اتوماسیون کنترل بانکهای خازنی درشبکه‌ توزیع

[pesare irani 41805]

شرکت برق آیداهو واقع در ایالت آیداهوی آمریکا، در سال 1996 برنامه‌ای را برای تصحیح ناکارایی جبران‌سازی توان راکتیو که منجر به کاهش ولتاژ در سیستم توزیع شده بود، شروع کرد. ضمن اینکه در پیک مصرف، مشکل نگهداری حاشیه مطمئن توان راکتیو سیستم نیز وجود داشت.

 

اگر چه جبران‌سازی بار راکتیو را به شیوه‌های مختلفی مثلاً درمحل تولید انرژی، با استفاده از کندانسورهای سنکرون و یا در محل پستهاو در شبکه توزیع (با استفاده از بانکهای خازنی) می‌توان انجام داد، اما بهترین شیوه برای جبران‌سازی بار راکتیو، استفاده از بانکهای خازنی در محل بار است.

هنگام استفاده از بانک‌های خازنی توزیع، در اکثر این موارد، عمل کنترل با استفاده از کلیدهایی صورت می‌گیرد که بصورت دستی و با لحاظ کردن شرایط فصلی، خازنها را وارد یا از مدار خارج می‌کنند. چنین کنترلی، موثر و کارا نیست زیرا در شرایط پیک بار، سیستم توزیع دچار کمبود توان راکتیو و در شرایط بار کم، دچار اضافه توان راکتیو می شود. اگر چه بانک‌های خازنی توزیع،تک‌تک و کوچک هستند اما اثر مجموع آنها بر سیستم قابل ملاحظه‌ای است. هدف از برنامه‌ای که از سوی اداره طراحی توزیع ارایه شده بود، ابداع سیستمی در دل سیستم مدیریت انرژی موجودبود که در آن بانکهای خازنی در فیدرهای توزیع با توجه به میزان توان راکتیو مورد نیاز در پست‌ها انتخاب شوند.

ایده اصلی شرکت

Stellar Dynamics Inc برای کنترل خازن‌های توزیع، اندازه‌گیری مقادیر توان راکتیو و اکتیو در سطح پست‌های توزیع و سپس ارسال دستورات مناسب به تجهیزات کنترلی مخصوص نصب شده روی هر بانک خازنی توزیع است. تجهیزات لازم برای ارتباط کنترل‌کننده پست با سیستم دیسپاچینگ یعنی الگوریتم کنترل دینامیک بانک‌های خازنی توزیع

DCC(Distribution Capacitor Control)امکان استفاده بهینه سیستم‌های انتقال و توزیع را فراهم می‌آورد.

DCC یک دستگاه کنترل است که با حذف یا کاهش جزء راکتیو وبهبود ضریب قدرت، ظرفیت شبکه را بالا می‌برد. با بهبود ضریب قدرت، جریان سیستم کم شده و سیستم امکان می‌یابد تا بار بیشتری را تغذیه کند. این مزیت به ویژه در مورد تجیهزاتی که ممکن است تحت تاثیر اضافه بار حرارتی قرار گیرند، اهمیت پیدا می‌کند. همچنین، بهبود ضریب قدرت به ژنراتور امکان می‌دهد تا توان اکتیو بیشتری راتولید کند. به علاوه در صورت پیش آمدن شرایط غیرعادی در محل خازنها، دستگاه DCC هشدارهای لازم را صادر می‌کند. ترانسفورماتور توزیع، نقطه کنترل طراحی شده دراین الگوریتم است.

در سال 1996، نخستین DCC در یک پست 7/12 کیلوولت سه فیدره در غرب بویس (Boise) در آیداهو که مشکل توان راکتیو و افت ولتاژ داشت نصب شد. به عنوان بخشی از اتوماسیون خازنی، تعداد 14 بانک خازنی تحت کنترل قرار گرفتند. بخشی از این بانک‌ها از قبل وجود داشته و تعدادی دیگر تازه نصب شده بودند تا توان راکتیو اضافی تولید کنند. بعد از نوسانات اولیه، سیستم آنچه را از آن انتظار می‌رفت، عملی ساخت. جبران‌سازی کامل در پست توزیع در یک محدوده وسیع بار انجام گرفت.

اتوماسیون خازن در سال 1997 در 16 پست و در سال 1998 در 14 پست دیگر نیز اجرا شد. پست‌هایی که در سال 1997، تحت اتوماسیون قرار گرفتند، از مدول ارتباطی HarrisD-10 برای ارتباط RTU استفاده می‌کردند. این مدول بصورت یک کنترل‌کننده خازن عمل می‌کند. در سال 1998 در آیداهو، شرکت برق این ایالت، تصمیم گرفت سیستم مدول ارتباطی HarrisD-20 را طوری تغییر دهد که این ترمینالها را قادر سازد تا توسط سیستم مدریت انرژی برای کارهایی غیر از کنترل خازن نیز مورد استفاده قرار گیرند. این کار باعث شد تا کنترل خازن بااضافه کردن یک نرم‌کننده ساده در پست‌هایی که دارای مدول D-20 برای کنترل، نظارت و اخذ داده هستند، انجام پذیرد. شکل (1) نتیجه عملکرد یک DCC برای کنترل توان راکتیو را در پستی در ناحیه بویس نشان می‌دهد.

قبل از نصب DCC، شکل موج بار راکتیو از تقاضای بار اکتیو پیروی می‌کرد. بعد از نصب، الگوریتم کنترل باعث شد تا شکل بار راکتیو نسبت به منحنی بار اکتیو عکس شود که این موضوع باعث کاهش تلفات انتقال و بهبود رگولاسیون ولتاژ سیستم شود. هرچند با نصب خازن‌های ثابت نیز ممکن است چنین نتیجه‌ای حاصل شود اما با کار انجام شده، امکان تنظیم و کنترل در محدوده وسیعی از بارهای فصلی به شکل بهتری فراهم می‌شود. سیستم اتوماسیون خازنی بدون دخالت انسان، توان راکتیو را در هر یک از پست‌ها با پله‌های کوچک کنترل می‌کند به نحوی که راندمان کل سیستم بالا می‌رود. با نصب کنترل‌کننده بانک خازنی در یک پست، یک مگاوار توان راکتیو پشتیبان در آن شبکه توزیع (شامل ترانسفورماتور و فیدرهای مربوط به آن) بدست آمد. این کار با استفاده موثر از خازن‌های موجود و بدون نصب خازن‌های اضافی انجام گرفته است. در بیشتر نواحی روستایی به خصوص آنها که با شبکه‌های شعاعی تغذیه می‌شوند، بهبود پروفیل ولتاژ باعث کاهش یا به تاخیر افتادن بازسازی می شود.

اتوماسیون خازنی، زمان لازم برای کنترل دستی بانک‌های خازنی در فیدرهای طولانی را به نحو چشمگیری کاهش داده است.

منبع: مجله – T&D