وبلاگ

شکل۱- ۲: قسمتی از یک شبکه توزیع با حضور DG [14]
اگر DG1 ، DG2 و DG3 به سیستم متصل شوند تغییرات زیر در عملکرد فیوزها به وجود می ­آید:
الف- فیوزهای F5 و F6 جریان خطای بالاتری نسبت به حالت قبلی خود احساس می­ کنند. اما هرگز نمی ­توانند جریان­های خطای بالادست را ببینند. در اینجا اگر فیوزها همچنان با یکدیگر هماهنگ باشند مشکلی در سیستم وجود نخواهد داشت. تنها تغییری که در اینجا بوجود می ­آید تغییر رنج هماهنگی این دو فیوز به علت تغییر جریان­های مینیمم و ماکزیمم می­باشد. اگر مقدار جریان خطای دیده شده توسط فیوزها آنقدر زیاد باشد که از مرز منحنی فیوزها عبور کند، این دو فیوز هماهنگی خود را از دست می­ دهند.
ب- برای یک خطا در بخش CD ، فیوزهای F3 و F4 جریان خطای پایین دست را مشاهده می­ کنند. در حالیکه برای خطایی در بخش AB این فیوزها جریان خطای بالادست را خواهند دید. مقدار جریان دیده شده توسط دو فیوز نامبرده برای وقوع خطا در بخش AB یا CD با یکدیگر برابر می­باشد. به همین ترتیب برای وقوع خطا در بخش EF ، فیوزهای F1 و F2 جریان خطای پایین دست را می­بینند در صورتیکه اگر خطا در بخش CD اتفاق بیفتد این فیوزها جریان خطای بالادست را احساس می­ کنند. همچنین مشاهده می­ شود مقدار جریان دیده شده توسط دو فیوز F1 و F2 برای وقوع خطا در بخش CD یا EF با یکدیگر برابر است.

مشکل مطرح شده در این قسمت قابل حل نمی ­باشد، زیرا در هر دو حالت خطای بالادست و پایین دست، جریان دیده شده توسط فیوزها با یکدیگر برابر است.
ج- برای خطایی در بخش DE ، فیوز F2 جریان خطای بیشتری را نسبت به فیوز F3 مشاهده می­ کند در حالیکه برای خطایی در بخش BC ، جریان دیده شده بوسیله­ی فیوز F3 از F2 بیشتر است. شکل (۱-۳) مشخصه­های دو فیوز F2 و F3 را بدون در نظر گرفتن DG نمایش می­دهد.
شکل۱- ۳: حد مورد نیاز برای هماهنگ بودن دو فیوز F2,F3 [14]
همانطور که در این شکل مشاهده می­ شود برای خطایی در ناحیه­ی پایین دست فیوزها، جریان عبوری از فیوز F2 () بیشتر از F3 () می­باشد. تفاوت بین و وابسته به اندازه و نوع واحد DG2 می­باشد. تا زمانیکه بیشتر از باشد، هماهنگی فیوزها از بین نمی­رود به این دلیل که فیوز F2 قبل از F3 عمل می­ کند. در اینجا فرض بر این است که جریان­های خطای زیاد شده از منحنی­های فیوز عبور نکرده باشد. برای خطایی در ناحیه بالادست، جریان خطای از بیشتر است. در اینجا نیز تفاوت بین دو جریان، به اندازه و نوع واحد DG2 بستگی دارد. با توجه به شکل (۱-۳) اگر تفاوت جریان­ها از حد^[۵] نشان داده شده بیشتر باشد همچنان هماهنگی بین فیوزها برقرار خواهد بود. در صورتیکه اختلاف دو جریان، کمتر از این مقدار باشد فیوز F2 قبل از F3 عمل کرده که ناهماهنگی فیوزها را نشان می­دهد. بنابراین اگر تزریق جریان خطای DG2 از یک مقدار مشخص بیشتر باشد، هماهنگی فیوزها حفظ خواهد شد.
هماهنگی ریکلوزر- فیوز:
شکل (۱-۴) یک خط توزیع را نمایش می­دهد که باری را تغذیه می­ کند. بار نشان داده شده در شکل، توسط فیوز محافظت شده است.

شکل۱- ۴: قسمتی از یک سیستم توزیع به همراه ریکلوزر و فیوز [۱۴]
ابتدا فرض کنید که DG به سیستم توزیع متصل نشده است. برای تمام خطاها باید ریکلوزر موجود بر روی خط با فیوز، هماهنگ باشد. به دلیل متصل نبودن DG به سیستم، برای خطایی که در خط بار رخ می­دهد، جریان فیوز و ریکلوزر با یکدیگر برابر است. شکل (۱-۵) هماهنگی بین این دو تجهیز حفاظتی را نشان می­دهد. در این شکل مشخصه­های MM و TC مربوط به فیوز و همچنین مشخصه­ی سریع^[۶] (A) و آهسته^[۷] (B) مربوط به ریکلوزر نمایش داده شده ­اند.
شکل۱- ۵: هماهنگی بین ریکلوزر و فیوز نشان داده شده در شکل(۱-۱۸) [۱۴]
در اینجا فلسفه­ی عملکرد فیوز این است که فقط برای خطاهای دائمی باید عمل کند. برای خطاهای گذرا ابتدا باید ریکلوزر با توجه به منحنی سریع خود مدار را قطع کرده تا به خطا شانسی برای پاک شدن داده شود. تنها در صورتیکه خطا دائمی باشد باید فیوز عمل کند. با این روش، خط بار برای خطاهای گذرا از مدار خارج نخواهد شد. همچنین ریکلوزر به وسیله­ مد آهسته­ی خود به عنوان پشتیبان برای فیوز عمل می­ کند. از آنجایی که ۷۰ تا ۸۰ درصد خطاهایی که در سیستم رخ می­دهد از نوع گذرا می­باشند این روش، قابلیت اعتماد^[۸] سیستم را بهبود بخشیده و هزینه­ تعمیرات آن را کاهش می­دهد.
همانطور که در شکل (۱-۵) مشاهده می­ شود در محدوده­ بین مینیمم و ماکزیمم جریان خطا ( و ) مشخصه­ی سریع ریکلوزر(A) پایین­تر از مشخصه­ی MM فیوز قرار گرفته است. بنابراین در محدوده­ بین این دو جریان، ریکلوزر زودتر از فیوز عمل می­ کند. همچنین در این بازه، منحنی TC فیوز پایین­تر از مشخصه­ی آهسته­ی ریکلوزر(B) قرار گرفته است. بنابراین در صورت دائمی بودن خطا، فیوز قبل از مد آهسته­ی ریکلوزر عمل خواهد نمود. اگر فیوز عمل نکند ریکلوزر با توجه به مشخصه­ی آهسته­ی خود عمل می­ کند. عملکرد ریکلوزرها قابل تنظیم می­باشد به این معنی که می­توان مشخص نمود که پس از چند بار عمل نمودن مد آهسته­ی ریکلوزر، ریکلوزر قفل شده و مدار را به صورت دائمی قطع کند.
حال فرض کنید DG همانطور که در شکل (۱-۴) نشان داده شده است به خط اصلی متصل شود. بنابراین دو تغییر را مشاهده می­نمائیم:
برای خطایی که بر روی خط بار رخ می­دهد جریان­های خطای مینیمم و ماکزیمم تغییر می­ کنند.
برای هر خطایی بر روی خط بار، فیوز جریان بیشتری را نسبت به ریکلوزر احساس می­ کند.
پس از اتصال DG اگر مقدار جریان خطا برای خطایی که بر روی خط بار رخ داده است از مقدار بیشتر باشد هماهنگی از بین رفته است. به این علت که مشخصه­ی MM فیوز، پایین­تر از منحنی سریع ریکلوزر قرار گرفته و در نتیجه فیوز قبل از ریکلوزر عمل خواهد کرد. برای جریان­های خطایی که هنوز در فاصله­ی و قرار دارند اگر اختلاف جریان فیوز و ریکلوزر از حد مشخصی(MARGIN) بیشتر باشد فیوز قبل از مد سریع ریکلوزر عمل کرده که نشان از ناهماهنگی بین این دو تجهیز حفاظتی می­باشد. شکل (۱-۶) ماکزیمم اختلاف ممکن بین جریان فیوز و ریکلوزر را برای حفظ هماهنگی نشان می­دهد. این اختلاف به اندازه و نوع DG و مکان آن بر روی فیدر اصلی وابسته است. ظرفیت بزرگتر DG و فاصله­ی کمتر آن از فیدر بار، هر دو باعث بیشتر شدن اختلاف بین جریان فیوز و ریکلوزر می­گردد.
شکل۱- ۶: حد مورد نیاز برای هماهنگی بین ریکلوزر و فیوز [۱۴]
یکی از مشکلات بوجود آمده پس از نصب DG مطابق شکل (۱-۴) آن است که اگر مدت زمان باز بودن ریکلوزر از مقدار مشخصی بیشتر باشد، برای دوباره بسته شدن آن نیاز به سنکرونیزاسیون بین سیستم و DG می­باشد.
هماهنگی بین دو رله:
شکل (۱-۷)a، یک فیدر توزیع را نشان می­دهد که توسط منبع S تغذیه و بوسیله­ی سه رله­ی اضافه جریان معکوس^[۹] R1، R2 و R3 حفاظت شده است. هماهنگی بین این رله­ها در شکل (۱-۷)b نشان داده شده است.
شکل۱- ۷: هماهنگی رله­ها بدون حضور DG [14]
در اینجا عملکرد رله­ها به این صورت است که مثلاً برای وقوع خطایی در خط ۳ (Line3) و در نزدیکی رله­ی R3، رله­ی R2 باید حداقل به اندازه­ یک بازه­ی زمانی هماهنگی ^[۱۰] (CTI)، دیرتر از رله­ی R3 عمل نماید. به طور مشابه، رله­های R1 و R2 برای وقوع خطا بر روی خط ۲ (Line2) با یکدیگر هماهنگ شده ­اند. بنابراین همانطور که در شکل (۱-۷)b مشاهده می­ شود، R2 به عنوان پشتیبان برای R3، و R1 به عنوان پشتیبان برای R2 می­باشد.
حال فرض کنید مطابق شکل (۱-۸)، DG به فیدر متصل شده باشد.

شکل۱- ۸: فیدر توزیع در حضور DG [14]
با توجه به مکانی که DG قرار دارد شرایط متفاوتی رخ می­دهد:
اگر فقط DG1 و DG2 به فیدر متصل باشند، جریان مینیمم و ماکزیمم برای وقوع خطایی در خط ۳(Line3) تغییر خواهد کرد. همچنین رله­ی R3 نمی­تواند خطای بالادست خود را احساس نماید. در اینجا باید R2 و R3 در جریان متفاوتی نسبت به حالت قبلی، با یکدیگر هماهنگ شوند.
اگر تنها DG3 به فیدر متصل شده باشد، R2 و R3 جریان پایین دست را برای وقوع خطا در خط ۳ و جریان بالادست را برای خطاهای رخداده در خط ۱، احساس می­ کنند. از آنجائیکه انتظار داریم تنها بخش خطادار از سیستم جدا شود، برای هر خطایی در خط ۳ باید R3 قبل از R2 عمل نماید درحالیکه برای هر خطایی در خط ۱، R2 قبل از R3 باید مدار را قطع کند. نکته­ی مهم اینست که برای وقوع هر خطایی در بالادست یا پایین­دست، هر دو رله جریان یکسانی را مشاهده می­ کنند. بنابراین در این شرایط، بدست آوردن هماهنگی برای این دو رله غیر ممکن خواهد بود.
اگر هر سه DG به فیدر متصل باشند، برای خطای رخداده در خط ۳ (پایین­دست)، R3 جریان خطای بیشتری نسبت به R2 و R1 احساس می­ کند. به همین ترتیب برای وقوع خطایی در خط ۱ (بالادست)، R2 جریان بیشتری نسبت به R3 احساس خواهد کرد. در اینجا ابتدا سعی می­ شود رله­ها برای خطاهای پایین­دست، هماهنگ شده و سپس شرایطی برای خطاهای بالادست مشخص گردد که همچنان هماهنگی بین رله­ها باقی بماند.
شکل (۱-۹)a وقوع خطا در خط ۳ را نشان می­دهد. ضخامت فلش­ها در این شکل، متناسب با مقادیر جریان خطا می­باشند. از آنجائیکه R2 جریان کمتری را نسبت به R3 احساس می­ کند، منحنی اصلاح شده^[۱۱] برای R2 همانطور که در شکل (۱-۹)b نشان داده شده است، به پایین شیفت پیدا می­ کند. همچنین برای هماهنگ کردن R2 و R1 نیاز می­باشد که منحنی مربوط به رله­ی R1 به پایین شیفت داده شود. مقدار CTI در این حالت برابر با همان مقدار قبلی می­باشد.
شکل۱- ۹: هماهنگی رله­ها برای خطاهای پایین دست در حضور DG [14]
حال هماهنگی بدست آمده برای خطاهای پایین­دست که در شکل (۱-۹)b نشان داده شده است، برای خطاهای بالادست نیز مورد بررسی قرار می­گیرد. شکل (۱-۱۰)a جریان­های خطا را برای وقوع خطایی در خط ۱ نشان می­دهد.
شکل۱- ۱۰: حد مورد نیاز برای هماهنگی رله­ها برای خطاهای بالا دست [۱۴]
در این شرایط، جریان عبوری از R2 بیشتر از R3 می­باشد. برای چنین خطایی باید R2 قبل از R3 عمل نماید. برای جریان خطای مشخص R2 ()، شکل (۱-۱۰)b حد لازم (Margin) برای حفظ هماهنگی برای خطاهای بالادست را نشان می­دهد. اگر اختلاف جریان­های خطای احساس شده توسط R2 () و R3 () از مقدار مشخص شده در شکل کمتر باشد، هماهنگی از بین خواهد رفت. درنتیجه R3 قبل از R2 عمل می­ کند. برای اختلاف جریان­های بزرگتر از حد مشخص شده، هماهنگی بین R2 و R3 همچنان وجود خواهد داشت.
اهداف پایان نامه:
در راستای عنوان این پژوهش، اهداف زیر برای بهبود عملکرد رله­های اضافه جریان در سیستم­های توزیع پس از ورود DG و یا شبکه ­های توزیع حلقوی ترسیم شده است:
بررسی اثر تولید پراکنده بر روی هماهنگی رله­های اضافه جریان
بیان روش­های قبلی و بررسی مشکلات هر روش
ناحیه­بندی سیستم توزیع بر مبنای تعداد نیروگاه­های با ظرفیت اتصال کوتاه بالای موجود در سیستم
ساختار پایان نامه:
عنوان مطالب ارائه شده در این پایان نامه به صورت زیر می­باشد:
اولین فصل پایان نامه پس از بررسی صورت مسأله و اهمیت موضوع، به نحوه هماهنگ نمودن تجهیزات حفاظتی موجود در سیستم توزیع پرداخته و اهداف و ساختار این پژوهش را تبیین می­ کند. فصل دوم، تولید پراکنده و محدودکننده جریان خطا (FCL^[12]) و انواع آنها را معرفی می­ کند. در این فصل همچنین میزان اثر انواع تولیدپراکنده بر روی سطح جریان خطا بررسی می­ شود.
در فصل سوم این پایان نامه روش­های قبلی برای هماهنگ نمودن رله­های اضافه جریان سیستم توزیع در حضور DG بیان شده و مزایا و معایب آنها مطرح گردیده است. در فصل پایانی، روش پیشنهادی این پژوهش معرفی شده و بر روی دو سیستم توزیع اعمال شده ونتایج آن بررسی شده است. همچنین مزایای این روش نسبت به روش­های قبلی مورد بحث قرار گرفته است.
در این پایان نامه، سیستم توزیع پس از وقوع خطا، توسط FCL به نواحی مختلف تقسیم شده و رله­های هر ناحیه به طور مجزا از نواحی دیگر با یکدیگر هماهنگ می­شوند. برای جایابی FCLها الگوریتم جدیدی معرفی شده است که در آن از تئوری گراف و همچنین روش تقسیم و حل (Divide & Conquer) استفاده شده است.