مؤشر تنبؤ جديد لاستقرار الجهد وترتيب السيناريوهات في أنظمة الطاقة

   عدم استقرار الجهد هو ظاهرة خطيرة يمكن أن تحدث في نظام الطاقة بسبب الظروف الحرجة أو المجهدة. لمنع انهيار الجهد الناتج عن هذا عدم الاستقرار، من الضروري التنبؤ بدقة بانهيار الجهد للتدبير والتشغيل لنظام الطاقة. يقترح هذا البحث مؤشر تنبؤ بالانهيار جديد (NCPI) لتقييم ظروف استقرار الجهد لنظام الطاقة والظروف الحرجة للخطوط. تم فحص فعالية وقابلية التطبيق للمؤشر المقترح على نظامي IEE-Business 30-bus و IEE-Business 118-bus ومقارنتها مع المؤشرات المعروفة الموجودة (L mn ، FVSI، LQP، NLSI، و VSLI) تحت عدة عمليات لنظام الطاقة لتأكيد قابليتها للتطبيق والمرونة. كما يقدم البحث الفرضيات الحساسة للمؤشرات الموجودة ويحلل تأثيرها على تنبؤ انهيار الجهد. تظهر النتائج تفوق المؤشر المقترح في تقدير الدقة لأقصى قدرة تحميل وتوقع الخطوط الحرجة والحافلات الضعيفة والمناطق الضعيفة في الشبكات المتوسطة والكبيرة خلال عمليات الحمل المختلفة والحالات الطارئة.

1.مقدمة.

     عدم استقرار الجهد هو أحد المشكلات الهامة في نظام الكهرباء التي يجب مراعاتها لتأمين نقل الطاقة إلى المستهلكين. بسبب زيادة مستمرة في الحمل الكهربائي، يحتاج نظام الطاقة الحالي بشكل عاجل إلى مرافق نقل كهربائية آمنة. من وجهة نظر بيئية واقتصادية، فإن تركيب خطوط نقل جديدة يعد تحدياً. بالإضافة إلى ذلك، تصبح الحالة أكثر تعقيدًا مع زيادة اختراق الطاقات المتجددة. أكبر تحدي يواجه الشبكة هو الحمل الزائد في خطوط النقل مما يؤدي إلى انخفاض جهد كبير، والذي يمكن أن يسبب انهيار الجهد بسبب الحمل الزائد على الخطوط. في هذه الحالة، يصبح الخط في حالة حرجة، ويمكن أن يواجه النظام الانهيار حتى مع اضطرابات صغيرة. يؤدي انهيار الجهد إلى خروج الخط من النظام عندما يتجاوز الحمل الحد المسموح به. بعد ذلك، يؤدي خروج الخط من النظام إلى زيادة تدفق الطاقة في الخطوط الأخرى، مما قد يتسبب في خروج متتالي للخطوط ويفجر انقطاع الكهرباء في الشبكة بأكملها.

2.مؤشرات استقرار الجهد (VSIs).

     تستخدم VSIs كأدوات قياس لتحديد ما إذا كان النظام مستقرًا أم لا. هناك العديد من الطرق لتقييم استقرار الجهد التي تم اقتراحها في الأدبيات. يتم تصنيف ثلاثة أنواع من VSIs: مؤشرات خطوط VSIs، مؤشرات حافلات VSIs، ومؤشرات VSIs الكلية. يمكن تصنيف VSIs إلى أربع أنواع: (1) المؤشرات المستندة على المتغيرات الخطية; (2) المؤشرات المستندة على المتغيرات الحافلية;(3) المؤشرات المستندة على مصفوفة جاكوبي; و(4) المؤشرات المستندة على وحدات قياس الفازور (PMU). يمكن للمؤشرات المستندة على مصفوفة جاكوبي تحديد نقاط انهيار الجهد وتحديد هامش الاستقرار.

3.المؤشر الجديد المقترح NCPI.

     يعتمد صياغة المؤشر LQP على تجاهل مقاومة الخط تمامًا. هذا يؤدي إلى تنبؤات خاطئة بالانهيار. يتجاهل هذا المؤشر أيضًا الاتجاه النسبي لتدفق الطاقة النشطة في الخط فيما يتعلق بتدفق الطاقة غير النشطة. من أجل تجنب هذه العيوب، تم صياغة مؤشر تنبؤ بالانهيار جديد محسّن (NCPI) بناءً على تجاهل جزئي لمقاومة خط النقل، مع الأخذ في الاعتبار تأثيرات تدفق الطاقة النشطة وغير النشطة على استقرار الجهد لنظام الطاقة.

4.تحليل استقرار الجهد بناءً على NCPI.

    الهدف الرئيسي لتحليل استقرار الجهد هو تحديد نقاط انهيار الجهد وأقصى قدرة تحميل والحافلات الضعيفة والخطوط الحرجة باستخدام المؤشر المقترح NCPI. عادة ما يكون استقرار الجهد حساسًا للغاية لحمل الطاقة غير النشطة. لذلك، يتم تحديد الحمل الثقيل للطاقة غير النشطة لكل حافلة خاصة لتحديد الحافلات الضعيفة والخطوط الحرجة. 

5.تصنيف الحالات الطارئة وتحليلها بناءً على NCPI.

     تظهر النتائج الخط الأكثر حساسية أو أهمية بسبب انقطاع الخط أو انقطاع الوحدة المولدة، والذي يمتلك أعلى قيمة NCPI بين الخطوط. الخط الأكثر أهمية مؤهل للانقطاع من الخدمة بسبب انقطاع الخط. في هذه الحالة، سيحدث سلسلة من انقطاعات الخطوط إذا لم يقوم المشغلون بإصلاحات في الوقت المناسب.

المصدر: IEE-Business Xplore

بيان: احترام الأصل، المقالات الجيدة مستحقة للتبادل، إذا كان هناك انتهاك للحقوق يرجى التواصل للحذف.