تقييم الاستقرار والتحكم في الجهد لشبكة توزيع المحولات الذكية

الهدف من تقييم الاستقرار والتحكم في الجهد لشبكة توزيع المحولات الذكية

المحول الذكي (ST) هو محول ذو حالة صلبة تم اعتماده كمحطة فرعية ذكية مع وظائف التحكم والاتصال، والتي تتعامل مع “شبكات الجهد المتوسط” ​​(MV) والجهد المنخفض (LV) (DC / AC)، وذلك بالمقارنة مع محول التوزيع التقليدي، كما يوفر المحول (ST) اتصالات بالشبكات الهجينة وهو قادر على تحسين توازن الاستجابة بين الطلب والطلب بشكل ملحوظ.

كما وبفضل تنظيم الجهد، يتجنب (ST) تحديث البنية التحتية للتوزيع، وعلى سبيل المثال التعزيزات اللازمة لخطوط أنظمة الطاقة المتجددة (RESs) ومحطات شحن المركبات الكهربائية (EV)، ومع الحفاظ على تكلفة معقولة لشبكة التوزيع.

علاوة على ذلك؛ فإنه يمكن توفير العديد من الخدمات المساعدة لشبكة الجهد المنخفض، مثل التحكم في الحمل وتحديد الرنين والتحكم في الحمل الزائد والحد من تدفق الطاقة العكسي والتخميد التوافقي والرنين، كما توفر هذه الخدمات المساعدة إمكانيات زيادة الموثوقية وقدرة الاستضافة للشبكات الكهربائية.

لذلك يجب أن يولد محول (ST- LV) جهداً ثلاثي الطور جيبياً ومتوازناً في المحطة الفرعية، والتي من المفترض أن تكون مستقلة عن اضطرابات شبكة الجهد المنخفض، وفي هذا الصدد؛ فإن الغرض الأساسي من التحكم في الجهد الكهربائي (ST) مشابه للغرض من التطبيقات التقليدية التي يتم التحكم فيها بالجهد، مثل مزود الطاقة غير المنقطع (UPS)، والذي تم اعتماده للأحمال الحرجة ضد الاضطرابات أو الأعطال غير المقصودة في الشبكة.

حيث تم وضع العديد من الجهود البحثية في استراتيجيات التحكم في الجهد في (UPS)، وخاصة استراتيجيات التحكم في الجهد في حلقة التغذية الراجعة المتعددة (multiloop)، ونظراً لسهولة التنفيذ والأداء الممتاز من حيث جودة الطاقة وديناميكياتها، وعلاوة على ذلك؛ فقد يسمح هيكل التحكم متعدد الحلقات بوظائف التحكم المتقدمة مثل التحكم في الحمل والتحكم التكيفي في التردد وما إلى ذلك.

وكل ذلك لكي يتم دمجها بسهولة لتوفير الخدمات لشبكة التوزيع، ومن بين استراتيجيات التحكم الحالية متعددة الحلقات، كما تم الإبلاغ عن أن التحكم في التغذية المرتدة للحمل والمحث يقدم أفضل أداء من حيث الأداء الديناميكي وخطأ الحالة المستقرة الأساسي والتخلص التوافقي، ومع ذلك؛ فإن الاستنتاجات المستخلصة في الدراسات تستند بشكل أساسي إلى الأحمال الخطية (على سبيل المثال، أحمال RLC) والأحمال غير الخطية (على سبيل المثال، مقوم الجسر).

أثر الأحمال السلبية على الاستقرار والتحكم بجهد الشبكة

وعلى عكس (UPS)، عادةً ما يتم النظر في الأحمال السلبية، بحيث يتمثل أحد التغييرات الرئيسية في نموذج شبكة الجهد المنخفض التي يتم تغذيتها بواسطة (ST) في زيادة تركيب الأجهزة القائمة على محول الشبكة، مثل محطات شحن (RESs) و (EV)، وذلك كما هو موضح في الشكل (1) والبعد المستنفد لـ الشبكة الموردة.

لذلك، يتم توصيل محول (ST- LV) “بشبكة الجهد المنخفض” مع ملف مقاومة أكثر تعقيداً، كما يعرض الشكل (2) مثالاً لملف تعريف الممانعة الذي تم قياسه من شبكة الجهد المنخفض “الألمانية”، كما ويمكن ملاحظة أنه لم يعد من الممكن تمثيل الممانعة المكافئة من خلال الجمع البسيط لأحمال (RLC).

وبسبب ديناميكيات التحكم ومرشحات الإخراج؛ فإنه يمكن أن تفرض محولات الشبكة تحديات جديدة بما في ذلك الرنين والتذبذبات التوافقية وقضايا الاستقرار، وفي الوقت نفسه، يمكن أن تؤدي تأثيرات مقاومة الخط في شبكة التوزيع إلى تغيير خصائص الشبكة بما في ذلك ظروف استقرار الشبكة، ومع هذا الاعتبار؛ فإنه يجب أن تؤخذ التفاعلات بين محول (ST- LV) وشبكة الجهد المنخفض.

وذلك مع الأخذ في الاعتبار عملية تقييم استراتيجيات التحكم في الجهد، ومن أجل الحصول على استراتيجية تحكم مثالية لـ (ST)، ولتسهيل التحليل؛ فإنه تم تطوير مصفوفات القبول المكافئة التي تصف خصائص شبكة الجهد المنخفض بما في ذلك الأحمال السلبية ومحولات الشبكة وتضمينها في مخطط كتلة من سطر واحد على شكل مصفوفة في الإطار المتزامن.

وبشكل عام، وجدت دراسات شاملة لمختلف التحكم في الجهد متعدد الحلقات لمحول (ST- LV) مع مخاوف الاستقرار، وذلك لملاحظة تأثيرات شبكة الجهد المنخفض على استقرار النظام، كما يتم تقديم تحليل كامل مع مراعاة الأحمال السلبية ومحولات الشبكة (مع استراتيجيات التحكم وأوضاع المستشعر المختلفة في ظل ظروف تشغيل مختلفة) ومقاومة الخط.

كما يتم استخدام النتائج من شبكة مرجعية خاصة بالنظام المعتمد ونموذج أولي لشبكة المختبر (ST-fed)، وذلك للتحقق من صحة التحليل ويتم الحصول على حلول التحكم المثلى لشبكة الجهد المنخفض التي يتم تغذيتها بواسطة (ST).