تأثير خصائص نظام التوزيع على أمن النقل الكهربائي

تتغير طبيعة وخصائص أنظمة التوزيع باستمرار مع زيادة اختراق موارد الطاقة الموزعة، ومع هذا أصبحت الحاجة إلى فحص تفاعل النقل والتوزيع الكهربائي (T&D) أثناء تقييم أمان الجهد أمراً كبيراً، وفي كثير من التحليلات والممارسات التي تم الإبلاغ عنها حتى الآن؛ فإنه يتم إجراء دراسات تقييم أمن الجهد بشكل منفصل لأنظمة (T & D).

دراسة تأثير خصائص نظام التوزيع على أمن النقل الكهربائي

يتم تحديد نظام الطاقة بشكل عام على أنه نظام الإرسال (TS) ونظام التوزيع (DS) المرتبطين ببعضهما البعض في بعض العقد البينية، بحيث يتم تشغيلها عادة من قبل كيانات مختلفة مثل مشغل نظام النقل (TSO) ومشغل نظام التوزيع (DSO)، وعادة ما يتم إجراء التحليل لكل نظام بطريقة حصرية بشكل متبادل حيث يكون النظام الآخر إما مجمعاً أو معادلاً.

كما أن هذا النهج غير صحيح في مجمله، وذلك لأن كل نظام يفتقد إلى نمذجة جوانب معينة دقيقة من النظام الآخر، ومع الطبيعة المتغيرة لـ (DSs) بسبب العدد الكبير من مصادر الطاقة المتجددة القائمة على العاكس (RES) والمركبات الكهربائية، بحيث ستكون هناك حاجة كبيرة لـ (TS) لرؤية تفاصيل معينة من (DSs) النشطة ضبط العمليات الهامة.

كذلك إن اتباع نهج منسق للتحليل مع مشاركة كل نظام في تفاصيل النمذجة الدقيقة مع الآخر من شأنه أن يتيح التحليل أقرب ما يكون إلى الواقع قدر الإمكان، كما أن هناك تقارير مختلفة تم إعدادها من قبل مجموعات مختلفة للتحقيق في الحاجة وجدوى التنسيق بين (TS) و (DS) خاصة مع زيادة تغلغل موارد الطاقة الموزعة في (DS)، أيضاً يتم تقديم أطر العمل المنسقة.

أهمية تقييم أمان الجهد الكهربائي لنظام التوزيع

يعد تقييم أمان الجهد أحد التحليلات المهمة التي تحتوي على ممارسات قديمة راسخة للغاية.، وبشكل عام يتم تقييم أمن الجهد للنظام عن طريق حساب مسافة (MW) من نقطة التشغيل إلى نقطة التحميل الحرجة المحددة على أنها هامش استقرار الجهد الكهربائي (VSM)، بحيث يمكن الحصول عليها من خلال سلسلة متصلة من حلول تدفق الطاقة تبدأ من حالة الحمل الأساسي.

أيضاً تسمى هذه العملية تدفق الطاقة المستمر (CPF) الذي يحدد العلاقة بين استقبال الطاقة النهائية والجهد في ناقل في النظام، وفي السنوات الماضية تم تقديم طرق مختلفة لدراسة مشكلة تقييم أمن الجهد وتقييم نقطة التحميل الحرجة، كما أنه تم وصف مفهوم استقرار الجهد والنهج الموحد لهذه المشكلة بالتفصيل.

أيضاً تقدم الأعمال الأخرى طرقاً مختلفة لتتبع نقطة التحميل الكهربائية الحرجة، وتقليدياً يتم استخدام جميع تقنيات تقييم أمن الجهد الكهربائي هذه من خلال (TSO)، والذي يعامل (DS) كحمل مجمع متصل في ناقل توصيل (TS) و (DS)، ومن ناحية أخرى؛ يراقب كل (DSO) بشكل منفصل أمان الجهد الكهربائي لـ (DS).

النظام المقسم لتقييم أمن الجهد الكهربائي في شبكات النقل والتوزيع

لإجراء تقييم أمان الجهد الكهربائي؛ يمكن تقسيم نظام الطاقة بأكمله إلى ثلاثة أجزاء لسهولة التحليل مثل أنظمة النقل (T) والتوزيع (D) والحدود (B) كما هو موضح في الشكل التالي (1)، حيث أن ناقلات النظام الحدودي (BBs) هي الناقلات البينية لنظام (T-D)، والتي تمثل نقاط الاتصال المشتركة، كما تؤلف جميع الناقلات في أنظمة النقل والتوزيع باستثناء (BBs) أنظمة (T ،D) على التوالي.

كذلك يمكن أن يكون هناك عدد “N” من (DS) متصل بـ (TS) عبر (BBs) مختلفة، وذلك أثناء إجراء دراسات أمان تدفق الطاقة والجهد الفردي لكل من (TS) و (DS)، بحيث تعمل (BB) كناقلة تحميل لـ (TS) وكناقله مرجعيه لـ (DS).

كما انه يمكن تمثيل معادلات تدفق القدرة الكهربائية ذات المعطيات لكل نظام فرعي من خلال المعادلات التالية، وهي عامل قياس الحمل الكهربائي عند نقطة تشغيل معينة.

أيضاً يتم إعطاء متجه متغيرات الحالة لكل نظام بواسطة (X = [V، θ])، أما بالنسبة للنظام (J)؛ يشير (SgJ) إلى صافي توليد الطاقة ويشير (SdJ) إلى صافي الحمل الكهربائي، بينما يمثل (SJJ) تدفقات الخط داخل الناقلات في النظام (J)، حيث أن (SJK) يمثل تدفق الخط من ناقل في النظام (J) إلى ناقل في النظام (K)، أما (Sg ،SD) كلاهما وظائف تحميل المعلمة (λ).

وأخيراً يمثل (SDB) صافي القدرة المستمدة من (DS) و (TS) عند (BB)، ومن ثم يمكن تمثيل (SBD = −SDB) كحمل (DS) ومجمع لـ (TCPF)، كما أنه يمكن استخدام هذه المعادلات لتحديد حالات نظام الطاقة بأكمله في ظروف تحميل مختلفة، وبعد ذلك يمكن تتبع نقطة التحميل الحرجة. هذا هو النموذج التقليدي للنظام لإجراء دراسات تقييم أمان الجهد الكهربائي وإعادة تكوينه لفصل (BBs) وتوسيعه ليشمل أنظمة التوزيع.