حماية المسافة التكيفية لخطوط النقل الكهربائية SSSC

ضرورة حماية المسافة التكيفية لخطوط النقل الكهربائية SSSC

تجعل وحدات التحكم (FACTS) نظام نقل التيار المتردد مرناً، وذلك من خلال تعزيز إمكانية التحكم في النظام وقدرة نقل الطاقة الكهربائية، بحيث تُستخدم وحدات تحكم سلسلة (FACTS)، وذلك بشكل أساسي للتعويض عن تفاعل الخط وبالتالي للتحكم في نقل الطاقة في خطوط النقل الطويلة.

كما تعمل وحدات تحكم (FACTS) المتسلسلة أيضاً على تحسين الاستقرار العابر لنظام مختلط (AC / DC) وذلك لأسباب اقتصادية، كذلك من الأفضل استخدام مزيج من مكثف السلسلة الثابتة ووحدة التحكم في مصدر الجهد الكهربائي (VSC) على أساس (SSSC)، كما أن هناك ميزة إضافية لـ (SSSC)، وهي توفير دمج جهاز تخزين الطاقة (بطارية أو خلية وقود أو تخزين الطاقة المغناطيسية)، وذلك لإمداد أو امتصاص الطاقة الحقيقي.

كما سيؤدي عدم توفر خط النقل الرئيسي إلى فقدان الطاقة لجزء كبير من النظام وخسارة اقتصادية لكل من المورد والعميل، لذلك يجب أن يضمن مخطط حماية الخطوط عملية موثوقة وسريعة لتحديد موقع الضرر والحفاظ على الاستقرار العابر، حيث أن الحماية عن بعد هي المخطط الأكثر تفضيلاً لخطوط النقل الأولية والممارسة الحالية هي اعتماد تقنيات الحماية الرقمية.

وأثناء اضطراب النظام، يؤدي تعويض خطوط النقل عن طريق وحدات التحكم (FACTS) المتصلة بالسلسلة أو التحويلة إلى تعديل معلمات نظام الطاقة الأولية بسبب إجراءات التحكم، كذلك من المتوقع أن يتأثر أداء ترحيل المسافات التقليدي من خلال تشغيل وحدات التحكم (FACTS) والتحكم فيها، بحيث قام عدد قليل من الباحثين بالتحقيق في تأثير وحدات التحكم (FACTS) على دقة عملية الترحيل عن بعد.

كذلك تمت دراسة فعالية ترحيل المسافة الرقمية بسبب تشغيل وحدات تحكم (FACTS) المتسلسلة، بحيث تناقش تأثير وحدات تحكم (FACTS) المتصلة بالتحويل والعوامل التي تؤثر على حماية المسافة للخطوط المعوضة لـ (UPFC)، والتي يتم التحقيق فيها، كما تم وصف حماية المسافة التكيفية للخطوط التي تدمج وحدات التحكم (FACTS)، بحيث يعتبر العمل المبلغ عنه عملية محدودة النطاق ثنائية الرباعية من (SSSC) و (STATCOM) بدون جهاز تخزين الطاقة.

كما يمكن لـ (SSSC) بدون جهاز تخزين الطاقة أن يعمل فقط في نطاق تعويض محدود للمفاعلات، حيث أنه يضخ جهداً تفاعلياً وجهداً حقيقياً صغيراً، وذلك بشكل مهمل لمواجهة خسائر المحول والمكثف، حيث أن زاوية الجهد الكهربائي المحقون مع تيار الخط قريبة من (± 90 درجة).

وباستخدام جهاز تخزين الطاقة؛ فإنه يمكن أن يكون الجهد الحقيقي المحقون بواسطة (SSSC) صفراً أو موجباً كبيراً أو سلبياً كبيراً، ومنطقة التشغيل أوسع بكثير، كما وتشمل جميع الأرباع الأربعة، بحيث يمكن أن تكون زاوية الجهد المحقون بين (0) درجة و (360) درجة.

تأثير وحدات التحكم التي تتضمن أجهزة تخزين الطاقة

فيما بعد تم الإبلاغ عن عمل محدود بشأن تحليل تأثير وحدات التحكم في (FACTS)، والتي تتضمن أجهزة تخزين الطاقة على تشغيل نظام الطاقة والتحكم فيه، بحيث تم تسليط الضوء على التغيير في “خصائص الحالة المستقرة لجهاز (SSSC) المجهز بتخزين الطاقة”، كما تمت مناقشة تعزيز الاستقرار العابر باستخدام خلية وقود موحدة (STATCOM)، ومع ذلك لم يتم التحقيق في تأثير جهاز تخزين الطاقة المتصل بتوصيل (DC) لوحدات التحكم (FACTS) في عملية الترحيل عن بعد.

كما ألقت المحاولات الأولية بعض الضوء على تأثير دمج جهاز تخزين الطاقة (SMES) مع (SSSC) و (UPFC) على أداء حماية خطوط النقل الكهربائية، ومع ذلك لم يتم تحليل تأثير المفاعلة والمقاومة التي تمت محاكاتها بواسطة (SSSC) واستراتيجية التحكم لـ (SSSC) على أداء الترحيل عن بعد بدقة، كما أن لها مفاعلة ومقاومة مضاهاة بواسطة (SSSC) مع جهاز تخزين الطاقة المعروضة.

ومع ذلك، لم يتم التحقيق في التأثير على أداء التتابع عن بعد أثناء الخطأ، بحيث يحاكي (SSSC) بدون تخزين الطاقة التفاعل الإيجابي أو السلبي ومقاومة إيجابية ضئيلة لمواجهة خسائر (SSSC)، ومن ثم فمن المتوقع أن يتم تعديل المفاعلة التي تظهر من خلال ترحيل المسافة فقط، ومع ذلك؛ فإن (SSSC) مع تخزين الطاقة يحاكي مقاومة كبيرة إيجابية أو سلبية.

وبالتالي يتم تعديل كل من “المفاعلة والمقاومة المرئية” بواسطة مرحل المسافة إلى حد كبير، خاصةً اذا لم يتم التحقيق بدقة في تأثير استراتيجية التحكم التي تم تكييفها مع (SSSC-ES) على الممانعة، والتي تم قياسها بواسطة مرحل المسافة أثناء الخطأ، كذلك لم يتم الإبلاغ عن أي عمل حول إعداد ترحيل المسافة التكيفية للخطوط التي تم تعويضها باستخدام (SSSC-ES) بناءً على مفاعلة ومقاومة تمت محاكاتها.

حيث أن الهدف الرئيسي من هذا العمل هو دراسة وتحليل تأثير المفاعلة والمقاومة المحاكاة بدقة من خلال التشغيل الرباعي لـ (SSSC) واستراتيجيات التحكم المختلفة لـ (SSSC) على أداء التتابع التقليدي للمسافة، كما يتم تقديم منهجية جديدة لإعداد الترحيل التكيفي بناءً على حساب المقاومة المحاكاة ومفاعلة (SSSC)، وذلك لمنع حدوث سوء تشغيل الترحيل.

وفيما بعد يتيح “المعوض المتزامن الثابت” الذي يشتمل على جهاز تخزين الطاقة (SSSC-ES) في ناقل التيار المستمر تبادل الطاقة الحقيقية مع النظام بالإضافة إلى تعويض تفاعل الخط، وهذا يسهل التحكم المحسن في القدرة الكهربائية الحقيقية والتفاعلية في نظام النقل، ومع ذلك؛ فإن التشغيل الرباعي لـ (SSSC)، كما يمثل مشاكل إضافية للتشغيل الدقيق لحماية خط النقل التقليدي.

كما تم تحليل تأثير مفاعلة ومقاومة تمت محاكاتها بواسطة عملية رباعية الرباعية من (SSSC) بحيث تتضمن جهاز تخزين الطاقة على حماية خط النقل، كما يتم إجراء تحقيق بأخطاء متناظرة وغير متناظرة على الخط، ومن الواضح أن (SSSC-ES) لا يؤثر على أداء مرحل المسافة عندما يكون خارج حلقة الخطأ، وعندما يكون (SSSC-ES) في حلقة الخطأ، لذلك ستتغير قيم (RSSSC) و (XSSSC) وبالتالي (Zrelay) بشكل كبير.

واعتماداً على وضع تشغيل (SSSC-ES) واستراتيجية التحكم المستخدمة في (SSSC-ES)؛ فإن كل هذا يجعل إعداد مرحل المسافة مهمة صعبة، كما ويظهر أن مرحل المسافة التقليدي مع الإعدادات القياسية يعمل بشكل سيء، أي تحت متناول اليد أو فوق، كما يتم تقديم إعداد تكيفي جديد لترحيل المسافة الرباعي العددي على أساس التفاعل المستمر واستراتيجية التحكم في المقاومة المستمرة لـ (SSSC-ES) لمنع التشغيل الخاطئ لمرحل المسافة.

حيث أن النقاط البارزة والمساهمات الرئيسية لهذا العمل هي:

• نموذج (DQ) لـ (SSSC) مع جهاز تخزين الطاقة وتحليل متعمق لتأثير وضع التشغيل واستراتيجية التحكم لـ (SSSC-ES) على أداء مرحل المسافة في جميع الأرباع الأربعة للتشغيل.

• إعداد مرحل تكيفي جديد يعتمد على تحكم (RSSSC) و (XSSSC) المحاكي، وذلك لمنع التشغيل الخاطئ لمرحل المسافة الرقمية الرباعي للخطوط التي تم تعويضها باستخدام (SSSC-ES).

• ستساعد الحماية الموثوقة لخطوط التعويض (SSSC-ES) المقدمة في هذا العمل أنظمة النقل على استخدام تعويض سلسلة (VSC) القائم على دمج تخزين أو مصدر الطاقة، وبالتالي الاستفادة من جميع الأرباع الأربعة للتشغيل.