ضرورة تعزيز فصل الأحمال الكهربائية والتبديل التصحيحي

 

قد تحدث مجموعة متنوعة من الاضطرابات في أنظمة الطاقة، مثل الأحداث الطبيعية المتطرفة وأعطال الدائرة القصيرة وفشل المعدات وسوء التشغيل، بحيث سيؤدي ذلك إلى اختلال توازن الطاقة في نظام الطاقة عند تعطل خطوط النقل أو المولدات المهمة بشكل غير متوقع، ووفقاً لذلك سيكون هناك بعض التأثيرات الضارة مثل انحرافات كبيرة في التردد والجهد، والتي يمكن أن تهدد أمن انحراف التردد العابر (TFDS) وأمن انحراف الجهد العابر (TVDS).

 

كذلك إعادة توزيع كبيرة لتدفق الطاقة، والتي قد تسبب الحمل الزائد لخطوط النقل والمحولات أو حتى إطلاق حماية من الحمل الزائد، بحيث أدى الاختراق المتزايد للأجيال المتجددة المتقطعة، وخاصة مصادر الطاقة المتجددة المركزية إلى تغيير كبير في خصائص نظام الطاقة، كما يتغير تدفق الطاقة لخطوط النقل أكثر من أي وقت مضى.

 

أيضاً يتم تقليل قدرة تنظيم التردد لنظام الطاقة مع التكامل الهائل للمولدات الكهربائية القائمة على المحول الكهربائي، لذلك؛ فإنه من الأهمية بمكان لمرفق الكهرباء تصميم استراتيجية تحكم جديدة لتقليل مشاكل الأمن والاستقرار الناتجة عن ذلك بالإضافة إلى تقليل فقد الحمل بعد حالات الطوارئ غير المتوقعة.

 

كما جذبت المشكلة المذكورة أعلاه الانتباه في كل من الدراسات والصناعة لسنوات، بحيث يعتبر فصل الأحمال (LS) استراتيجية شائعة لكبح كل من انحراف التردد الكهربائي أو الجهد الكبير وتخفيف الحمل الزائد. عند التفكير في (TVDS / TFDS)، بحيث يتم استخدام مبدأ (LS) المدفوع بالاستجابة عادةً كأحدث المنتجعات، مثل فصل الأحمال تحت التردد (UFLS) وفصل الحمل تحت الجهد (UVLS).

 

وتقليدياً؛ فإنه يتم دراسة الاستراتيجيتين بشكل منفصل على أساس تقدير انحرافات التردد والجهد على التوالي والتي قد تتدهور بعضها البعض، حيث أن قرار جديد هو دمج كل منهما في إطار موحد، وإلى جانب ذلك، تم استخدام (LS) أيضاً لتنظيم تدفق الطاقة عبر أجهزة النقل، وبالتالي تخفيف الحمل الزائد، كما أنه تم استخدام بعض الخوارزميات الأخرى مؤخراً.

 

كذلك تُستخدم بيانات أخذ العينات المتزامنة من وحدات قياس الطور (PMUs) لتحسين خوارزمية (LS)، كما تم اقتراح منهجية تبديل الإرسال المستخدمة عبر الإنترنت، وذلك بناءً على معالجة البيانات، والتي تهدف إلى زيادة هوامش الحمل والحد من الاستقرار الثابت لخطوط النقل الكهربائية، بحيث يتم استخدام تصنيف الخط الحراري الديناميكي في الوقت الحقيقي في تصميم استراتيجية (LS)، وبالتالي لتقليل فقد الحمل وتعزيز أمان النظام.

 

وتقليدياً؛ فإنه يُنظر إلى (TVDS / TFDS) والحمل الزائد بشكل منفصل على نطاقات زمنية، وهو أمر معقول لأن الحمل الزائد هو عملية بطيئة وطويلة نسبياً، ومع ذلك بالنسبة لظروف التحميل الزائد السريع الناتجة عن الفقد المفاجئ لقدر كبير من الطاقة الكهربائية؛ فإنه يُفضل تنسيق (TVDS / TFDS) والحمل الزائد في إطار موحد عندما يكون (LS) أمراً لا مفر منه لتخفيف الحمل الزائد.

 

كما أنه يمكن أن يحدث هذا أيضاً لحالات طوارئ أخرى، مثل تعثر خط متوازي محمّل بالثقل وإيقاف تشغيل خطوط نقل الجهد العالي في الحلقات الكهرومغناطيسية، وفي ظل هذه الظروف؛ فإنه يكون (LS) الذي يحركه الحدث أكثر ملاءمة لأن (LS) المدفوع بالاستجابة له عيبان:

 

  • هناك حاجة إلى كمية كبيرة من (LS) للحفاظ على استقرار النظام حيث لا يمكن اكتشاف ظروف انعدام الأمن إلا في مدة معينة (تسمى وقت الاستجابة) بعد الاضطراب.

 

  • إعادة توزيع التدفق على نطاق واسع أو حتى الفشل المتتالي اللاحق يمكن أن يحدث بدون تردد واضح أو تذبذب جهد في المرحلة المبكرة.

 

النموذج الرياضي لتنسيق LS لـ TVDS / TFDS والحمل الزائد

 

نموذج التنسيق: لتحسين (LS) المنسق المستند إلى الحدث من أجل الأمان العابر والحمل الزائد في إطار عمل متكامل مع مراعاة (CLS) المحتملة؛ فإنه يمكن نمذجة المشكلة على النحو التالي:

 

 

بحيث يختلف هذا النموذج عن عملنا السابق، كما ويأخذ في الاعتبار عملية (CLS)، مما يجعل المشكلة أكثر تعقيداً، كذلك هناك (4) قيود عدم مساواة لجعل الورقة قائمة بذاتها، كما يتم سرد القيود على النحو التالي:

 

قيود أمنية عابرة: تستند هذه القيود على التقييم الكمي لـ (TFDS / TVDS)، والتي أيضاً تم تخصيصها كـ (ηf) و (V) على التوالي، وفي هذا البحث تم حساب الفهارس باستخدام جداول مكونة من عنصرين [Xcr، tXcr] بناءً على مسارات المجال الزمني، وبهذه الطريقة يُشار إلى (ηT) و (εT) في المعادلة السابقة على أنهما.

 

 

القيد الزائد: يعتمد هذا القيد على تقييم الحمل الزائد لكل فرع، بحيث يتم حساب هامش الحمل الزائد (ηS) على النحو التالي:

 

 

حيث أن:

 

(ηS> 0): تعني عدم وجود حمل زائد في النظام.

 

(ηS = 0): تعني أن النظام في حالة حرجة ؛ ηS <0 تعني أن النظام مثقل.

 

وعلى الرغم من أن (ηS) هو مؤشر نوعي يستخدم للإشارة إلى ما إذا كان النظام زائد التحميل أم لا؛ فإنه يمكن تسجيل معلومات أكثر تفصيلاً في عملية الحساب، مثل عدد الفروع المحملة بشكل زائد والمبلغ الإجمالي للطاقة التي تنتهك التوازن وتسلسل الخطوط حسب مستوى التحميل الزائد، وعملياً لضمان الأمان العابر وتجنب التحميل الزائد، تم تعيين (εf ،εV ،S) كأرقام موجبة صغيرة لتوفير بعض الهامش.

 

قيد الحد الأقصى من الفروع الاحتياطية: يحد هذا القيد من عدد الخطوط القابلة للتحويل، وهو أمر شائع وعملي مع تقنيات (CLS)، وذلك بالنسبة للحمل الزائد السريع الناجم عن الاضطرابات الكبيرة، بحيث يكون التبديل السريع للخطوط الاحتياطية أكثر كفاءة ومرغوبة في الصناعة، ولتجنب المخاطر المحتملة من تبديل خطوط النقل؛ فإنه يتم النظر فقط في تشغيل خطوط الاستعداد في هذا الورق (Lj = 0) والمعادلة الأولى يمثلان خط الاستعداد (j) مغلقاً وتشغيلاً على التوالي.

 

كما يمكن ذكر الافتراض على النحو التالي، ومع تطور خطوط نقل الجهد العالي، تظهر حلقات كهرومغناطيسية في نظام الطاقة، مما قد يؤدي إلى مشاكل في الاستقرار، لذلك يتم إلغاء تنشيط بعض فروع الجهد المنخفض عن قصد في ظل ظروف التشغيل ال، والتي يمكن اعتبارها فروعاً احتياطية وجاهزة للتشغيل في حالات الطوارئ.

 

كما أن هناك أيضاً بعض الأجهزة غير المتصلة بالإنترنت التي خضعت للتو للصيانة في نظام الطاقة، والتي يمكن أيضاً تشغيلها عند الضرورة، بحيث كانت هناك بعض المحاولات الصناعية في نظام الطاقة العملي في الصين، بحيث يتم استخدام تبديل الخطوط الاحتياطية أو المحولات للتخلص من التحميل الزائد بالتنسيق مع إرسال الطاقة النشط.

 

قيد مقدار سفك الأحمال: يختلف مقدار (LS) المتاح في كل حافلة ويمكن تعيين الحد العلوي بشكل منفصل، وذلك بالنسبة لبعض العملاء المهمين، بحيث لا ينبغي إلقاء العبء بنشاط، وفي عملية (LS)، كما يمكن ضبط ترتيب أولوية (LS) للحافلات مسبقاً وفقاً لتوافر الحمولة وأهميتها والتكلفة ذات الصلة، وخلاف ذلك، سيتم حساب تسلسل (LS) الأمثل وفقاً لحساسية (LS) عند كل ناقل فيما يتعلق بنظام الطاقة.