الحماية الكهربائية مع مراعاة مشكلة القدرة التفاعلية

أهمية الحماية الكهربائية مع مراعاة مشكلة القدرة التفاعلية

في نظام الطاقة الكهربائية، يمكن تداول نوايا تدفق الطاقة كأساسيات حسابات شبكة مخطط الطاقة، ونظراً لأنها البرنامج الأكثر إنجازاً لتصميمات شبكة الطاقة والتي يمكن استخدامها في جدولة مخطط الطاقة والتنبؤ التشغيلي وكذلك التشغيل أو التحكم، كما تعد مشكلة إرسال الطاقة التفاعلية المثلى (ORPD) مشكلة تحسين غير خطية تتعلق بتدفق الطاقة الأمثل.

كذلك حل مشكلة (ORPD) يتحول إلى مهمة محددة من أجل تعديل مخطط الطاقة لتشغيله الآمن والاقتصادي، حيث أن الهدف الأساسي لحل مشكلة (ORPD) هو تعيين أفضل مجموعة تشغيل لمتغيرات التحكم مثل الفولتية للمولدات وصمامات المحولات الكهربائية ومعوض التحويل مع قيود تشغيل مرضية للمخطط الكهربائي، بحيث تظل متغيرات التحكم معززة لوظيفة لياقة محددة، وعلى سبيل المثال تعزيز استقرار الجهد بالإضافة إلى تقليل فقد الطاقة وتقليل انحراف الجهد.

وفي المقابل تعتبر أنظمة نقل “التيار المتناوب” المرنة (FACTS) واحدة من أكثر التقنيات تطوراً المطبقة لتحسين أداء ومستوى والشبكة الكهربائية، وذلك نظراً لقدرتها على ضبط المعلمات المختلفة في أنظمة النقل مثل جهد الحافلات ومقاومة خط النقل والنشط و تتدفق القوى التفاعلية في خطوط النقل الكهربائية.

طرق الحماية الكهربائية ضمن نطاق القدرة التفاعلية

تم حل مشكلة (ORPD) بتقنيات تقليدية مختلفة، على سبيل المثال “البرمجة الخطية وغير الخطية”، كذلك طريقة النقطة الداخلية بالإضافة إلى البرمجة التربيعية، لذلك؛ فإنه من الصعب تنفيذ العيب الرئيسي للتقنيات التقليدية مع وظائف اللياقة غير المحدبة أو غير الخطية، علاوة على ذلك يمكن لهذه التقنيات أن تحصر الإجراءات الدنيا المحلية للوظائف الموضوعية.

حديثاً تم تطبيق العديد من تقنيات التحسين الفوقي لحل مشكلة التحسين العام، كذلك لم يتم تأكيد هذه الطرق للتغلب على أوجه القصور الرئيسية في الطرق التقليدية فحسب؛ بل تم تطبيقها أيضاً بشكل فعال لحل مشكلة (ORPD) على سبيل المثال تحسين سرب الجسيمات (PSO) والخوارزمية الجينية (GA).

في السنوات الأخيرة، تم إنتاج العديد من التقنيات المتاحة ودمجها في النظام الكهربائي لتحسين أدائها، بحيث تعتبر (FACTS) واحدة من أكثر التقنيات تطبيقاً في أنظمة الطاقة الكهربائية للتحكم في المتغيرات المختلفة على سبيل المثال مقدار جهد الناقل والقوة النشطة والقوة التفاعلية ومقاومة خط النقل، لذلك  يمكن لأجهزة (FACTS) أن تعزز أمن واستقرار أنظمة الطاقة.

وعلى الرغم من ذلك؛ فإن أهم تحديد لمشكلة (ORPD) هو تحديد متغيرات التحكم المصممة لتحسين ملف الجهد الكهربائي وتحسين استقرار الجهد وتقليل فقد الطاقة، ولكن يجب الإشارة إلى أن حل (OPRD)، بحيث بدمج معوض (SSSC) في نظام الطاقة قد يؤدي إلى تحسين أداء النظام بشكل كبير.

وحدة التحكم في التعويض التزامني الثابت (SSSC)

تعتبر وحدة التحكم في المعوضات المتزامنة الثابتة (SSSC) عضواً هاماً في (FACTS)، كما ويتم إدخالها في سلسلة من خلال خطوط النقل للتحكم في متابعة تدفق القوى النشطة والمتفاعلة عبر خطوط النقل بشكل فردي أو فوري، بحيث يوفر (SSSC) إمكانية التحكم المطلوبة من خلال إدخال جهد تيار متردد مع حجم منظم جيداً، وذلك بالإضافة إلى زاوية المرحلة في سلسلة مع خط النقل.

كما تمت مناقشة مشكلة (ORPD) مع الأخذ في الاعتبار (SSSC) على نظام ناقل (IEEE30)، وذلك لتحسين ملف الجهد مع تعزيز استقرار الجهد باستخدام (GWO)، كذلك استخدمت “الخوارزمية التطورية” متعددة الأهداف (MOEA) لمشكلة (ORPD) مع الأخذ في الاعتبار (SSSC) على (6) نظام ناقل لتقليل خسائر الطاقة الحقيقية مع انحراف الجهد.

صياغة نماذج SSSC

يتكون (SSSC) من محول مصدر الجهد المرتبط بتيار مستمر مشترك وموضح في الشكل التالي (1)، بينما يوضح الشكل التالي (2) الدائرة المكافئة لـ (SSSC)، حيث يتم توصيل مصدر الجهد (Vse) في سلسلة بمقاومة محول اقتران (Zse).

في الشكل التالي (3)؛ فإنه يتم الحصول على النموذج البسيط لـ (SSSC) عموماً، وذلك عن طريق تغيير مصدر الجهد (Vse) إلى المصدر الحالي (Iinj) بالتوازي مع الممانعة (Zse.)، وهو المصدر الحالي المتعلق بالمناقشة ذات الصلة، بحيث يتم إعطاء الصياغة على النحو التالي:

كذلك يمكن حقن التيار الكهربائي (Iinj) في الموصل (m) و (j)، لذلك يمكن حساب التيارات المحقونة الجديدة (Iinj) كدالة لتدفق الطاقة النشطة والمتفاعلة المحددة لخط النقل من خلال تطبيق مفهوم قانون (Kirchhoff) للتيار، وذلك عند (bu).

بحيث يعتمد (Ssp) على مجموع (Psp + jQsp)، كما يمكن أيضاً حقن (Inj) كأحمال معقدة في لروابط موصلات (m) و (j)، وذلك كما هو موضح في الشكل السابق (3)، وهو مكتوب على النحو التالي: