شاخص پیش‌بینی فروپاشی جدید برای تحلیل ثبات ولتاژ و رتبه‌بندی وضعیت بحرانی در سیستم‌های قدرت

   ناپایداری ولتاژ پدیده‌ای جدی است که می‌تواند در سیستم قدرت به دلیل شرایط بحرانی یا تحت فشار رخ دهد. برای جلوگیری از انهدام ولتاژ ناشی از چنین ناپایداری، پیش‌بینی دقیق انهدام ولتاژ برای برنامه‌ریزی و عملکرد سیستم قدرت ضروری است. این مقاله یک شاخص پیش‌بینی انهدام جدید (NCPI) را برای ارزیابی شرایط پایداری ولتاژ سیستم قدرت و شرایط بحرانی خطوط ارائه می‌دهد. موثر بودن و قابلیت استفاده از شاخص پیشنهادی در سیستم‌های IEEE 30-بوسه و IEEE 118-بوسه بررسی شده و با شاخص‌های موجود مشهور (Lmn، FVSI، LQP، NLSI و VSLI) تحت چندین عملیات سیستم قدرت مقایسه شده تا عملکرد آن مورد تأیید قرار گیرد. مطالعه همچنین فرضیات حساسیت شاخص‌های موجود را ارائه می‌دهد و تأثیر آنها بر پیش‌بینی انهدام ولتاژ را تحلیل می‌کند. نتایج نشان می‌دهند که شاخص پیشنهادی در تخمین دقیق باربری ماکسیمم و پیش‌بینی خطوط بحرانی، بوسه‌های ضعیف و مناطق ضعیف در شبکه‌های متوسط و بزرگ در طول عملیات مختلف بار و حوادث برتری دارد.

1.مقدمه

     ناپایداری ولتاژ یکی از مشکلات مهم در سیستم برق است که باید در نظر گرفته شود تا انتقال قدرت به مصرف‌کنندگان امن باشد. به دلیل افزایش مداوم بار الکتریکی، سیستم قدرت روز امروز به طور فوری نیاز به امکانات انتقال قدرت امن دارد. از نظر زیست‌محیطی و اقتصادی، نصب خطوط انتقال جدید چالش‌برانگیز است. همچنین، وضعیت با نفوذ رو به افزایش انرژی‌های تجدیدپذیر پیچیده‌تر می‌شود. چالش مهمی که شبکه را مواجه می‌کند، بارگذاری مازاد در خطوط انتقال است که می‌تواند باعث ریزش ولتاژ به دلیل بارگذاری مازاد در خطوط شود. در این صورت، خط در حالت بحرانی قرار می‌گیرد و سیستم حتی با اختلالات کوچک می‌تواند روبرو با انهدام شود. ریزش ولتاژ باعث خروج یک خط از سیستم می‌شود وقتی که بارگذاری از حد مجاز عبور می‌کند. خروج خط از سیستم باعث افزایش جریان قدرت در خطوط دیگر می‌شود که می‌تواند منجر به خروج متوالی خطوط و سیاه‌شدن کامل شبکه شود.

2.شاخص‌های پایداری ولتاژ (VSIs)

     شاخص‌های VSIs به عنوان ابزارهای اندازه‌گیری برای تعیین اینکه آیا یک سیستم پایدار است یا خیر استفاده می‌شوند. روش‌های متعددی برای ارزیابی پایداری ولتاژ در ادبیات پیشنهاد شده است. شاخص‌های VSIs به سه دسته تقسیم‌بندی می‌شوند: شاخص‌های خط، شاخص‌های بوسه و شاخص‌های کلی. شاخص‌های VSIs می‌توانند به چهار نوع تقسیم‌بندی شوند: (1) شاخص‌های مبتنی بر متغیرهای خط؛ (2) شاخص‌های مبتنی بر متغیرهای بوسه؛ (3) شاخص‌های مبتنی بر ماتریس ژاکوبی؛ و (4) شاخص‌های مبتنی بر واحدهای اندازه‌گیری فازی (PMU). شاخص‌های مبتنی بر ماتریس ژاکوبی می‌توانند نقاط انهدام ولتاژ را شناسایی کرده و حاشیه پایداری را تعیین کنند.

3.شاخص پیش‌بینی انهدام جدید NCPI پیشنهادی

     فرمولاسیون شاخص LQP بر اساس نادیده گرفتن کامل مقاومت خط است. این امر منجر به پیش‌بینی‌های غلط می‌شود. این شاخص همچنین جهت نسبی جریان قدرت فعال در یک خط نسبت به جریان قدرت واکنشی را نادیده می‌گیرد. برای جلوگیری از این عیوب، یک شاخص پیش‌بینی انهدام جدید (NCPI) بهبود یافته فرموله شده است که بر اساس نادیده گرفتن جزئی مقاومت یک خط انتقال، در حالی که تأثیرات جریان قدرت فعال و واکنشی بر پایداری ولتاژ سیستم را در نظر می‌گیرد.

4.تحلیل پایداری ولتاژ بر اساس NCPI

    هدف اصلی تحلیل پایداری ولتاژ تعیین نقاط انهدام ولتاژ، باربری ماکسیمم، بوسه‌های ضعیف و خطوط بحرانی با استفاده از شاخص پیشنهادی NCPI است. پایداری ولتاژ معمولاً حساسیت بالایی به بار قدرت واکنشی دارد. بنابراین، بار قدرت واکنشی سنگین در هر بوسه خاص تعیین می‌شود تا بوسه‌های ضعیف و خطوط بحرانی شناسایی شوند.

5.رتبه‌بندی و تحلیل حوادث بر اساس NCPI

      نتایج خط بحرانی‌ترین یا حساس‌ترین خط را به دلیل خروج خط یا واحد تولید نشان می‌دهند که بیشترین مقدار NCPI را در میان خطوط دارد. خط بحرانی‌ترین می‌تواند به دلیل خروج خط از خدمت کنار گذاشته شود. در این صورت، اگر اپراتورها به موقع اصلاحات لازم را انجام ندهند، یک سری خروج خطوط رخ خواهد داد.

منبع: IEE-Business Xplore

بیانیه: احترام به اصلیت، مقاله‌های خوب ارزش اشتراک‌گذاری را دارند، اگر حق‌نشر مورد تهاجم قرار گرفته باشد لطفاً تماس گرفته و حذف شود.