وبلاگ

مسئله ناپایداری ولتاژ دارای جنبه های عملی و تئوری مختلفی در مطالعات و شبیه سازی های سیستم قدرت است. بنابراین هرکدام از مقالات و نشریاتی که به این موضوع پرداخته اند، این مسئله را تنها از دیدگاه مورد نظر خود مورد بررسی قرار داده اند. هرچند این مسئله یکی از مشکلاتی است که سیستم قدرت از ابتدا دست به گریبان آن بوده است، اما تاثیرات منفی آن اخیرا بیشتر خود را نشان می دهند. این در حالی است که برای ایجاد یک درک عمیق از این پدیده باید تا حدودی به تمام ابعاد آن اشراف داشت. به این دلیل در این تحقیق سعی شده تا به جنبه هایی همچون اصول تئوری، مکانیزم های دینامیکی، روش های مقابله، روش های پیش بینی، مطالعه کامپیوتری و موارد دیگر پرداخته شود. به این منظور مباحث مطرح شده در مقالات جدید و کتب منتشره در قالب فصل های مختلف در این تحقیق ارائه می شود.
در فصل دوم مبانی تئوری مسئله پایداری ولتاژ در سیستم های انتقال مطرح می شود و مکانیزم های دخیل در وقوع یک ناپایداری ولتاژ معرفی می شوند.
در فصل سوم کنترل های اضطراری برای جلوگیری از وقوع فروپاشی و راه های مقابله با ناپایداری ولتاژ تشریح خواهند شد.
به خاطر نقش مهم توان راکتیو در تعیین ولتاژ نقاط مختلف سیستم، یک فصل به بررسی مباحث توان راکتیو در پایداری ولتاژ اختصاص یافته است.
علاقه روبه رشد برای استفاده از انرژی باد در سیستم های قدرت و ناتوانی مزارع باد در تامین توان راکتیو مورد نیاز خود موضوعی است که باعث شده در فصل پنجم به طور خاص به بررسی تاثیر مزارع باد بر پایداری ولتاژ پرداخته شود.
در فصل ششم یکی از موضوعات جدید مورد توجه، یعنی پیش بینی وقوع ناپایداری ولتاژ و محاسبه سریع فاصله سیستم از نقطه بحرانی

 (یا حاشیه اطمینان) مورد توجه قرار گرفته و چند معیار جدید پیش بینی معرفی شده اند.

فصل اول
پیدایش ناپایداری ولتاژ
1-1- دلایل ظهور ناپایداری ولتاژ
تجدید ساختار در صنعت برق، شرکت های برق را مجبور کرده تا از تاسیسات انتقال موجود در سیستم قدرتشان بهتر استفاده کنند. این امر باعث افزایش انتقال توان، کاهش حاشیه های انتقال و کاهش حاشیه های امنیت ولتاژ شده است. در مواردی با وقوع اغاتشاشات، این شرایط منجر به مسائل پایداری ولتاژ می شود، که یک نتیجه جدی آن فروپاشی ولتاژ است.
در نتیجه ناپایداری ولتاژ در حال تبدیل به یکی از قیود محدود کننده اصلی است، و در کنار پایداری زاویه ای روتور یک مسئله نگران کننده بزرگ برای بهره برداران سیستم قدرت است. این موضوع از بررسی انجام شده در بسیاری از فروپاشی های مهم سیستم ناشی از ناپایداری ولتاژ که در دنیا اتفاق افتاده اند واضح است.
مسئله ناپایداری ولتاژ با ولتاژهای غیرقابل کنترل در محل های معین در یک شبکه قدرت بعد از یک اغتشاش تعریف می شود. این مسئله بیشتر در شبکه های تحت فشار که دارای حاشیه های پایداری کاهش یافته و یا ذخیره های توان راکتیو کاهش یافته هستند اتفاق می افتد. ناپایداری ولتاژ در اصل یک پدیده دینامیکی با دینامیک نسبتا کندتر و یک دامنه زمانی از چند ثانیه تا چند دقیقه یا بیشتر است.
بهره برداری سیستم های قدرت در نزدیکی محدودیت های بارگذاری آنها، توسط نیازهای بازارهای برق تجدید ساختار یافته تحمیل شده است. در نتیجه خاموشی های متعددی به خاطر ناپایداری ولتاژ اتفاق افتاده اند. این یعنی پایداری ولتاژ یک مسئله نگران کننده مهم برای بهره برداران سیستم شده است، و موضوع سرمایه گذاری های قابل توجه به خاطر اهمیتش از نظر امنیت سیستم و کیفیت توان است.
از لحاظ تاریخی در اواخر دهه 1970 تا اواخر 1980 خاموشی هایی ناشی از ناپایداری ولتاژ در جدول 1-1 آمده اند.
بازه زمانی تمام این اتفاقات از 2 ثانیه تا 30 دقیقه است که مبین کند بودن این پدیده دینامیکی است.
تلاش های قابل توجهی هنوز در جهت تعاریف، طبقه بندی ها، مفاهیم جدید، روش ها و ابزار برای حل مسایل پایداری ولتاژ و تحلیل امنیت انجام می گیرد.
پایداری ولتاژ معمولا با منحنی P-V و S-V نشان داده می شود. در نقطه دماغه یا نقطه تعادل که ماتریس ژاکوبین متناظر منفرد می شود، فروپاشی اتفاق می افتد. لذا حل پخش بار بعد از این حد همگرا نمی شود که ناپایداری ولتاژ را نشان می دهد و می تواند به یک نقطه انشعاب گره زینی مربوط باشد.
ناپایداری ولتاز یک ضعف عمده سیستم قدرت است که باعث آسیب های جدی اقتصادی، تکنیکی و اجتماعی می شود. حوادث و فروپاشی های ولتاژ اخیر در سراسر دنیا تلاش فراوان به مطالعه و پیشگیری فروپاشی ولتاژ را طلب کرده است. علل و سناریوهای مختلف فروپاشی ولتاژ شناخته شده اند. این پدیده می تواند با یک اغتشاش ناگهانی یا تغییر آهسته پارامترها و رسیدن به حدود حاشیه پایداری حالت دائم ایجاد شود. در عمل، این روش کلی معمولا به آنالیز امکان پذیری پخش بار کاهش پیدا کرده است و امکان پذیر بودن به عنوان وجود پایداری ولتاژ در نظر گرفته شده است.