التحكم في التردد الكهربائي للوصلات البينية غير المتزامنة

ضرورة التحكم في التردد الكهربائي للوصلات البينية غير المتزامنة

يعتمد تردد شبكة الطاقة على توازن الطاقة النشطة، وبالنسبة لشبكة غير متزامنة ذات تيار مباشر (DC) على نطاق واسع، وعند حدوث خطأ في التيار المباشر؛ فإنه سيحدث عدم توازن في الطاقة النشطة في جانبي الإرسال والاستقبال، ووفقاً لذلك؛ فإنه سيتم إنشاء مشكلة التردد العالي في جانب الإرسال والتردد المنخفض في جانب الاستقبال من شبكة الطاقة الكهربائية.

لذلك تكون مشكلة التردد العالي بارزة بشكل خاص عندما تكون نسبة الطاقة الخارجة لشبكة الطاقة عالية، وبعد اضطراب شبكة الطاقة، يمر التردد الكهربائي بالعمليات الثلاث التالية، وهي عابر لحظي وديناميكية وسيطة، وكذلك الحالة المستقرة، وأثناء العمليات المذكورة أعلاه؛ فإنه ينبغي اتخاذ تدابير مختلفة للتحكم في التردد وفقاً للخصائص الديناميكية للتردد.

في الوقت الحاضر، تمت دراسة تحليل ومراقبة تردد نظام الطاقة بشكل مكثف من قبل العلماء المحليين والأجانب، وبشكل أساسي؛ فإنه يمكن أن تؤثر خصائص تردد الحمل وخصائص تردد المولد وفولطية الطاقة على خصائص التردد لشبكات الطاقة، وبشكل عام يمكن تصنيف خصائص التردد عادةً إلى خصائص التردد الساكن وخصائص التردد الديناميكي، ومن بينها تمنح خصائص التردد الديناميكي ميزات التوزيع المكاني والزماني.

ومع مرور الوقت يمكن توسيع النطاق المتأثر للنظام تدريجياً، وفي حين أن اتجاه الانتشار العام وخصائص التوزيع المكاني للمسار الديناميكي للتردد واضحة، وفيما يتعلق بالتحكم في تردد النظام، وذلك لقمع تذبذب التردد لشبكة الطاقة الجزئية للتيار المتردد في نظام هجين (AC / DC) الناجم عن تغيرات الحمل الكهربائي، كما تم اقتراح استراتيجية تحكم هيكلي متغيرة لتنسيق تعديل طاقة التيار المستمر والتحكم الأمثل السريع.

كذلك يمكن للطريقة المقترحة أن تثبط بشكل كبير تذبذب التردد في المرحلة الأولية من الاضطراب، وبالنظر إلى قضية استقرار التردد لأنظمة طاقة التيار المتردد / التيار المستمر مع تكامل طاقة الرياح على نطاق واسع فقد تم اقترح استراتيجية إضافية للتحكم في التردد تجمع بين التحكم الإضافي في التردد والتحكم التلقائي في التوليد لنقل طاقة (HVDC).

بحيث تم تصميم الاستراتيجية لقمع تذبذب التردد الناجم عن الاضطراب العشوائي الواسع النطاق لخرج طاقة الرياح، وبالنسبة لشبكة الطاقة الإقليمية ذات السعة الكبيرة لوحدات الطاقة الكهرومائية المركبة؛ فقد تم تقييم خصائص التردد العابر واستراتيجيات التحكم لشبكة الطاقة المعزولة في حالة أعطال الانقسام، وفي هذه الدراسة، اقترح الباحثون مخططاً محسناً للتحكم في تعديل التردد لوحدات الطاقة المائية استجابة لأعطال الانقسام.

خصائص التردد الكهربائي لشبكة Yunnanللطاقة

بعد التوصيل البيني غير المتزامن، بحيث تم ربط شبكة الطاقة (Yunnan) وشبكة الطاقة الرئيسية (CSG)، وذلك من خلال (Niucong DC ، Chusui DC ، Puqiao DC ، Yongfu DC ، Jinzhong DC و، Luxi) وخطوط نقل التيار المستمر من الخلف إلى الخلف، وذلك كما هو موضح في الشكل التالي (1)، بحيث كانت القدرة المركبة لشبكة الطاقة الكهربائية في يونان حوالي (80000) ميغاواط مع (71٪) من وحدات الطاقة المائية.

كما يبلغ الحد الأقصى للحمل لشبكة الطاقة في (Yunnan) حوالي (17200) ميغاواط مع طاقة تيار مستمر (25600) ميغاواط، كما يمكن ملاحظة أن شبكة الطاقة في يونان لديها نسبة عالية من توصيل الطاقة الكهرومائية، بحيث تجعل هذه الخاصية مشكلة التردد لشبكة الطاقة في (Yunnan) مهمة عندما يفشل نظام التيار المستمر بعد التوصيل البيني غير المتزامن، وفي الشكل التالي (2)، يتم عرض منحنى التغيير لأعلى ترددات شبكة الطاقة في يونان بأعطال مختلفة للتيار المستمر تحت وضع التشغيل لحد الصيف.

ووفقاً للشكل (2)، عندما تتجاوز قدرة حجب التيار المستمر (3000) ميغاوات؛ فإنه يمكن أن يقترب أعلى تردد للنظام من (50.60) هرتز (محطة باوفينج)، وبالنظر إلى خصائص التوزيع المكاني والزماني للتردد الفعلي، قد يرتفع تردد بعض المحطات إلى (50.80) هرتز، والتي تصل إلى القيمة الثابتة لانطلاق الجولة الأولى عبر مولد التردد، وفي معظم الحالات يمكن ملاحظة أخطاء (N − 2) في نظام (Yunnan DC)، كما وتتجاوز كل سعة حجب التيار المستمر (3000) ميغاوات.

وبعد الترابط غير المتزامن، وكشبكة طاقة متزامنة صغيرة نسبياً؛ فإن شبكة الطاقة في يونان لديها قصور دوراني صغير، لذلك؛ فإن خصائص التغيير الديناميكي للتردد في ظل حالات فشل التيار المستمر لها تأثير أكبر على تدابير التحكم في التردد المختلفة.

على سبيل المثال، في ظل وضع التشغيل المحدد في الصيف خلال صيف عام (2017)م، تم تخفيض محطة الطاقة (Xiaowan) بمقدار (3500) ميغاوات مع تأخير لمدة (10) ثوانٍ من كتلة (Chusui DC)، وهي ثنائية القطب، بحيث تمت دراسة اختلافات التردد لشبكة الطاقة في يونان تحت تعثر المولد المتحكم فيه بثبات، وذلك كما هو موضح في الشكل التالي (3).

كما يتضح من الشكل التالي (3-a) وصل النظام إلى أقصى تردد قدره (51.51) هرتز بعد فشل التيار المستمر عند حوالي (7.4) ثانية، ووفقاً للشكل (3-b)، كان معدل تغيير التردد للنظام في غضون (2) ثانية بعد فشل التيار المستمر بحوالي (0.39) هرتز / ثانية، وبالنسبة لنظام التحكم في الثبات؛ فإنه يمكن إتمام تعثر المولد في غضون (0.3) ثانية بعد الفشل، ولا يزال انحراف التردد عند قطع المولد صغيراً.

لذلك، على الرغم من أن القصور الذاتي لشبكة الطاقة في (Yunnan)، وكشبكة طاقة صغيرة متزامنة صغير وأن خصائص التردد قد تغيرت بعد التوصيل البيني غير المتزامن، بحيث لا يزال بإمكان نظام التحكم في الاستقرار أن يلعب دوراً فعالاً في التحكم في التردد تحت أعطال التيار المستمر، ومن حيث المبدأ، يرتبط معدل تغيير التردد في ظل حالات فشل التيار المستمر بالقصور الذاتي الدوراني والقدرة غير المتوازنة والوقت، وهو متغير متكامل وعادة ما تكون القيمة المطلقة لمعدل تغيير التردد صغيرة.

وباختصار، تم تغيير خصائص التردد لشبكة الطاقة الكهربائية في (Yunnan) بعد التوصيل البيني غير المتزامن، كما وأصبحت مشكلة التردد العالي بارزة ولكن يمكن السيطرة عليها، ومع ذلك؛ فإنه من الضروري إجراء دراسة كاملة لتنسيق مختلف تدابير التحكم في التردد، بما في ذلك تعديل التردد الأساسي وتعديل التردد الثانوي وتعثر المولد المتحكم فيه بثبات وخطوط الدفاع الثلاثة و (DC FLC)، وما إلى ذلك بالتعاون مع مختلف تدابير التحكم في التردد، ويمكن تطوير نظام دفاع منتظم عن استقرار التردد لضمان استقرار التردد للنظام.

واستناداً إلى تحليل الآلية وبيانات اختبار النظام العملي، يوضح هذا الطرح أن مشاكل استقرار التردد لشبكة الطاقة في (Yunnan) تحت الوصلات البينية غير المتزامنة (DC) واسعة النطاق يمكن التحكم فيها والوقاية منها، وذلك كما يتحقق أيضاً من أن (DC FLC) يلعب دوراً مهماً في نظام التحكم في التردد لشبكة الطاقة في (Yunnan)، وعلى وجه التحديد، يمكن لـ (DC FLC) تقليل الطاقة غير المتوازنة بسرعة بعد الأعطال والحد من إزاحة التردد أثناء العملية المؤقتة، بينما تكون سرعة الاستجابة سريعة جداً.