پرش لینک ها

استراتژی های هماهنگسازی طرح های حفاظتی ریزشبکه

استراتژی های هماهنگسازی طرح های حفاظتی ریزشبکه

چندین راهکار هماهنگ­سازی و طرح حفاظتی برای ریزشبکه ­ها جهت مقابله با چالش ­های پخش بار دوجهته از سوی تولیدات پراکنده و سطوح پایین جریان خطا در ریزشبکه­ های ایزوله، توسعه داده­ شده ­اند. جدول 1 مزایا و معایب راهکارهای هماهنگ ­سازی حفاظتی را خلاصه می­ کند. مزایا و معایب طرح­ های مبتنی بر ولتاژ، ادمیتانسی، تطبیقی، و دیفرانسیل در جدول 2 آمده است.

راهکار هماهنگ­سازی حفاظتی شامل حفاظت اولیه و پشتیبان است. بسیاری از طرح ­های حفاظتی مبتنی بر ارتباطات از کنترلگر مرکزی متصل به رله ­های مجزا در ریزشبکه استفاده می کنند. پیوندهای ارتباطی سرعت این راهکارهای هماهنگ­سازی را ارتقا می ­دهد. نقض­ های ارتباطی تنها در برخی طرح­ ها [10، 14] در نظر گرفته شده ­اند. راهکارهای حفاظتی که از درجه ­بندی زمانی استفاده می­ کنند، منجر به پاکسازی کندتر خطا می­ شوند [8،9]. راهکارهای حفاظتی که نه از ارتباطات و نه درجه­ بندی زمانی استفاده نمی­ کنند، دچار فقدان هماهنگ­ساری نظام­مند حفاظت اولیه و پشتیبان می­ شوند [15،16]. 

طرح­ های حفاظتی براساس اندازه­ گیری­ های استفاده­ شده همانند ولتاژ، جریان، توان، و فرکانس و همچنین تنظیم مشخصه­ های عملکردی به عنوان آستانه، متغیرند. طرح های مبتنی بر ولتاژ در [17،18] برای خطاهای زمین­ شده درون ریزشبکه ­های شعاعی ایزوله عمل می­ کنند. طرح رله ­گذاری ادمیتانسی در [19] برای حفاظت از ریزشبکه ­های شعاعی دارای بخش­ های مختلف فیدر مفید است. طرح­ های حفاظت تطبیقی در [20-22] برای حفاظت از توپولوژی­ های محتلف ریزشبکه ­ی شعاعی مناسب هستند. طرح حفاظت زون دیفرانسیل می ­تواند از زون­ های متعدد در ریزشبکه حفاظت کند [23].

جدول 1. مزایا و معایب راهکارهای مختلف حفاظتی – استراتژی های هماهنگسازی طرح های حفاظتی ریزشبکه

راهکارهای حفاظتی
مزایا
معایب
درجه ­بندی زمانی [8]
قابلیت اطمینان، چرا که از سیستم ارتباطی استفاده نمی ­کند.
عدم وجود ارتباطات می ­تواند سرعت عملکرد را کاهش دهد. هیچ نتیجه ­ای از مطالعات در ارتباط با تست طرح پیشنهادی گزارش نشده­ است.
راهکارهای مبتنی بر ریزپردازنده برای ریزشبکه­ های ولتاژ ضعیف [9]
تطبیق دادن سطوح مختلف خطا. از تجهیزات حفاظتی تطبیقی استفاده نمی ­کند
از تجهیزات تطبیقی استفاده نمی­ کند. زمان پاک کردن خطا در آن زیاد است.
رله ­های دیجیتال با کمک سیستم ارتباطی [10]
قابلیت اطمینان افزایش یافته است، زیرا با پیکربندی­ های حلقه و نقص ­های ارتباطی سازگاری دارد.
مکانیابی رله ­ها و تجهیزات کلیدزنی روی هر انتهای فیدر هزینه ­بردار است. اندازه ­گیری نادرست و خطاهای CT در طرح حفاظتی در نظر گرفته نشدند. ویژگی­ های فنی در پیشرفته ­ترین تجهیزات وجود ندارد.
طرح کنترل و حفاظت یکپارچه[11]
زمان سریع تر پاک کردن خطاها.
احتمال ناکام­ ماندن یا عدم دسترسی به شبکه­ ی ارتباطی در نظر گرفته نشد.
حفاظت دیفرانسیل گسترده [12]
می­ تواند با رفتار دینامیک ریزشبکه ­ها سازگار شود. ساده و کارآمد است.
تنها برای سیستم ­های فتوولتائیک کوچک متصل به شبکه در ریزشبکه تست شده ­است. بهینه­ سازی فناوری­ های ارتباطی یا نقص ­های ارتباطی را در نظر نمی­ گیرد.
طرح ­های حفاظتی مبتنی بر ارتباطات [13]
حفاظت دیفرانسیل برای خطاهای داخلی و خارجی عمل می ­کند، دقت بالایی دارد، و با تغییرات پیکربندی ریزشبکه سازگار می ­شود. روش اندازه­ گیری ولتاژی قادر به تشخیص دقیق مکان آسیب دیده است و امکان افت ولتاژ با شیب کافی را در فیدرهای آسیب دیده فراهم می ­آورد.
حفاظت دیفرانسیل HIF ها را تشخیص نمی­ دهد، قادر به فراهم کردن حفاظت پشتیبان برای فیدرهای مجاور نیست، پیاده­ سازی آن هزی نه­بردار است. روش اندازه ­ گیری ولتاژ قادر به مقابله با فیدرهای دارای مسافت کاهش یافته نیست زیرا افت ولتاژ آنها شیب کافی ندارد. روش اندازه­ گیری ولتاژ پیچیدگی محاسباتی زیادی دارد.
راهکار مبتنی بر ریزپردازنده با کمک شبکه­ ی ارتباط برای ریزشبکه­ های ولتاژ متوسط [14]
با سطوح مختلف جریان خطا، حالات عملیاتی ریزشبکه، و انواع و اندازه­ های مختلف و مکان­­ های متفاوت واحدهای تولید پراکنده، سازگار می­ شود. زمان پاک کردن خطا در آن کم است.
پیکربندی حلقه­ ی ریزشبکه­ ها را در نظر نمی گیرد.
راهکار هماهنگ­سازی حفاظتی ریزشبکه [15]
راهکارهای حفاظتی اولیه و پشتیبان را پوشش می ­ دهد.
خطاهای سه فاز در طرح حفاظتی در نظر گرفته نشده­ اند. یک تکنیک نظام­مند هماهنگ­سازی نیز برای این طرح نیاز است. قادر به تریپ تکفاز نیست.
حفاظت ریزشبکه­ ی جریان مستقیم فشار ضعیف [16]
خطای اتصال به زمین با امپدانس کم به سادگی تشخیص داده شده و پاک می­ شود. ترکیبی از ولتاژ پیوند جریان مستقیم و مشتق جریان کانورتر به شیوه­ ای مؤثرتر از کانورتر حفاظت می­ کند.
جریان­ های کم اتصال به زمین تشخیص HIF ها را دشوار می­ کنند. هیچ هماهنگ­سازی نظام­مندی بین روش ­های حفاظتی وجود ندارد.

جدول 2. مزایا و معایب طرح ­های حفاظتی ولتاژ، امیتانس، تطبیقی، و زون دیفرانسیل – استراتژی های هماهنگسازی طرح های حفاظتی ریزشبکه

راهکارهای حفاظتی
مزایا
معایب
مبتنی بر ولتاژ [17،18]
قادر به حفاظت در برابر خطاهای داخلی و خارجی برای هر زون حفاظتی.
خطاهای متقارن، تریپ تکفاز و HIF ها را در نظر نمی­ گیرد.
رله گذاری ادمیتانسی [19]
هر رله ­ی بالادستی از رله­ های پایین­دستی حفاظت می­ کند. مشخصه­ ی زمان معکوس رله­ از حاشیه­ ی ایمنی استفاده نمی ­کند.
تنها سیستم ­های کوچکتر ریزشبکه را در نظر می­ گیرد.
طرح حفاظت تطبیقی نوین [20]
با گستره­ ی وسیعی از پیکربندی­ های ریزشبکه سازگاری دارد. شبکه ی ارتباطی سرعت عملکرد را ارتقا می­ دهد.
ممکن است تحلیل برون­خط داده ­ها مقادیر عظیمی حافظه­ ی محاسباتی را اشغال کند. HIF ها را در نظر نمی ­گیرد. اتصال بارهای جدید و تولیدات پراکنده ­ی جدید در این طرح مد نظر نیست.
حفاظت تطبیقی برای ریزشبکه­ های آتی [21]
ارتباطات پرسرعت امکان عملکرد سریع، گزینشی و مطمئن طرح حفاظتی را فراهم می ­کند.
امکان نقض در شبکه ی ارتباطی را در نظر نمی ­گیرد. توسعه ­ی جدید ریزشبکه ­های پلاگ& پلای مد نظر قرار نمی­ دهد.
طرح حفاظت متمرکز مبتنی بر IEC61850-420 [22]
به خوبی برای مدل­ های اجزای ریزشبکه مبتنی بر IEC61850-420 وIEC61850-7-420 کار می­ کند.
برای سیستم­ه ای پیچیده­ ی دارای اتصالات متغیر رله ­ها کار نمی­ کند. رفتار دینامیک شبکه ی ارتباطی را در نظر نمی­ گیرد.
زون دیفرانسیل
کارآمد و کم هزینه
هیچ نتایج تستی برای طرح پیشنهادی انجام نشده ­است.

حفاظت از ریزشبکه ­ها چالش ­هایی را به همراه دارد. در صورتیکه دستگاه­ های حفاظت اضافه ­جریان متداول مورد استفاده قرار گیرند، هماهنگ­سازی تحت تأثیر پخش توان دوجهته ­ی تولیدات پراکنده قرار می­ گیرد. جریان­ های خطا از ریزمنابع مرتبط با اینورتر در ریزشبکه­ های جدا از شبکه­ ی اصلی انقدر کوچک است که با رله ­های حفاظتی متداول اضافه جریان شناسایی نمی­ شود. راهکارهای هماهنگ­سازی مبتنی بر ارتباطات در مقایسه با راهکارهایی که از درجه ­بندی زمانی استفاده می ­کنند، عملکرد سریع ­تری دارند. مشخص شد که طرح ­های مبتنی بر ولتاژ هم در مقابله با خطاهای داخلی و هم خارجی مؤثرند اما نمی­ توانند خطاهای متقارن و HIF ها را تشخیص دهند. طرح رله­ گذاری ادمیتانسی، امکان وابسته شدن زمان تریپ زنی را به ادمیتانس اندازه ­گیری­ شده فراهم می­ کند، هرچند که تنها برای پیکربندی­ های شعاعی کار می­ کند. طرح ­های حفاظتی تطبیقی، تغییرات را در پیکربندی ریزشبکه وفق داده و با شبکه­ های ارتباطی عملکرد سریع­تری دارند. با این وجود، آنها به مقدار زیادی حافظه جهت ذخیره­ ی تنظیمات حفاظتی برای پیکربندی­ های بزرگتر نیاز دارند.

در پژوهش ­های آتی، نیاز است طرح ­های حفاظتی برای ریزشبکه­ ها استفاده از شبکه­ های ارتباطی و ریزپردازنده ­ها را برای افزایش سرعت عملکردهای خود مدنظر داشته باشند. شناسایی HIF و حفاظت دیفرانسیل می­ تواند حساسیت قابلیت اطمینان این طرح ­ها را افزایش دهند. حفاظت ریزشبکه­ های چندگانه دارای چالش­ هایی ناشی از پخش توان دوطرفه از سوی تولیدات پراکنده و ریزشبکه­ ها و نیز سطوح بالاتر جریان خطا در مقایسه با ریزشبکه­ های منفرد متصل به شبکه ­ی اصلی است. فلسفه­ ی حفاظتی موجود در ریزشبکه­ های چندگانه­ ی مستقل از شبکه، قطع نمودن تمام تولیدات پراکنده حین بروز شرایط خطاست. یک هدف پژوهشی آتی توسعه­ ی سیستم­ های حفاظتی انعطاف ­پذیری است که به ریزشبکه­ های چندگانه اجازه ی تداوم عملکرد طی شرایط خطا را بدهد.

سفــــارش ترجمـــه

دانلود مقاله لاتین

مقاله کامل را اینجا ببینید

می خوای از فایلای با ارزشی که داری درآمد داشته باشی؟ باهامون تماس بگیر