طلال الحوامدة

تظهر الحاجة إلى نظام (DC) متعدد الأطراف بسبب الزيادة في مصادر الطاقة الموزعة للتيار المستمر مثل الكهروضوئية والزيادة في استهلاك حمل التيار المستمر.

في الوقت الحاضر، تزداد الأحداث الطارئة بشكل كبير بسبب النمو الهائل في الحمل الكهربائي والتمييز في عادات المستهلك، كما تؤدي الزيادة في طلب الأحمال والاستثمار والتسويق.

مع زيادة حمل الطاقة غير الخطي وبقاء بنية شبكة التوزيع الكهربائية أكثر تعقيداً؛ تصبح مشاكل جودة الطاقة أكثر خطورة، وعلى وجه الخصوص؛ فإنه يمكن أن تؤثر مشكلة جودة الجهد.

مع ضغط نقص الطاقة الأحفورية وتغير المناخ واحتياجات البيئة، تتطور طاقة الرياح وهي طاقة خضراء ومنخفضة الكربون، وذلك بسرعة هائلة في الصين.

تتطور طاقة الرياح بشكل مستمر بسبب الطلب المتزايد على الطاقة المتجددة وسياسة الطاقة منخفضة الكربون، وذلك مع زيادة تغلغل طاقة الرياح.

تعتبر أنظمة الطاقة الكهربائية (EPS) هي البنية التحتية الأساسية لأي دولة حديثة وتوحد أراضيها في شبكة موحدة ومعقدة ومتفرعة، كما أن هناك اضطرابات طارئة حتمية في مثل هذه الشبكات.

مع التطور السريع لتكنولوجيا الطيران، أصبح تواتر المعدات الإلكترونية المحمولة جواً أعلى وأعل ، مما يجعل مشكلة عدم توازن الطاقة التوافقية والفاعلية والجهد أكثر وأكثر خطورة.

في ظل التحول إلى مجتمع أخضر مستدام، شهدت طاقة الرياح نمواً سريعاً في جميع أنحاء العالم في العقود الماضية، ومع ذلك؛ فإن طاقة الرياح بطبيعتها العشوائية بسبب حالة الطقس.

يتم توزيع موارد طاقة الرياح ومراكز التحميل بشكل عكسي، بحيث يعتمد تطوير طاقة الرياح بشكل عام على طريقة التطوير المركزي واسع النطاق ونقل الجهد العالي لمسافات طويلة.

تُصنف الصين حالياً كأكبر مصدر لانبعاث غازات الاحتباس الحراري في العالم، وفي عام (2013)م، بحيث بلغت انبعاثات ثاني أكسيد الكربون في الصين حوالي (10) مليارات طن متري.

يُعرَّف ترهل الجهد الكهربائي على أنه انخفاض يتراوح بين (0.1) و (0.9) وحدة دولية، وفي جذر متوسط التربيع (RMS) الجهد أو التيار الكهربائي عند تردد الطاقة لمدة (0.5) دورة إلى (1) دقيقة.

من المقرر أن تصبح تقنية الخلايا الكهروضوئية الشمسية المصدر المهيمن لتوليد الكهرباء في جميع أنحاء العالم وأساساً رئيسياً لأنظمة الطاقة المستقبلية.

باعتبارها المعدات الرئيسية لتوصيل القدرة الكهربائية؛ فإن سلامة المحولات الكهربائية واستقرارها مهمان لموثوقية نظام الطاقة، وفي الوقت نفسه وكتنفيذ واسع النطاق للألواح الكهروضوئية.

تلعب الكهرباء دوراً محورياً في المجتمع الحديث، وخاصةً مع تطور أجهزة إلكترونيات القدرة، وعلى الرغم من تحسن أداء العديد من الأنظمة الكهربائية والإلكترونية.

يمكن أن ينتج الجهد غير المتوازن في نظام الطاقة عن أخطاء متناظرة والتوزيع غير المتكافئ للأحمال مثل محركات الجر الكهربائية، وبدء تشغيل المحركات الصناعية الكبيرة.

يمثل فحص خطوط الكهرباء وصيانتها تكلفة اقتصادية كبيرة لشركات التوريد بسبب التوسع الهائل لهذا النوع من البنية التحتية والحاجة إلى أداء هذه المهام بشكل دوري وفقاً للوائح كل دولة أو منطقة.

بينما تم تصميم نظام التوزيع الشعاعي (RDS) لتوفير الحمل الأقصى السنوي نظراً لأن الحمل الأقصى مطلوب فقط لفترة قصيرة نسبياً خلال العام؛ فإن معدل استخدام المنشأة متواضع إلى حد ما.

يعتمد تردد شبكة الطاقة على توازن الطاقة النشطة، وبالنسبة لشبكة غير متزامنة ذات تيار مباشر (DC) على نطاق واسع، وعند حدوث خطأ في التيار المباشر؛ فإنه سيحدث عدم توازن في الطاقة.

تتكون الأسطح السطحية القابلة للضبط غير الخطية أو النشطة من سطح مقاومة اصطناعي يتضمن مكونات دائرة غير خطية، بحيث يتم إنشاء أسطح المعاوقة الاصطناعية باستخدام خلايا وحدة معدنية.

أصبحت معدات تكييف الطاقة القائمة على إلكترونيات القدرة في كل مكان في أنظمة الطاقة، بحيث يمكن أن تولد معدات مثل محولات الطاقة الشمسية الكهروضوئية تياراً كبيراً في الوضع المشترك.

يعتبر التيار الكهربائي المباشر عالي الجهد (HVDC)، بمثابة نظام نقل "لقدرة التيار مستمر"، بحيث يتميز بكفاءة وقدرة عالية في النقل لمسافات طويلة.

تعمل الطاقة الجديدة واسعة النطاق المتصلة بشبكة الطاقة على تحويل الشبكة التقليدية أحادية الطاقة إلى شبكة متعددة الطاقة، مما يشكل تحدياً كبيراً لحماية المرحلات التقليدية.

يتغير النموذج في صناعة الطاقة الكهربائية بسبب انتشار العدادات الذكية والموارد الموزعة، بحيث يتيح انتشار العدادات الذكية إمكانية الحصول على بيانات قياس محسنة عن استهلاك الطاقة.

في الولايات المتحدة وحدها، هناك أكثر من (61000) حريق سنوياً بسبب الأعطال الكهربائية أو الأعطال في المتوسط ​، ووفقاً لبيانات من الجمعية الوطنية للحماية من الحرائق (NFPA).

يعد التنبؤ بالحمل مهماً لتشغيل نظام الطاقة والتحكم فيه وتحديداً في إرسال التوليد الكهربائي وتكامل التوليد الموزع والتحكم في القدرة التفاعلية.

تمت ملاحظة زيادة الاهتمام بمحول مصدر الجهد (VSC) القائم على الجهد العالي للتيار المستمر (HVDC)، بحيث توفر تقنية (VSC-HVDC) العديد من المزايا.

يتم جمع قدر كبير من بيانات الأعطال أثناء إجراءات تشغيل وصيانة نظام الطاقة الكهربائية، بحيث تتكون هذه البيانات من نصوص شبه منظمة وغير منظمة.

تم إثبات أن جميع حالات انقطاع التيار الكهربائي تقريباً ناتجة عن حالات فشل متتالية، والتي يتم تشغيلها في البداية عن طريق اضطرابات فردية أو متعددة في ظروف معينة.

يؤدي الاختراق العالي لأنظمة إدارة الطاقة المنزلية (HEMS) إلى تأثيرات ضارة مثل قمم الارتداد وعدم الاستقرار وحالات الطوارئ في مناطق مختلفة من شبكة التوزيع.

تم تقديم فكرة الشبكات الكهربائية في القرن التاسع عشر، ولكن تم تبنيها في البلدان المتقدمة في عام (1960م)، حيث كان لشبكة الطاقة في ذلك الوقت اختراق وقدرات كبيرة وكفاءة مناسبة.