نظرة عامة على مناهج استعادة الخدمة للشبكة الكهربائية

في هذه الأساليب، تُستخدم مناهج مختلفة للحصول على حلول استعادة الخدمة، بما في ذلك القواعد الإرشادية والأنظمة الخبيرة والخوارزميات الوصفية ونظرية الرسم البياني، البرمجة الرياضية، الأنظمة متعددة العوامل، علاوة على ذلك؛ فإنها تتم مناقشة مجالات البحث المستقبلية لاستعادة الخدمة لشبكات التوزيع.

اظهار التباين العام فيما يخص استعادة الخدمة للشبكة الكهربائية

بشكل عام، يمكن تصنيف مناهج استعادة الخدمة إلى مناهج مركزية ولامركزية وموزعة وهرمية، والتي يتم تعريفها على النحو التالي:

• النهج المركزي: يتواصل كل وكيل محلي مع وحدة تحكم مركزية حيث يتم اتخاذ القرار بناءً على معلومات النظام الشاملة.

• النهج اللامركزي: يتخذ كل وكيل محلي القرار بناءً على المعلومات المحلية دون اتصالات بين الوكلاء.

• النهج الموزع: لا يوجد مراقب مركزي ويتواصل كل وكيل مع جيرانه لاتخاذ القرارات.

• النهج الهرمي: يتم اتخاذ القرار من قبل وكلاء يتواصلون في هيكل هرمي.

لذلك تركز هذه الأبحاث بشكل أساسي على مناهج استعادة الخدمة مع أنظمة الاتصال، أي المناهج المركزية والموزعة والتسلسل الهرمي، كما أنهم يستخدمون تقنيات مختلفة للحصول على حلول الاستعادة، بما في ذلك الأنظمة الخبيرة وخوارزميات الكشف عن مجريات الأمور والخوارزميات الوصفية ونظرية الرسم البياني والبرمجة الرياضية والأنظمة متعددة العوامل.

بالإضافة الى ذلك يستخدم نهج استعادة الخدمة بدون أنظمة الاتصال، أي الأساليب اللامركزية، كما ويتم استخدام الذكاء المحلي للحصول على حلول الاستعادة مع التحكم التلقائي في إعادة الإغلاق والتحكم التلقائي في التبديل الاحتياطي وأتمتة المغذي (FA)، وذلك على أساس المفاتيح الذكية مثل المقسمات في نوع تأخير الجهد الكهربائي.

مناهج استعادة الخدمة بدون أنظمة الاتصال المباشرة

تستخدم أساليب استعادة الخدمة بدون أنظمة الاتصال الذكاء المحلي للحصول على حلول الاستعادة، وعلى الرغم من أنها توفر حلولاً بسرعة؛ إلا أنه من الصعب تنسيق أنواع مختلفة من وحدات التحكم المحلية في بعض الحالات مثل الجذع ذي الأطوال القصيرة المتعددة.

كما يتم تنسيق الحماية من التيار الكهربائي الزائد مع (FA)، وذلك استناداً إلى أجهزة إعادة الإغلاق ومقاطع تأخير الجهد لاستعادة مصدر الطاقة، بحيث تم اقتراح استراتيجية تنسيق بين حماية المرحل والتبديل التلقائي للنسخ الاحتياطي ونظام أتمتة التوزيع (DAS)، كما تم تطوير نموذج هرمي لشبكة التوزيع، وذلك بهدف دراسة إعداد المعلمة لنظام (FA) مع الأخذ في الاعتبار التنسيق بين أجهزة إعادة الإغلاق والمقاطع مع نوع تأخير الجهد الكهربائي.

أيضاً تم تصميم نظام (FA) الجديد لأنظمة التوزيع الريفية، حيث يتم استخدام الحماية اللحظية أثناء إعادة الإغلاق، كذلك تم تحسين نظام (FA) هذا العمل، وذلك عن طريق إضافة تأخير زمني إلى المقطعات وإدخال آلية قفل خارج الجهد في التحكم في المقسمات ومبدلات الحلقة، والتي يمكن أن تقلل بشكل كبير من وقت الاستعادة ومناطق الانقطاع وتم اقتراح نظام (FA) المعتمد على أجهزة إعادة الإغلاق والمفاتيح الكهربائية المثبتة على عمود الجهد الحالي (RVC).

نهج استعادة الخدمة مع أنظمة مع أنظمة الاتصالات المباشرة

• النهج المركزي: تعتمد المناهج المركزية على (DAS) التي تتكون من محطة رئيسية ومحطات فرعية وأجهزة (DA) ونظام اتصالات، وذلك باستخدام المعلومات العالمية، بحيث يمكن للنُهج المركزية الحصول على حلول الاستعادة المُحسَّنة، ومع ذلك تتطلب الأساليب المركزية نقل كميات كبيرة من البيانات المودعة ومركز تحكم قوي (CC) مع قدرة حسابية باهظة الثمن لمعالجة البيانات والحسابات.

كما يتكون النظام الخبير الموضح في الشكل التالي (1) من ثلاثة أجزاء رئيسية، وهي قاعدة المعرفة وقاعدة البيانات ومحرك الاستدلال، بحيث تتكون قاعدة المعرفة من معرفة المجال المستخدمة لحل المشكلات، ويتم ترجمة معرفة المجال إلى قواعد، على سبيل المثال، (IF – الشرط) وصولاً الى (الإجراء) القواعد، كذلك تتضمن قاعدة البيانات مجموعة من الحقائق لمطابقة القواعد في قاعدة المعرفة.

وبالنسبة الى الخوارزمية الإرشادية؛ فإنها تستخدم النهج القائم على خوارزمية الكشف عن مجريات الأمور أيضًا الاستدلال أو القواعد للحصول على حلول، وفي هذه الأساليب يتم تحويل الاستدلال إلى خوارزميات لتوجيه البحث عن الحلول.

• نظرية الرسم البياني: تتكون شبكة التوزيع من محطات فرعية ومناطق تحميل مترابطة ومحددة بواسطة المحولات الكهربائية، الا إذا تم عرض المحطات الفرعية ومناطق التحميل على أنها رؤوس وتم عرض المحولات على أنها حواف (e1 − e6)، عندها يمكن تمثيل الشبكة الكهربائية على شكل رسم بياني [G (υ ، ε)]، حيث تشير إلى الرؤوس و تشير إلى الحواف.

• شجرة القرار الثنائية: تم اقتراح خوارزميات الكشف عن مجريات الأمور على أساس شجرة القرار، والتي تبني مساحة الحل كشجرة قرار وتستخدم تقنيات بحث مختلفة للبحث في الشجرة، بحيث يتم عرض شجرة قرار ثنائية في الشكل التالي (3)، وذلك بدءاً من العقدة الجذرية، كما يتم تعيين كل عقد من العقد اللاحقة لها بقيمة ثنائية، بحيث تمثل حالة المفتاح، على سبيل المثال ويتم إغلاق المفتاح إذا كانت (x1 = 1).

وخلاف ذلك يكون المفتاح مفتوحاً إذا كانت (x1 = 0)، بحيث يمثل أي مسار بين العقدة الجذرية والعقدة في المستوى (mth)، وهي مجموعة من حالة المفاتيح (m)، أي حل الاستعادة، وبالتالي من خلال البحث الشامل عن الشجرة؛ فإنه يمكن الحصول على جميع حلول الاستعادة وتقييمها، ومع المعرفة الخاصة بالمجال؛ فإنه يجب تقييم جزء فقط من الشجرة لتقليل أعباء البحث.

وبالنسبة الى المنهجية الموزعة والتسلسل الهرمي؛ فإنها تستخدم المناهج الموزعة والهرمية ذات الذكاء الموزع لحل مشكلات استعادة الخدمة، بحيث تنقسم شبكة التوزيع إلى شبكات فرعية يتحكم في كل منها وكيل محلي، وفي الأساليب الحالية يتم استخدام النظام متعدد العوامل (MAS) والبرمجة الرياضية فقط.

1. (MAS): يتواصل الوكلاء وينسقون لحل المشكلات وفقاً لقواعد إرشادية محددة، بحيث يمكن لكل وكيل أن يدرك ويتفاعل مع التغييرات في بيئته بشكل مستقل.

2. (البرمجة الرياضية): تم استخدام طريقة الاتجاه البديل للمضاعفات (ADMM) لحل مشكلة استعادة الخدمة بطريقة موزعة.

3. (الطرق الهجينة): هنا يتم دمج البرمجة الرياضية مع (MAS)، بحيث يتفاوض وكلاء التغذية مع بعضهم البعض للحصول على نموذج مصغر للجزء في الشبكة المرتبط باستعادة الخدمة.

تستعرض هذه الدراسة مناهج استعادة الخدمة الحالية لشبكات التوزيع، بحيث تشمل أساليب استعادة الخدمة بدون أنظمة الاتصال حماية المرحل والتحكم التلقائي في إعادة الإغلاق والتحكم التلقائي في التبديل الاحتياطي و (FA) على أساس المفاتيح الذكية، كما يمكن لهذه الأساليب استعادة عملاء انقطاع التيار على الفور بناءً على منطق التشغيل المحدد مسبقاً لوحدات التحكم المحلية، ومع ذلك من الصعب تنسيق الوحدات المحلية في المواقف المعقدة.

وفي نهاية هذا المقال فانه يمكن تصنيف مناهج استعادة الخدمة الكهربائية مع أنظمة الاتصالات على أنها مناهج مركزية وموزعة وهرمية وفقاً لهندسة الاتصالات، من بينها تُستخدم تقنيات مختلفة للحصول على حلول الاستعادة، بما في ذلك الأنظمة الخبيرة، خوارزميات الكشف عن مجريات الأمور ونظرية الرسم البياني، البرمجة الرياضية، الأنظمة متعددة العوامل، وذلك باستخدام تقنيات مختلفة، كل نهج له مزايا وعيوب مختلفة.