الهندسةالهندسة الكهربائية

تبديل خط النقل الأمثل لزيادة موثوقية النظام الكهربائي

اقرأ في هذا المقال
  • أهمية تبديل خط النقل الأمثل للحصول على الموثوقية
  • إجراءات تبديل خطوط النقل لضمان موثوقية النظام الكهربائي
  • دور الـ OST في دعم استقرار وموثوقية الشبكة الكهربائية

أهمية تبديل خط النقل الأمثل للحصول على الموثوقية:

 

يوزع نظام الطاقة الكهربائية (EPS) في جميع أنحاء النظام بأكمله بحيث يمكن للطلب أو المستهلكين النهائيين استخدامها، ولهذا السبب؛ فإنه يوفر “نظام التوليد الطاقة” التي يجب توزيعها، كما ويوفر نظام النقل كل الطاقة إلى نقاط استهلاك الطاقة المختلفة المطلوبة عادةً للتشغيل ويقوم نظام التوزيع بتنفيذ الطاقة.

 

كما يتم تكوين كل من الأنظمة التي تشكل (EPS) بحيث يمكنها دعم الطلب، كما ويتم تنفيذ هذه الدراسة من خلال التخطيط لكل من نظام التوليد ونظام النقل الذي يتم توسيعه وفقاً للنمو في استهلاك السكان، وهذا هو السبب في إجراء دراسات التوسع والتخطيط من أجل الحفاظ على الخدمة والتحكم في النظام.

 

ومن خلال معرفة تطور الطلب؛ فإنه من الممكن التخطيط لتوسيع النظام، حيث تتمثل إحدى الطرق في التخطيط من خلال التحويل الأمثل لخطوط النقل (OTS)، والذي يسمح بإجراء دراسات التوسع، كما يمكن أن يصبح (EPS) أيضاً ضعيفاً عند حدوث أعطال في النظام، مثل فشل الدائرة القصيرة والصواعق والاضطرابات الكهربائية والتوصيل وفصل الشحنات الكهربائية الكبيرة وما إلى ذلك.

 

لذلك؛ فإن توازن الطاقة الكهربائية (يجب أن تكون الطاقة المولدة هي نفس الطاقة المطلوبة من قبل المستهلك النهائي)، خاصةً عندما لا يتم حل الخطأ بشكل مناسب، لذلك يمكن أن يؤدي إلى فصل كامل للنظام.

 

إجراءات تبديل خطوط النقل لضمان موثوقية النظام الكهربائي:

 

من المعروف بأن دراسة الموثوقية تسمح في معرفة الأجهزة المعرضة للفشل والتحقق من سلوك (EPS)، وبالنسبة لهذا الموضوع، فإنه يتم إجراء تحليل موثوقية (N-1) و (N-2) لتحديد موثوقية (EIPS)، كما تعني حالة الطوارئ (N-1) أنه سيكون هناك فصل لعنصر واحد في النظام، مثل خط النقل والمولد والمحولات، وما إلى ذلك.

 

وفي الوقت نفسه؛ فإن (N-2) هو فصل جهازين، حيث تُستخدم “فهارس الموثوقية” لدراسة الموثوقية من أجل التحديد الكمي للمعدات الأكثر عرضة للفشل، كما يتم تطبيق هذه المؤشرات على توليد الطاقة أو نقلها أو توزيعها.

 

وهناك طريقة أخرى لتحديد الأجهزة الأكثر عرضة للتأثير على النظام في حالة الأعطال، بحيث تُعرف هذه الطريقة باسم تصنيف الطوارئ، كما ويمكن حسابها من خلال تدفق الطاقة لخطوط النقل، خاصةً عندما يتم إجراء تصنيف للطوارئ، لذلك إذا كانت القيمة التي تم الحصول عليها ضئيلة؛ فهذا يعني أن قيمتها هي جرعة إلى الصفر.

 

كما يتم تقليل احتمالية الفشل، ولكن إذا كانت قيمة الترتيب عالية؛ فإن احتمال الضرر الناجم عن الفشل يكون مرتفعاً، وباستخدام (OTS)، يمكن ضمان عدم وجود فصل للطلب الكهربائي، كما أن الشيء المهم في (OTS) هو تقليل التأثير على النظام بسبب انقطاع الخط، ولكن عندما يكون هناك انقطاع في الخطوط؛ فيكون هناك زيادة في تدفق الطاقة، وهذه الزيادة يمكن أن تشبعها أو تزيد من شحنتها.

 

لذلك، عندما يكون هناك تبديل؛ فإنه يجب حل هذا الإزعاج وحماية وظيفة (EPS)، ومن أجل الحفاظ على وظائف (EISS)، تستخدم (OST) الجهد والزاوية والتردد وتوازن الطاقة كمعلمات لفصل الخط، وفي حالة وجود متغير خارج حدود التشغيل، يتم فحصه وفحصه بحثاً عن عناصر أخرى ليتم تبديلها. يتم استخدام (OST) لحل مشاكل (EPS) المختلفة، مثل تحليل التمدد الذي تم فحصه بواسطة.

 

كما لذلك، فإنه يلزم استكشاف مشاكل قطع الاتصال وإصلاحها وتعديل تدفق الطاقة للحفاظ على قابلية التشغيل أو تقليل أو تقليل الأعطال الكهربائية المقترحة، كما أن الشيء الأكثر أهمية هو توفير الطاقة الكهربائية من خلال نظام النقل ويمكن فصل المستهلكين النهائيين بأقل قدر ممكن.

 

دور الـ OST في دعم استقرار وموثوقية الشبكة الكهربائية:

 

ومن المهم أن تقوم (OST) بتغيير طوبولوجيا الشبكة الكهربائية للحفاظ على تشغيل النظام في حالة عدم الاستقرار، ولكن في وقت التبديل، كما قد يكون قادراً على تعديل مستويات الجهد في النظام وسيقوم بإجراء تغييرات في تدفق الطاقة لخطوط الإرسال، ولكن الشيء الرئيسي هو تخفيف الأعطال، وهذا يعني التخلص منها من خلال النظام الكهربائي.

 

باختصار، تعمل (OST) على تحسين توليد الطاقة وإعادة هيكلة النظام وإعادة تصميم الهيكل وتغيير تدفق الطاقة لمواصلة الإمداد الطبيعي للمستهلكين النهائيين والحفاظ على تشغيل (EIS)، لذلك؛ فإنه يُقترح استخدام (OST) لتقليل الاختلافات في المعلمات الكهربائية عند حدوث عطل في (EPS)، وباستخدام (OST)، يتم تخفيف الخطأ وعزل العطل الكهربائي.

 

وعن طريق الفصل من خطوط النقل، يتم تغيير طوبولوجيا (EPS)، بحيث يمكن أن يؤثر هذا على تدفق الطاقة والجهد والزوايا، كما أن الهدف هو “توصيف النظام الكهربائي” من خلال تبديل خطوط النقل والتحقق من خطوط النقل المعرضة للخطر في الهيكل الجديد الذي أنتجه (OIS).

 

وعن طريق تحليل قابلية التحميل وترتيب الطوارئ؛ فإنه يمكن تحديد الضعف، وذلك من خلال (OPF-AC)، بحيث ستكون الحالة الطبيعية للنظام معروفة وسيكون من الممكن مقارنتها مع السيناريوهات بعد حالات الطوارئ المختلفة (N-3).

 

ويأتي الحل الأمثل بتحويل الإرسال في (OST)، وهي طريقة تسمح بالحفاظ على توزيع الطاقة، ولكن قد تختلف موثوقية النظام لأن معلمات التشغيل تتغير وتعزى بشكل أساسي إلى تبديل الخطوط، حيث تمت إعادة هيكلة النظام وتنخفض الموثوقية بشكل أساسي؛ لأن النظام يعمل بدون اتصال بالعديد من عناصر النظام.

 

وبالإضافة إلى ذلك؛ فإنه ينتج أيضاً زيادة في تدفق الطاقة وتغييرات نقطة استقرار النظام، ولكن هذه تدابير ضرورية يجب اتخاذها في حالة فشل النظام الذي قد يتسبب في قطع اتصال أنظمة التوزيع وفقدان المستهلكين النهائيين، بحيث يسمح (OST) بحل العديد من المشكلات التي قد تحدث في النظام، وقد قدم العديد من المؤلفين النموذج الرياضي لـ (OTS).

 

وهناك العديد من النظريات التي تم تقديمها بعد التنفيذ والتحقق لكل نموذج من النماذج المقدمة بواسطة الدراسات العملية، وبالإضافة إلى ذلك، يقوم العديد من المختصين بإجراء (OST) عن طريق (OPF-DC)، وذلك للحصول على دقة أفضل للنموذج باستخدام (OPF-AC).

 

كما أن الفرق الكبير بين (OPF-DC) و (OPF-AC) هو أن (OPF-DC) يؤمن تحسين وتقارب أسرع، أي أنه يستخدم موارد أقل في التحسين ونوع المشكلة هو خلط عدد صحيح البرمجة الخطية (MILP) مع المتغيرات الثنائية، ومن ناحية أخرى؛ يتمتع (OPF-AC) بوقت تقارب أوسع، كما ويستخدم المزيد من موارد البرمجة ونوع المشكلة هو مزيج صحيح من البرمجة غير الخطية (MILNP) مع المتغيرات الثنائية.

 

وأخيراً تمثل المتغيرات الثنائية خطوط النقل التي تم تمكينها لنقل الطاقة الكهربائية والتحقق من سلوك النظام قبل وبعد حدوث اضطراب أو خطأ، ومن المهم جداً معرفة حالة النظام وتبديل خطوط النقل قبل العطل وبعده عن طريق التبديل، كما من الممكن الحفاظ على مصدر الطاقة، وبالإضافة إلى ذلك، تعيد (OST) هيكلة هيكل النظام، وتغير مسار تدفق الطاقة وتقلل من تكلفة التشغيل بسبب وجود اضطرابات كهربائية.

 

 

المصدر
Agarwal, S.K.; Torre, W.V. Development of reliability targets for planning transmission facilities using probabilistic techniques-a utility approach. IEEE Trans. Power Syst. 1997, 12, 704–709.Khodaei, A.; Shahidehpour, M.; Kamalinia, S. Transmission Switching in Expansion Planning. IEEE Trans. Power Syst. 2010, 25, 1722–1733.Masache, P.; Carrión, D. Estado del Arte de conmutación de líneas de transmisión con análisis de contingencias. Revista De I D Tecnológico 2019, 15, 98–106.Yang, Z.; Zhong, H.; Xia, Q.; Kang, C. Optimal Transmission Switching With Short-Circuit. IEEE Trans. Power Syst. 2016, 31, 1–11.

مقالات ذات صلة

اترك تعليقاً

زر الذهاب إلى الأعلى