راهکارهای نوآورانه تنظیم‌کننده‌های ولتاژ گامی در سیستم‌های توزیع برق

۱ خلاصه اجرایی​

​چالش‌های مدیریت ولتاژ در شبکه‌های توزیع مدرن:​​

• فیدرها با فاصله طولانی موجب کاهش ولتاژ می‌شوند؛
• یکپارچه‌سازی منابع انرژی توزیع شده (DER) موجب جریان دوطرفه قدرت می‌شود؛
• نوسانات بار موجب تغییرات مکرر ولتاژ می‌شود.

​ویژگی‌های فنی تنظیم‌کننده‌های ولتاژ مرحله‌ای (SVRs):​​

• استفاده از فناوری تغییر تپ برای تغییر نسبت دورهای ترانسفورماتور، با محدوده تنظیم ولتاژ ±10% (معمولاً در 32 مرحله، 0.625% در هر مرحله)؛
• مزیت‌های اصلی در قابلیت‌های تنظیم پویای زنده و استراتژی‌های کنترل چندگانه، با ارائه حمایت ولتاژ انعطاف‌پذیر برای شبکه توزیع.

​روند تحول فنی:​​

• از سوئیچ‌های تپ مکانیکی پایه‌ای به سیستم‌های یکپارچه شامل الکترونیک قدرت، الگوریتم‌های کنترل تطبیقی و ماژول‌های ارتباطی هوشمند;
• مثال نماینده: ABB SPAU341C که قابلیت جبران سقوط خط (LDC) را دارد، مشخصات امپدانس خط را شبیه‌سازی می‌کند تا کنترل دقیق ولتاژ در نقاط بار دور را فراهم کند؛
• استفاده از رله‌های مغناطیسی و TRIACs موجب کاهش ضایعات تجهیزات و کوچک شدن آن‌ها می‌شود، با افزایش انعطاف‌پذیری نصب و اثربخشی هزینه‌ای.

​۲ اصل فنی و ساختار​

​مکانیزم تنظیم ولتاژ اصلی:​​

• تنظیم ولتاژ را با تغییر نسبت دورهای ترانسفورماتور، با استفاده از فناوری تغییر تپ در ترانسفورماتورهای On-Load Tap Changers (OLTCs) انجام می‌دهد.

​فرآیند کنترل بازخورد حلقه بسته:​​

1. ترانسفورماتورهای ولتاژ به طور مداوم سیگنال‌های ولتاژ سیستم را جمع‌آوری می‌کنند؛
2. سیگنال‌های خطا با مقایسه مقادیر جمع‌آوری شده با مقادیر مرجع تعیین شده تولید می‌شوند؛
3. واحد کنترل جهت تغییر تپ (افزایش/کاهش) و اندازه مرحله را بر اساس سیگنال خطا تصمیم می‌گیرد.

​پارامترهای فنی کلیدی SVRs مدرن:​​

• به عنوان مثال SPAU341C: پشتیبانی از مراحل تنظیم ولتاژ دقیق 0.625%，在翻译过程中，我注意到目标语言是普什图语（fa_AF），但是原文中的一些术语和专有名词需要保持不变。以下是完整的翻译结果：

  

  ۱ خلاصه اجرایی​

  ​چالش‌های مدیریت ولتاژ در شبکه‌های توزیع مدرن:​​

  • فیدرها با فاصله طولانی موجب کاهش ولتاژ می‌شوند؛
  • یکپارچه‌سازی منابع انرژی توزیع شده (DER) موجب جریان دوطرفه قدرت می‌شود؛
  • نوسانات بار موجب تغییرات مکرر ولتاژ می‌شود.

  ​ویژگی‌های فنی تنظیم‌کننده‌های ولتاژ مرحله‌ای (SVRs):​​

  • استفاده از فناوری تغییر تپ برای تغییر نسبت دورهای ترانسفورماتور، با محدوده تنظیم ولتاژ ±10% (معمولاً در 32 مرحله، 0.625% در هر مرحله)؛
  • مزیت‌های اصلی در قابلیت‌های تنظیم پویای زنده و استراتژی‌های کنترل چندگانه، با ارائه حمایت ولتاژ انعطاف‌پذیر برای شبکه توزیع.

  ​روند تحول فنی:​​

  • از سوئیچ‌های تپ مکانیکی پایه‌ای به سیستم‌های یکپارچه شامل الکترونیک قدرت، الگوریتم‌های کنترل تطبیقی و ماژول‌های ارتباطی هوشمند؛
  • مثال نماینده: ABB SPAU341C که قابلیت جبران سقوط خط (LDC) را دارد، مشخصات امپدانس خط را شبیه‌سازی می‌کند تا کنترل دقیق ولتاژ در نقاط بار دور را فراهم کند؛
  • استفاده از رله‌های مغناطیسی و TRIACs موجب کاهش ضایعات تجهیزات و کوچک شدن آن‌ها می‌شود، با افزایش انعطاف‌پذیری نصب و اثربخشی هزینه‌ای.

  ​۲ اصل فنی و ساختار​

  ​مکانیزم تنظیم ولتاژ اصلی:​​

  • تنظیم ولتاژ را با تغییر نسبت دورهای ترانسفورماتور، با استفاده از فناوری تغییر تپ در ترانسفورماتورهای On-Load Tap Changers (OLTCs) انجام می‌دهد.

  ​فرآیند کنترل بازخورد حلقه بسته:​​

  1. ترانسفورماتورهای ولتاژ به طور مداوم سیگنال‌های ولتاژ سیستم را جمع‌آوری می‌کنند؛
  2. سیگنال‌های خطا با مقایسه مقادیر جمع‌آوری شده با مقادیر مرجع تعیین شده تولید می‌شوند؛
  3. واحد کنترل جهت تغییر تپ (افزایش/کاهش) و اندازه مرحله را بر اساس سیگنال خطا تصمیم می‌گیرد.

  ​پارامترهای فنی کلیدی SVRs مدرن:​​

  • به عنوان مثال SPAU341C: پشتیبانی از مراحل تنظیم ولتاژ دقیق 0.625%，实现±10%范围内的32步精确电压调节。

  ​۲.۱ اجزای اصلی​

  • ​On-Load Tap Changer (OLTC):​​ تنظیم‌کننده‌ی اصلی، با استفاده از قطعکننده‌های خلاء برای کاهش اسپرک. مقاومت‌های انتقالی اطمینان از پیوستگی جریان را در حین تغییر تپ فراهم می‌کنند و توقف تأمین بار را جلوگیری می‌کنند. طراحی‌های مدرن از فناوری انتقال دو مقاومتی استفاده می‌کنند که زمان تغییر تپ را به ۴۰-۶۰ میلی‌ثانیه کاهش می‌دهد.
  • ​ماژول کنترل:​​ بر پایه‌ی میکروپروسسورهای پرفورمنس (ARM/DSP)، با ادغام چندین استراتژی کنترل. ABB SPAU341C از یک معماری ماژولار استفاده می‌کند که شامل ماژول‌های اتصال، I/O و ماژول تنظیم ولتاژ خودکار است، با پشتیبانی از نظارت مستمر برای تشخیص زنده سخت‌افزاری و نرم‌افزاری.
  • ​واحد اندازه‌گیری و محافظت:​​ ترانسفورماتورهای ولتاژ/جریان (مانند PT1, PT2, TA1) به طور مداوم پارامترهای سیستم را جمع‌آوری می‌کنند. واحد‌ها با توابع بلوک‌بندی جریان سه‌فازی و ولتاژ کم مجهز هستند. در صورت تشخیص کوتاه‌مدار یا سقوط شدید ولتاژ، عملیات تغییر تپ فوراً متوقف می‌شود تا از آسیب دیدن تجهیزات جلوگیری شود.
  • ​رابط ارتباطی و عملیاتی:​​ پشتیبانی از پروتکل‌های ارتباطی مانند Ethernet و GPRS برای نظارت از راه دور و تنظیم پارامترها. ماژول نمایش یک رابط عملیاتی محلی فراهم می‌کند که مقادیر کلیدی مانند نقطه تنظیم و مقادیر اندازه‌گیری شده را در زمان واقعی نمایش می‌دهد.

  ​۲.۲ ویژگی‌های عملیاتی کلیدی​

  ​ویژگی​	​توضیح فنی​	​ارزش کاربردی​
  ​جبران سقوط خط (LDC)​​	با استفاده از تنظیمات پارامترهای امپدانس مجازی (R/X) برای جبران سقوط ولتاژ خط.	موجب کنترل دقیق ولتاژ در نقاط بار دور؛ حذف نیاز به دستگاه‌های اندازه‌گیری اضافی.
  ​پشتیبانی جریان دوطرفه​	با استفاده از سوئیچ‌های ترکیبی شامل thyristors و رله‌های مغناطیسی.	سازگار با سناریوهای یکپارچه‌سازی DER؛ پشتیبانی از تنظیم ولتاژ در شرایط جریان معکوس.
  ​توانایی عملیات موازی​	پشتیبانی از عملیات موازی تا ۳ ترانسفورماتور با استفاده از اصول Master/Slave یا حداقل‌سازی جریان حلقه‌ای.	گسترش ظرفیت سیستم؛ برآورده کردن نیازهای مناطق با چگالی بار بالا.
  ​توانایی عبور از خطا (FRT)​	با ادغام تشخیص سقوط ولتاژ و منطق بازیابی سریع.	مطمئن کردن تأمین مستمر برای بارهای حساس؛ افزایش قابلیت اطمینان تأمین برق.

  ​۳ راه‌حل‌های کاربردی در طراحی سیستم توزیع​

  ​۳.۱ سناریوهای کاربردی معمول​

  • ​فیدرهای شعاعی طولانی:​​ یک کاربرد کلاسیک SVR. در شبکه‌های توزیع روستایی، خطوط ۱۰kV معمولاً بیش از ۱۵km تمتد می‌شوند، که موجب انحراف شدید ولتاژ در انتهای فیدر می‌شود. نصب SVRها در میان خط یا در انتهای فیدر به طور موثر جبران سقوط ولتاژ را فراهم می‌کند. تجربیات مهندسی نشان می‌دهد که یک SVR می‌تواند شعاع فیدر را تا ۳۰٪ افزایش دهد و نرخ تطابق ولتاژ در انتهای فیدر را از زیر ۷۰٪ به بیش از ۹۸٪ افزایش دهد، که موجب کاهش قابل توجه هزینه‌های به‌روزرسانی خط می‌شود.
  • ​شبکه‌های توزیع شهری با چگالی بالا:​​ با چالش‌های نوسان بار و عدم تطابق ولتاژ مواجه هستند. SVRها معمولاً در خروجی‌های زیرстанیون یا گره‌های RMU نصب می‌شوند. در یک پروژه به‌روزرسانی در یک منطقه تجاری شهری، نصب SVRها در ۴ گره کلیدی نوسان ولتاژ در ساعات پیک را از ±8% به ±2% کاهش داد، در حالی که به طور همزمان با بهینه‌سازی قدرت واکنشی، ضایعات خط را ۱۲٪ کاهش داد.
  • ​مناطق با نفوذ بالای DER:​​ نیاز به مدیریت چالش‌های جریان دوطرفه دارند. وقتی نفوذ PV بیش از ۳۰٪ می‌شود، شبکه‌های توزیع معمولی معمولاً با نقض ولتاژ مواجه می‌شوند. SVRها به طور خودکار منطق کنترل را با استفاده از حالت قدرت معکوس تنظیم می‌کنند و در دوره‌های剩餘部分似乎被截断了。请提供完整的内容，以便我能够继续翻译。