معالجة عدم مرونة التيار الكهربائي وضرورة التحسين المستمر

مع النمو المستدام في دمج وحدات التوليد الموزعة في شبكة التوزيع، يزداد احتمال تجاوز مستوى العطل الحالي لتصنيف المكونات الحالية، بحيث يستخدم محدد التيار لخطأ الجسر (H) المتتالي على نطاق واسع في شبكة الطاقة، وذلك نظراً لميزته في منع زيادة التيار الكهربائي وقلة المرونة.

ضرورة معالجة عدم مرونة التيار الكهربائي في أنظمة التشغيل

بسبب الطلب المتزايد على الكهرباء والنمو المستمر للمولدات الكهربائية الموزعة (DGs)، كان تيار العطل أكبر في بعض الحالات، لذلك قد يتجاوز تصنيف قواطع الدائرة الحالية (CBs)، مما يزعج تنسيق مرحلات الحماية ويتلف معدات النظام، بحيث أصبح التيار القصير المفرط عاملاً أساسياً في التشغيل الآمن والمستقر لشبكات التوزيع النشطة (ADNs).

ولكن كحل تقليدي؛ فإن رفع درجة الجهد الكهربائي وتركيب محول عالي المقاومة أو المفاعل المتسلسل يحد من مرونة شبكات (ADN) ويزيد من فقدان الشبكة الكهربائية، بحيث يتمثل أحد الحلول البديلة للتعامل مع هذه المشكلات في استخدام محددات تيار الخلل (FCLs) مثل محدد تيار خطأ التوصيل الفائق (SFCL) ومحدد تيار الخلل المرن (FFCL).

وفي التشغيل المنتظم لأنظمة الطاقة الكهربائية؛ تُظهر جميع (FCLs) تقريباً مقاومة صفرية تقريباً كجهاز غير مرئي، وعند حدوث خطأ تقدم (FCLs) مقاومة عالية للحد من التيار القصير، ومع ذلك؛ فإن هذه الأساليب لها بعض العيوب، ونظراً لمشاكل تبديد الحرارة لـ (SFCL)؛ فإنه لا يمكن استخدامها على نطاق واسع، وعلى الرغم من أن (FFCL) يمكنها قمع تيار الخطأ بمرونة إلى القيمة المرجعية.

كذلك أن مستويات الجهد والتيار للأجهزة الإلكترونية للطاقة لا تزال عاملاً مهماً يؤثر على تطورها في شبكات توزيع الجهد المتوسط ​​والعالي، ومع تطوير المحولات الكهربائية المتتالية المتعددة يتم تفضيل محددات تيار الجسر (H) المتتالية (CHB-FCLs) على نطاق واسع، والتي يمكن أن تخفف بشكل فعال من زيادة التيار وتكون مناسبة لبيئة شبكة توزيع الجهد المتوسط.

النموذج الرياضي لـ CHB-FCL وتحليل عامل الحساسية

من خلال معادلة (CHB-FCLs) بمقاومة متغيرة، يمكن لـ (CHB-FCLs) إخماد التيار الكهربائي بدقة إلى القيمة المستهدفة ضمن النطاق المسموح به، وذلك من أجل تسريع البحث عن مجموعة (Pareto) المثلى، بحيث يتم فحص الفروع المرشحة من خلال الجمع بين تحليل الحساسية ووضع محاكاة خطأ مونت كارلو.

النموذج الرياضي لـ (CHB-FCL)

يوضح الشكل التالي (1-A) مخططاً لنموذج (CHB-FCL)، والذي يتضمن وحدات (H-bridge) والسعة التسلسلية، وهنا [Ci / Li / Ri (i = 1… m)] هي السعة، الحث، مقاومة (CHB-FCL). كما تمثل كل من (n) و (m) على التوالي عدد السعات التسلسلية ومحول (H-bridge) المتتالي، أما (Udc) هو جهد التيار المستمر لمحول (H-bridge. IFM ، UCm ، ICm ، Iref)، وهي تيار الحث، جهد المكثف وتيار المكثف والتيار المرجعي على التوالي.

أما (pwm) هي موجة التعديل لجسر (H) المتتالي، حيث أن [Sni (i = 1… 4)] هو متغير إجراء التبديل لوحدة جسر (H)، ونظراً لأنه يمكن زيادة عدد السعات المتسلسلة بشكل ملائم بحيث يمكن تحسين قدرة تحمل الجهد لمكثف السلسلة المفردة ومحولات الجسر (H) المتتالية بشكل كبير؛ فإن هذا الهيكل من (CHB-FCL) مناسب لتوسيع قدرة (FCLs).

من الشكل التالي (2)، عندما يتجاوز تيار العطل عتبة (CHB-FCL) عند (0.1) ثانية وعندما يأخذ في الاعتبار وقت تأخير (0.05) ثانية؛ فإنه يمكن تحديد قيمة كل وحدة لتيار العطل من (10) وحدة معالجة مركزية إلى (2) وحدة معالجة مركزية عند (0.15) ثانية، ومع تغيير التيار المرجعي عند (0.3) ثانية؛ فإنه يتتبع تيار الخطأ القيمة المستهدفة بدقة، لذلك يمكن أن يحد (CHB-FCL) بشكل فعال من تيار الخطأ إلى القيمة المستهدفة.

من الشكل (1-B)، يتمثل الهدف الرئيسي لمحولات جسر (H) المتتالية من خلال أربعة محولات تقدم تياراً معيناً لجعل (CHB-FCL) مكافئاً لمقاومة متغيرة، لذلك عندما يحدث خطأ في نظام الشبكة الكهربائية ويتجاوز تيار الطور (Ia / b / c) تيار الزناد، بحيث يتم تشغيل (Iact) و (CHB-FCLs) لتيار الخطأ الذي تم إخماده بسرعة إلى قيمته المحددة مسبقاً.

ومن أجل تقديم تأثير الحد الحالي بوضوح، لذلك من المفترض أن يحدث خطأ ثلاثة خطوط متناظرة مع الأرض (3LG) عند (0.1) ثانية، كما ويتم تشغيل (CHB-FCLs) عند (0.15) ثانية، كما ويتم تبديل التيار المرجعي من (2) وحدة معالجة مركزية إلى (3) وحدة معالجة مركزية عند (0.3) ثانية ويتم التخلص من خطأ (3LG) عند (0.45) ثانية.

تحليل عامل الحساسية

بالنسبة لحالة تشغيل شبكة توزيع معينة، يمكن تحليل العلاقة الكمية بين متغيرات التشغيل ومتغيرات التحكم عن طريق الحساسية، ومن ثم يمكن تحليل تأثيرات المتغير على النظام بأكمله؛ فإنه يتم تحديد عامل الحساسية بواسطة المعاوقة الذاتية للعقدة لتقليل نطاق البحث للوظيفة الموضوعية ومنع بُعد المصفوفة من أن يكون أكثر من اللازم، وهنا عامل الحساسية (η1) هو:

كما تحسب طريقة الحساسية التقليدية العقد (K) الأولى التي يتجاوز تيار دارة القصر فيها التيار المسموح به، بحيث ثم يتم ترتيب فروع العقد الخاطئة بترتيب تنازلي حسب الحساسية، كما يتم اختيار الفروع المرشحة من الفروع التي يتقدم ترتيب حساسيتها، ومع ذلك؛ فإن هذه الطريقة تحاكي احتمال حدوث خطأ متساو ولا يمكن أن تعكس ظروف خطأ العقد المختلفة في (ADNs) الفعلية.

تقديم نموذج المحاكاة الخاص بمرونة التيار الكهربائي

لذلك، تم تقديم نموذج محاكاة أخطاء مونت كارلو في هذه الدراسة، وهو طريقة لحساب حدوث الاحتمال من خلال إنشاء توزيع دالة الاحتمالية واستخدام رقم عشوائي، وبالتالي؛ فإنه يتم اختيار خط الطول (X1) وعمر التشغيل (X2) وكثافة البرق (X3) ومستوى التلوث (X4) والأهمية (X5) كمؤشرات تقييم لتقييم الوزن المجمع.

ومن أجل إفساح المجال كاملاً لقدرة (CHB-FCL) المرنة القابلة للتعديل، تقترح هذه الدراسة منهجية جديدة، بحيث تتكون المنهجية الجديدة من تحليل عامل الحساسية والخوارزمية المحسنة متعددة الأهداف ونموذج التقييم الاقتصادي، وبالنظر إلى الأهداف الثلاثة لتكلفة (CHB-FCLs) وتأثير التخفيف و (WLRI)؛ فإنه يتم التحقق من النهج المقترح من خلال نظام (IEEE 33-bus) المعدل ونظام (IEEE Benchmark)، كما يمكن تلخيص المساهما على النحو التالي:

• استناداً إلى نموذج محاكاة أخطاء “مونت كارلو”، بحيث تم اقتراح طريقة تحليل عامل الحساسية لتصنيف المواقع المرشحة، والتي لا تكون أقرب إلى الوضع الفعلي للشبكة من تحليل الحساسية التقليدي فحسب؛ بل تعمل أيضاً على تحسين مساحة البحث وسرعة التعددية. مشاكل تحسين الهدف.

• يتم تقديم (SIWstragegy) واستراتيجية (ILS) واستراتيجية التوازن واستراتيجية الفرز غير المهيمنة في خوارزمية الخفافيش القياسية، كما ويتم تطبيق خوارزمية الخفافيش المحسنة المقترحة متعددة الأهداف للبحث في مجموعة حلول (Pareto) الأمامية، والتي تتميز بدقة تقارب وتوزيع مكاني أفضل من (NSGA2) و (MOPSO).

• لذلك تم اقتراح نموذج التقييم الاقتصادي، والذي يستخدم لحساب عمر خدمة (CHB-FCL) مع الأخذ في الاعتبار خسارة التشغيل وحساب صافي القيمة الحالية لجميع أنواع التكاليف في مرحلة البحث.

وبالمقارنة مع طريقة التكوين الأمثل السابقة؛ فإن الطريقة المقترحة لا تتمتع فقط بدقة أعلى ومجموعة حلول (Pareto) الأمامية الأفضل، ولكنها أيضاً تبني النموذج الاقتصادي لـ (CHB-FCLs) بالكامل، وبشكل عام توفر الطريقة المقترحة فكرة جيدة عن التكوين الأمثل لـ (CHB-FCLs) واقتراحات مجدية للتخطيط الهندسي.