الهندسة الكهربائية

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.

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.

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

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.

أصبحت وحدة قياس الطور المتزامن (PMU) ونظام قياس المنطقة الواسعة (WAMS)، والتي يمكن أن توفر قياسات السعة وزاوية الطور بتردد عالٍ (حتى 100 هرتز) وتأخير منخفض.

تشير جودة الطاقة إلى قدرة النظام الكهربائي على إنشاء مصدر طاقة مناسب له شكل موجة جيبية نقي وخالي من الضوضاء، كما تمثل جودة الطاقة المحسنة قيمة ثابتة.

من السنوات القليلة الماضية، أدت المخاوف المتزايدة بشأن الآثار البيئية بسبب استنفاد الوقود الأحفوري إلى التحول نحو مصادر الطاقة المتجددة لتلبية الطلب العالمي على الطاقة.

تعد الشبكات الذكية (SGs) القائمة على اتصالات خطوط الطاقة (PLC) بديلاً تنافسياً للغاية لتحديثات الشبكة المستقبلية ويمكن أن توفر اتصالاً سهلاً وفعالاً بين زوجين عشوائيين من العقد الكهربائية.

يعد تكامل وحدات توليد التوزيع (DG) ميزة أساسية في شبكة المرافق الكهربائية الحديثة، كما يمكن النظر في معطيات معينة، مثل كمية وحدات (DG) وحجمها وأفضل موقع وتكوين الناقل.

تُستخدم محولات (DC-DC) أو محولات التيار المستمر على نطاق واسع لنقل طاقة التيار المستمر بين مستويين مختلفين من الجهد المستمر في تطبيقات تحويل الطاقة العالية.

يؤدي اندماج المستشعرات والحوسبة المتطورة وعلوم البيانات ومنصات الحوسبة عالية الأداء وتقنيات المعلومات والاتصالات (ICT) إلى دفع كل مجال هندسي تقليدي إلى نموذج تشغيلي.

على مدى العقود الماضية، ولدت العديد من تقنيات الطاقة المتجددة، بما في ذلك طاقة الرياح والطاقة الشمسية والأمواج والمد والجزر والطاقة الحرارية الأرضية اهتماماً كبيراً في جميع أنحاء العالم.

مرشح القدرة النشط التحويلة (APF) مع تردد التبديل التمثيلي (10- 20) كيلو هرتز، وهو جهاز فعال لقمع التيارات التوافقية السائدة من الخامس إلى الحادي والثلاثين في شبكة المرافق (50/60) هرتز.

في تطور المجتمع الحديث، يعد توفير الطاقة وتوفير الكهرباء النظيفة المستدامة من العوامل الرئيسية من أجل أن تصبح أكثر استقلالية عن موارد الطاقة القائمة على النفط والوقود الأحفوري.

في السنوات الأخيرة، شهد استخدام المحولات الإلكترونية للطاقة (PECs) على مستوى الشبكات الأرضية والشبكات الصغيرة نمواً هائلاً، وفي الواقع توفر هذه الأجهزة العديد من المزايا.

تعد الطاقة الشمسية أحد موارد الطاقة المتجددة الحيوية التي يمكنها توفير الطاقة للشبكات الكهربائية بتكلفة بيئية منخفضة مقارنة بالطرق التقليدية لإنتاج الطاقة.

جذبت الشبكات الصغيرة (MG) اهتماماً هائلاً في العقود القليلة الماضية، وذلك نظراً لسهولة تكاملها مع موارد الطاقة الموزعة (DER) جنباً إلى جنب مع قدرتها على استيعاب الاختراق العالي.

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.

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

في جميع أنحاء العالم، تم تطوير رموز شبكة موارد الطاقة الموزعة (DER) ومعايير الترابط لتشمل وظائف دعم الشبكة الكهربائية الجديدة، وغالباً ما تشتمل هذه المعايير على وظائف لتوفير تنظيم الجهد.

في الوقت الحاضر  ليس من السهل على مشغلي نظام التوزيع تشغيل نظام دون الالتفات إلى التشوه التوافقي، والذي يعتبر من أهم مشكلات جودة الطاقة (PQ).

تلعب إمدادات الطاقة التفاعلية الكافية في أنظمة الطاقة الكهربائية دوراً مهماً في الحفاظ على الموثوقية والأمان المناسبين، كما يتأثر استقرار الجهد بشكل كبير بقدرة أنظمة الطاقة.

كان التعدين احتلالاً للبشرية منذ عصور ما قبل التاريخ، كما تم استخدامه للحصول على المعادن لصنع الأدوات اللازمة للأنشطة الزراعية، كما كان التعدين أحد الركائز الأساسية للاقتصاد الأسترالي.

يمكن أن يؤدي الترويج للمركبات الكهربائية إلى تسريع عملية استبدال الوقود وتقليل انبعاثات عوادم المركبات، والتي لها أهمية كبيرة في تعزيز الحفاظ على الطاقة وتقليل الانبعاثات ومنع تلوث الهواء.

أثارت موارد الطاقة المتجددة، مثل الرياح والطاقة الشمسية، المزيد والمزيد من الاهتمام حول العالم بسبب مزاياها المتجددة والبيئية في السنوات الأخيرة.

لقد فرض تكامل موارد الطاقة المتجددة على نطاق واسع تهديداً كبيراً على تشغيل نظام الطاقة، كما أنه يجعل من الصعب وغير الفعال الحفاظ على توازن الطاقة بالاعتماد فقط على المولدات التقليدية.

يواجه تطوير والتحقق من صحة إلكترونيات القدرة لوحدات التحكم في المحركات (MCU) تحديات كبيرة لأن المرافق الحالية لا تتناسب مع المتطلبات المرغوبة.

أصبح تكامل الشبكة لموارد الطاقة الموزعة (DERs) على مستوى توزيع الجهد المتوسط ​أو المنخفض سائداً يوماً بعد يوم، بحيث يضم نظام الطاقة بشكل تدريجي.

تلعب مزامنة الشبكة دوراً مهماً في أنظمة تحويل الطاقة، مثل أنظمة التوليد الموزعة ومرشحات الطاقة النشطة (APF) ومُعادِدات الجهد الديناميكي ومولدات (var) الثابتة (SVG).