشن است. مصرف الکتریکی بطوری به زندگی روزانه ما عجین شده است که بدون آن اگر نگوییم زندگی ناممکن است،  بلکه به جرأت می‌توان گفت که بسیار مشکل است. جهش سریع تکنولوژی و بهبود زندگی در دهه اخیر در کشورهای پیشرفته بسیار قابل چشمگیر بوده و به علت نزدیکی جامعه جهانی به هم بویژه با ارتباطات سریعی که بوجود آمده است به کشور ما نیز رسوخ کرده و تکنولوژی زندگی ما را بدنبال خود می‌کشد، گویا فرهنگ مصرفی انرژی الکتریکی در جهان حکومت می‌کند که ملتها به آرامی به این فرهنگ متصل می‌شوند. تأمین انرژی بویژه انرژی الکتریکی از نیازهای اصلی هر اجتماع صنعتی و نیمه صنعتی می‌باشد و توسعه اقتصادی و شکوفایی صنعتی بدون توسعه صنعت برق ممکن نیست، چرا که کمبود انرژی الکتریکی می‌تواند صدمات جبران ناپذیری بر پیکره اقتصادی جامعه وارد کند.

تولید انرژی الکتریکی همزمان با مصرف تحقق می‌یابد، یعنی تولید انرژی زمانی امکان‌پذیر است که همزمان مصرف‌کننده ‌ای بدنبال داشته باشد. بنابراین تولید بدون مصرف امکان ‌پذیر نیست و این عبارت به این معناست که نمی‌توان انرژی الکتریکی را به سادگی تولید و ذخیره کرد. از طرفی تولید‌کنندگان برق (نیروگاهها)  اطلاع و ارتباط چندانی با مصرف‌کنندگان خرد و کلان ندارند و مصرف‌کنندگان انرژی الکتریکی بدون اطلاع از کمیت و یا کیفیت انرژی الکتریکی تولیدشده در هر شرایط و به میزان دلخواه به سهولت از آن بهره‌مند می‌شوند. حال به اهمیت هماهنگی بین فرآیند تولید و مصرف و چگونگی این اهمیت پی می‌بریم. در حال حاضر در کشور ما بیش از بیست هزار مگاوات قدرت نصب شده وجود دارد که از این مقدار بیش از ده ‌هزار مگاوات را نیروگاههای بخاری، پنج‌هزار مگاوات را نیروگاههای آبی، بیش از سه‌هزار مگاوات را نیروگاههای سیکل ترکیبی و حدود چهار هزار مگاوات را نیروگاههای گازی تأمین می‌کنند. این قدرت بوسیله نیروگاههایی با قدرت‌های متفاوت و عمر متفاوت تولید می‌شود که بازده آنها با هم بسیار فرق دارند. هزینه تولید هر واحد نیروگاه با دیگری فرق داشته و هزینه کل تابعی از سهم بار هر یک از واحد‌هاست. بازده ماشینهای نو بیشتر از ماشینهای کهنه است. مسلما" یک تقسیم بار بخصوص بین واحدهای تولید وجود دارد که هزینه تولید به حداقل برسد. کافی نیست که واحدهای نو را با ظرفیت کامل بار کنیم و واحدهای کهنه را با ظرفیت کمتر تا نتیجه مطلوب بدست آید زیرا هزینه تولید تنها قسمتی از مسئله است. میانگین بازده حرارتی نیروگاهها از عوامل متعددی نظیر قدرت نیروگاهها،  نوع سوخت مصرفی، وضعیت بهره ‌برداری، نسبت بار تولیدی به بار نامی، میزان توقف نیروگاهها و … تأثیر می‌پذیرد. ولتاژ ژنراتور‌های بزرگ معمولاً بین 8/13 کیلوولت تا 24 کیلوولت است. البته ژنراتورهای مدرن برای 18 کیلوولت تا 24کیلوولت ساخته می‌شوند و هیچ استاندارد خاصی برای ولتاژ ژنراتورها انتخاب نشده است. سطح ولتاژ ژنراتورها ( ولتاژ تولید شده ) جهت انتقال، به 115 کیلوولت تا 165 کیلوولت افزایش داده می‌شود. 115 ، 118 ، 230 کیلوولت سطح استاندارد ولتاژ برای ولتاژ فشار قوی است . 345 ، 500 ، 765 کیلوولت جزو سطوح ولتاژ فوق فشار قوی است. مزیت خطوط انتقال فشار قوی وقتی مشخص می‌شود که ظرفیت MVA  انتقالی خط مورد نظر باشد. ظرفیت خطوط هم‌اندازه ( از نظر طول ) با نسبتی بیش از مربع ولتاژ تفاوت دارند. با اینحال ولتاژ خط هر چقدر باشد نمی‌توان تعریف مشخصی برای ظرفیت داشته باشیم، چون ظرفیت خط به محدوده حرارتی خط، افت ولتاژ قابل قبول،  قابلیت اطمینان، عوامل دخیل در سنکرونیزوم کردن بین ماشینهای سیستم -  همانند پایداری -  وابسته است که بیشتر این عوامل به طول خط بستگی دارند. حال باید این انرژی تولید شده با این سطوح ولتاژ به مصرف کنندگان متفاوت با سطح ولتاژ دیگری برسد. این انرژی بایستی معمولا" بوسیله شبکه پیچیده‌ای از نیروگاه تا مصرف‌کننده ‌ها انتقال یابد که در اثر عبور جریان از هادیهای شبکه با مقاومت معین افت حاصل می‌شود. در شبکه‌های بزرگ ارزش دارد که کوشش کنیم تا نحوه تغذیه‌ای پیدا کنیم که تلفات حداقل باشد، چون بهبود حداقل 5/0 %  در بازده باعث صرفه‌جویی زیادی می‌شود. به منظور بهره ‌برداری مناسب از سیستم‌های قدرت لازم است سیستم با حداقل هزینه مورد بهره‌ برداری قرار گیرد و هم چنین از قابلیت اطمینان بالایی برخوردار باشد. سیستم مطمئن به سیستمی اطلاق می‌شود که از خطرهایی نظیر وقفه‌ های زنجیره‌ای ، جدا شدن بخشی از شبکه، خارج شدن ژنراتور از حالت سنکرون، قطع بار،  عدم رعایت محدودیت‌های توان انتقالی خطوط، ولتاژ شین‌ها و فرکانس سیستم محفوظ باشد. بهره ‌برداری از سیستم قدرت از اصول و قواعدی پیروی می‌کند که آگاهی از آنها برای مسئولان و بهره‌برداران سودمند است. همچنین عملکرد و استفاده از این سیستم دارای دشواریهایی است که باید آنها را بشناسیم  و به موقع در رفع آنها بکوشیم. عملکرد موفق سیستم‌های قدرت نیازمند عطف توجه به ایمنی کارکنان و تجهیزات و ارائه خدمت بدون وقفه با پایین‌ترین قیمت ممکن به مشترکین است. مسئله ارائه برق ارزان ‌قیمت تابع عواملی چون کارآیی تجهیزات تولید برق، هزینه نصب و هزینه سوخت در نیروگاهها است. در صنعت برق طراحی و بهره‌ برداری بهینه و مؤثر اقتصادی همواره مورد نظر بوده است، زیرا صرفه‌جوییهای حاصل از بهره ‌برداری صحیح منابع قدرت پر اهمیت می‌باشند و در سیستم‌های قدرت بزرگ به چندین هزار دلار در روز بالغ می‌شوند. می‌توان گفت دستیابی به این اهداف تأثیر مستقیمی در سطح زندگی اجتماعی دارد. یک انرژی ارزان  و مطمئن یک شرط اولیه برای داشتن یک زندگی در سطح بالا می‌باشد. از آنجایی که مصرف‌کنندگان برق نیاز به انرژی حتی‌الامکان ارزان، قابل اطمینان و در دسترس در تمام نقاط ممکن دارند. سیستم‌های مدیریت انرژی کامپیوتر می‌توانند کمک مؤثری در کاهش هزینه‌ ها و همچنین قابلیت اطمینان  و کاهش حاشیه اطمینان ( Margine safety ) باشند. پیچیدگی دنیای تکنولوژی روز در سیستم‌های توزیع قدرت باعث شده که اپراتورها بدون نیاز به دستگاههای پیشرفته قادر به کنترل سیستمهای پیشرفته قدرت و برآوردن هدفهای مدیریت انرژی نمی‌باشند. این کنترل ‌ها باید این اطمینان را به سیستم قدرت بدهد که یک قدرت الکتریکی مطمئن، انعطاف‌پذیر با شرایط بهینه اقتصادی داشته باشیم. با توجه به موقعیت جغرافیایی خاص کشور ما و پراکندگی مصرف در نقاط مختلف و همچنین متفاوت بودن چگالی بار در این نقاط از یک ‌سو و مناسب نبودن همه ‌نقاط از نظر امکانات جنبی برای نصب نیروگاهها برای برآورده‌کردن مصرف، وزارت نیرو ناچار به نصب شبکه‌ای گسترده در سطح ایران شده است. در این شبکه هدایت بار تولیدی واحدها به مصرف‌کننده‌ها تأمین کند. انحراف از محدوده پیش‌بینی فرکانس و ولتاژ می‌تواند باعث خسارات اساسی برای مصرف‌کننده و ضربه‌ای بر اقتصاد ملی باشد. اهمیت کنترل تولید و مصرف وقتی آشکارتر می‌شود که به تغییر آماری و غیرقابل پیش‌بینی بار مصرفی توجه شود. در چنین شرایطی تولید در شبکه از تعدادی واحد تولیدی بوجود آمده که توسط سازمانهای مختلفی نظیر توانیر، برق‌های منطقه‌ای، آبهای منطقه‌ای  و غیره بهره ‌برداری می‌گردد و می‌بایست تولید این‌ها همیشه هماهنگ با مصرف‌کننده‌ ای غیرمعین و آماری تغییر داده شود، با توجه به منابع تولید مختلف در سازمانهای مربوطه و نوع تغییر بار مصرف‌کننده ملاحظه می‌شود که ایجاد سیستم کنترلی متمرکز و قوی تحت نظارت یک سازمان ضروری می‌باشد. در این شبکه هدایت بار تولیدی واحد‌ها به مصرف‌کننده باید به نحوی انجام شود که علاوه بر رعایت ارامترهای اقتصادی، ولتاژ و فرکانس معینی را برای مصرف‌کننده تأمین کند.

مقایسهSCC و TCRاز دیدگاه هارمونیک‌های تزریقی به شبکه توزیع

با پیشرفت از زمینه الکترنیک قدرت وپیدایش کلیدهای پرقدرت با قابلیت قطع جریان مانند(GTO GB SGCT GCT) می‌توان به یک نوع اصلاح شده ازTSC دست یافت.دراین عنصر جدید که توسط Karady  پیشنهاد شده است با جابجایی تریستورها یا مثلا GTO با کنترل زاویه خاموشی کلید‌ها می‌توان زاویه هدایت و در نتیجه سوسپانس ظاهری را تنظیم نمود.درTSCاز آنجا که قطع حریان بطور طبیعی و توسط منبع صورت می گیرد لذا زاویه آتش نیز منطبق بر عبور ازصفر طبیعی جریان انتخاب می شود و در نتیجه موضوع کنترل فاز منتفی وخازن  بطور دائم توسط تریستورها به منبع متصل می گردد. لیکن در SCC می‌توان خازن را در هر زمانی قبل از عبور از صفر طببعی آن توسط GTO قطع نمود.دراین صورت مقدار شارژ خازن و ولتاژ  دو سرآن پس از قطع جریان تابع زمان قطع بوده ونتیجتا زمان مناسب روشن شدن بعدی نیز در صورتی‌که بخواهیم حداقل‌ هارمونیک‌ها وجریان هجومی را داشته باشیم از روی آن مشخص خواهد گردید.بدین ترتیب می‌توان در SCC با کنترل زاویه هدایت تغییرات پیوسته در توان رآکتیو ایجاد نمود.با توجه به اینکه خازن بر خلاف رآکتور مستعد ایجاد نرخ شدید تغییرات جریان است.لازم است  که میزان هارمونیک‌ها وجریان هجومی در این وسیله کنترل قدرت رآکتیو با دقت مورد بررسی قرار گیرد.از این جهت عملکرد یک TCR  که تولید هارمونیک‌های جریان می‌کند می‌تواند معیاری باشد  برای اینکه آیا رفتار خازن کنترل شده با کلید قدرت  SCC تا به حدی قابل قبول است.

www.poursalehi55.ir

کنترل کننده های موازی

کنترل‌ کننده‌های موازی می تواند امپدانس متغیر،منبع تغییر یا ترکیبی از آنها باشد در اصل همه کنترل کننده‌های موازی در نقطه اتصال خود جریان به سیستم تزریق می کنند.حتی یک امپدانس متغیر که به ولتاژ خط متصل شده باشد موجب انتقال جریان متغیر شده و لذا نماینده تزریق جریان به داخل خط است.تا زمانی که جریان تزریق شده و ولتاژ خط عمود باشند،کنترل کننده موازی فقط مقادیری توان راکتیو تامین یا مصرف می کند.هر اختلاف فاز دیگری، جابجایی توان واقعی را نیز درگیر خواهد کرد.در ادامه باز هم به بررسی بیشتر انواع ادوات FACTS که درگروه کنترل کننده های موازی قرار می گیرند می پردازیم.

www.poursalehi55.ir

     هزینه‌های زیربنایی ادوات FACTS

این هزینه‌ها به موقعیت پست برقی که ادوات FACTS باید در آنجا نصب گردد، بستگی دارد. این هزینه‌ها به عنوان مثال شامل موارد زیر است.

-      مالکیت زمین (اگر در پست موجود فضای کافی وجود نداشته باشد).

-      تغییراتی در ساختار پست به عنوان مثال اگر سوییچ­گیر ولتاژ بالای جدید نیاز باشد.

-      ساخت اتاق برای تجهیزاتی که باید درون اتاق نصب گردند (تجهیزات کنترلی، حفاظتی و ...غیره)

-      عملیات ساختمانی آماده‌سازی پست مانند فونداسیون و غیره.

دورنمایی از آینده ادوات FACTS

 پیشرفت این ادوات در آینده شامل ترکیب عناصر مختلف FACTS موجود به منظور توسعه دامنه عملکرد آنها خواهد بود، نظیر ترکیب STATCOM و TCSC. بعلاوه سیستم­های کنترل پیچیده و مفصلتری به منظور بهبود عملکرد این ادوات توسعه خواهند یافت. پیشرفت در زمینه تکنولوژی نیمه هادی با ظرفیت هدایت جریان و ولتاژهای شکست بالا می‌تواند قیمت این ادوات را به خوبی کاهش دهد و دامنه عملکرد آنها را توسعه دهد سرانجام پیشرفت در زمینه توسعه تکنولوژی ابررساناها راهی به سوی توسعه ادواتی نظیر SCCL  و SMESخواهد بود.

در سراسر جهان، تولید و انتقال انرژی الکتریکی به صورت اقتصادی و سازگار با محیط زیست به عنوان آینده‌ای روشن

 بوده و FACTS به عنوان راه گشای این آینده مطلوب می‌باشد.

www.poursalehi55.ir