بهبود امنیت سیستم قدرت با استفاده از اتوماسیون و بارزدایی ولتاژی هوشمند، مطالعه موردی: بخشی از شبکه خراسان
Abstract
در حال حاضر اتوماسیون و هوشمندسازی شبکه برق، یکی از اولویت های صنعت برق است. اتوماسیون سیستمی است که انجام عملیات کنترل، مانیتورینگ و حفاظت را در شبکه قدرت با استفاده تجهیزات و سیستم ارتباطی بر عهده دارد و هدف از اتوماسیون و هوشمندسازی در یک پست فشارقوی افزایش قابلیت اطمینان، افزایش قابلیت مانور و کاهش انرژی توزیع نشده است. با ظهور پروتکل iec 61850 تحول بزرگی در حوزه ارتباطات سیستم اتوماسیون پست های فشارقوی ایجاد شد و همچنین با بکارگیری تجهیزات و سنسورهای هوشمند زمینه مناسبی برای ارتقاء اتوماسیون و هوشمندسازی در شبکه های قدرت بوجود آمد. در سیستم های قدرت، پایداری ولتاژ اهمیت ویژه ای دارد و در شرایطی که سیستم ها در ناحیه مرزی پایداری کار کنند با بروز حادثه بایستی بارهای موجود در شبکه با الگوریتمی از مدار خارج شوند تا سیستم مجددا به حالت پایداری خود برگردد. روشهای حذف بار سنتی تا حدی زمانبر، غیردقیق و دارای منطق های مختلفی هستند و باعث افزایش انرژی توزیع نشده و در نتیجه کاهش قابلیت اطمینان شبکه می شوند. با ظهور روشها و الگوریتم های هوشمند در زمینه بارزدایی و وجود یک سری زیرساخت های جدید در این خصوص بیشتر مشکلات روشهای سنتی حل شد. هدف از این پایان نامه معرفی برخی از قابلیت های اتوماسیون برای بهبود قابلیت اطمینان شبکه است. در شبکه های فوق توزیع چند موضوع منجر به کاهش قابلیت اطمینان می شود که در ادامه هر یک از این موضوعات بیان می شود و راهکارها و نوآوری های پیشنهادی هم ارائه خواهد شد. در شبکه های فوق توزیع به منظور بهبود قابلیت اطمینان از دو ترانس موازی استفاده می شود. این در حالی است که استفاده از یک ترانس علاوه بر کاهش تلفات شبکه، هزینه های سرمایه گذاری را تا حدود 40 درصد کاهش می دهد. اگرچه قابلیت اطمینان را به مخاطره می اندازد(افزایش خاموشی). یکی از تهدیدهای پست های تک ترانس با قابلیت مانور، قطع ترانس پست در اثر خطا در سیستم قدرت است که منجر به اضافه بار ترانس پست مجاور خواهد شد. در این پایان نامه به منظور بهبود قابلیت اطمینان یک روش حذف بار هوشمند با اولویت خروج بارهای غیرحساس برای جلوگیری از اضافه بار ترانسفورماتور پست ارائه شده است. نتایج حاصله از پیاده سازی این الگوریتم بر روی شبکه نمونه نشان می دهد که میزان انرژی توزیع نشده به طور قابل توجهی کاهش می یابد. این شبیه سازی در نرم افزارهای dig silent pf و matlab انجام شده است. در حال حاضر در اغلب پست های فشارقوی با دو ترانسفورماتور موازی، با قطع یکی از ترانس های پست در اثر وقوع خطا چنانچه مجموع بار دو ترانس بیش از ظرفیت ترانس دوم باشد پست به علت اضافه بار از مدار خارج می شود. یک راهکار برای جلوگیری از خروج ترانس دوم، اینترلاکینگ رله ترانس دوم و همچنین حذف بار سریع و هوشمند به میزان اضافه بار است. برای اجرایی کردن این راهکار وجود یک زیرساخت مخابراتی و بکارگیری پروتکل های iec 61850 در سیستم اتوماسیون پست های فشارقوی الزامی است. در این پایان نامه یک سیستم کاربردی حذف بار و همچنین پروتکل iec 61850 بر روی سیستم اتوماسیون پست های فشارقوی شبکه نمونه پیاده سازی شده که نتایج آن نشان می دهد نه تنها می توان از خروج ترانس دوم پست به علت اضافه بار جلوگیری کرد بلکه زمان عملکرد سیستم اتوماسیون نیز حداقل از 200 میلی ثانیه به حدود 25 میلی ثانیه کاهش می یابد و میزان بار خروجی هم متناسب با ظرفیت باقیمانده، طبق اولویت بندی بارها حذف خواهد شد.