لینک دانلود و خرید پایین توضیحات
فرمت فایل word و قابل ویرایش و پرینت
تعداد صفحات: 7
تأمین ایمنی سیستم در شرایط نرمال
چکیده:
هدف از کنترل سیستمهای قدرت دستیابی و حفظ شرایط دلخواهی است که با شناخت عوامل موثر در بهره‌یرداری، حالات مختلف و چگونگی تغییرحالت سیستم میسر می‌باشد. در بهره‌برداری سیستمهای قدرت هنگامی‌که ایمنی سیستم در مخاطره باشد بحث از شرایط نرمال معین و یا شرایط غیر نرمال دشوار است.
در این مقاله ضمن آنالیز حالات مختلف بهره‌برداری سیستمهای قدرت نقش دیسپاچینگ جهت بهبود پایداری شبکه از طریق افزایش ایمنی سیستم مورد بحث قرار گرفته است.
شرح مقاله:
شرایط الکتریکی و دینامیکی سیستمهای قدرت تحت تاثیر عوامل متعددی هستند که در بهره‌برداری و کنترل شبکه مد نظر قرار می‌گیرند.
در کنترل سیستم بررسی پروسس تبدیل انرژی یا به عبارتی شناخت، پیش‌بینی و برنامه‌ریزی منابع سوخت و یا منابع هیدرولیکی، وضعیت کنترل واحدهای تولیدی، دلائل محدودیتهای بهره‌برداری از آنها و در نظر گرفتن هزینه‌های بهره‌برداری ضرورت دارد. برخی از عوامل مانند توان اکتیو و راکتیو مصرفی که بصورت متغیر‌های اتفاقی ظاهر می‌شوند، و یا بعضی از عوامل محیطی مانند تغییرات درجه حرارت و روشنائی محیط اثرات نامطلوب چندانی در بهره‌برداری سیستمهای قدرت ایجاد نمی‌کنند. در صورتیکه بعضی از عوامل نظیر پدیده‌های جوی (صاعقه، باد‌های شدید، طوفان، برق و غیره) باعث وقوع اتصال کوتاه و تغییرات ناگهانی در ساختار سیستم می‌گردند و یا حوادثی مانند حالت‌های گذرای کلیدزنی از عوامل نامطلوبی هستند که باعث دگرگونی شرایط نرمال بهره‌برداری سیستم می‌گردند. از طرفی مشخصات و ظرفیت تجهیزات و نیازهای تعمیراتی عواملی هستند که باعث ایجاد محدودیتهای دائم و یا موقت در سیستم می‌شوند. با توجه به عوامل گوناگون موثر در بهره برداری سیستمهای قدرت، نقش مرکز کنترل در حفظ شرایط نرمال سیستم از اهمیت خاصی برخوردار است.
1ـ حالت‌های مختلف بهره‌برداری و انتقال حالت سیستم:
بستگی به شرایط،یک سیستم قدرت ممکن است در چندین حالت مختلف مورد بهره‌برداری قرارگیرد. FINK و CARLSEN این مفهوم کلی را روشن نموده و حالات مختلف بهره‌برداری سیستم را بصورت ذیل طبقه‌بندی کرده‌اند.
حالت نرمال (Normal State )
حالت زنگ خطر (Alert State)
حالت اضطراری (Emergency State)
حالت حاد (In Extremis State)
حالت برگردان سیستم (Restorative State)
در کنترل سیستمهای قدرت بمنظور دستیابی به اهداف اصولی بهره‌برداری سعی براینست که همیشه سیستم در حالت نرمال باشد. در چنین حالتی فرکانس سیستم و ولتاژ شینه‌ها در حد مقادیر مقرر می‌باشند. چنین ثبات فرکانس و ولتاژ حاصل تعادل بین توان اکتیو و راکتیو تولیدی و مصرفی می‌باشد. تعادل بین تولید و مصرف (Equality) شرط اصلی حالت نرمال سیستم تاقی می‌گردد. که در دیاگرام شکل (1) با حرف (I) مشخص شده است. علامت(E) در این دیاگرام نشاندهنده محدودیتهای معینی است (Inequalities) که در حالت نرمال رعایت می‌شود، مثلاً بار ژنراتورها و ترانسفورماتور‌ها نباید از حد اسمی تجاوز نماید و بار خطوط انتقال نبایستی بیش از حد نرمال باشند و یا از حد پایداری استاتیک خارج شوند.
در چنین حالتی به اقتضای نیاز سیستم ممکن است تغییرات ساختاری در سیستم ایجاد شود، یعنی ممکن است ژنراتوری استارت و در مدار قرارگیرد و یا از مدار خارج شود و یا خطی جهت تعمیرات از مدار خارج شود. طبیعتاً در حالت نرمال تغییرات اتفاقی بار و تبادل انرژی بین نواحی وجود دارد. تغییرات ساختاری معمولاً برنامه‌ریزی شده و با روند منظمی اثرات دینامیکی جزئی بر روی سیستم حاصل نموده و سیستم در حالت نرمال باقی می‌ماند.
در بهره‌برداری نرمال برحسب شرایط اهداف متفاوتی دنبال می‌شود. در سیستمهای که از واحدهای هیدرولیکی بیشتری برخوردارند میزان ذخیره آب در اولویت قرار می‌گیرد. در مواقع کمبود سوخت به حداقل رساندن مصرف سوخت و یا در موارد کمبود انرژی روشهای صرفه‌جویی در مصرف برق اعمال می‌گردد.
در کنترل سیستمهای قدرت بیشترین هدف به این مسئله معطوف می‌گردد که سیستم در یک پریود طولانی در برابر حوادث احتمالی دچار اختلال نگشته و به حالت نرمال باقی بماند یا به عبارتی ایمنی سیستم در اولویت قرار می‌گیرد. در حقیقت در استراتژی کنترل سعی می‌شود بروز و گسترش حوادث به حداقل برسد. این استراتژی شامل عملیات کنترل بازدارنده، کنترل اضطرای و کنترل بازگرداندن سیستم می‌باشد.
در حالت نرمال بمنظور حفظ ایمنی سیستم به میزان قابل توجهی قابلیت تولید به شکل ذخیره گردان مورد نیاز می‌باشد.
در صورتیکه ذخیره‌گردان از میزان مناسب در نظر گرفته شده کاهش یا بدو یا حوادث قریب الوقوع قابل پیش‌بینی باعث کاهش ایمنی سیستم گردد، سیستم به حالت زنگ خطر وارد می‌گردد. در چنین حالتی سیستم از ایمنی بالائی برخوردار نبوده و ضرورت دارد کنترل بازدارنده شروع و به میزان مناسبی ذخیره گردان آماده گردد و اقدامات لازم جهت جلوگیری از بروز حوادث بعمل آید تا مجدداً سیستم به حالت نرمال برگردد.
اگر کنترل‌های بازدارنده موفق نباشد و یا حادثه نسبتاً حادی اتفاق افتد احتمالاً سیستم به حالت اضطراری می‌شود. رسیدن به حالت اضطراری بدو طریق امکان پذیر است.
الف: پخش بار سیستم و یا ساختار شبکه تدریجاً طوری تغییر نماید که برخی محدودیتهای بهره‌برداری تجاوز نماید /. در حقیقت سیستم باگذراز مرحله زنگ خطر به حالت اضطراری وارد می‌شود.
برای چلوگیری از چنین انتقال حالتی ضروری است که محدودیتهائی بر روی بار برخی خطوط و یا ولتاژ شینه‌ها در برنامه‌ریزی تولید در نظر گرفته شود و یا اصطلاحاً برنامه‌ریزی محدودیتهای اضطراری صورت پذیرد.
ب: همزمان با وقوع یک حادثه حاد و ایجاد ناپایداری دینامیکی، سیستم مستقیماً از حالت نرمال به حالت اضطراری می‌رسد. در چنین وضعیتی مرکز کنترل سیستم عاجز از هرگونه عملیات بوده و فقط عملکرد سیستمهای کنترل اتوماتیک (گاورنر، اکسایترو یا قطع بار خودکار) می‌توانند تا حدودی موثر واقع شوند. اگر حادثه اصلی منجر به ناپایداری نگردد، نوسانات دینامیکی سیستم میراشده و سیستم به حالت ماندگار جدید یا در حقیقت به حالت زنگ خطر می‌رسد که باید بلافاصله عملیات کنترل اضطراری صورت گرفته و برنامه‌ریزی محدودیتهای اضطراری انجام شود.
در حالت اضطراری نیز تولید و مصرف بالانس بوده و سیستم شرایط سنکرون را حفظ می‌کند (E). اما در این حالت جزء یا اجزایی از سیستم بوضعیت اضافه بار می‌رسد /. در چنین وضعیتی ضرورت دارد سیستم به کمک عملیات کنترل اضطراری به فوریت به حالت نرمال یا زنگ خطر برگردد. این عملیات می‌تواند جدا نمودن قسمت معیوب از سیستم، تغییر مسیر بار و در صورت عدم موفقیت هرگونه عملیات قطع بار سیستم باشد.
اگر در اثر وقوع یک حادثه سیستم به حالت ناپایدار یرسد و یا عملیات کنترل اضطراری موفق نباشد سیستم به حالت حاد می‌رسد.
در این حالت سیستم به دو یا چند قسمت جدا می‌گردد. اصطلاحاً قسمت جدا شده سیستم را “Island” می‌نامند. ممکن است بعضی از قسمتهای جدا شده سیستم منابع تولید کافی جهت تامین بار آن ناحیه را داشته باشند و به حالت پایدار باقی بمانند. اما بخش‌های جداشده‌ای که با کمبود تولید مواجه هستند منجر به اضافه بار ژنراتورها شده / و بطورخودکار از مدار خارج می‌شوند و با ادامه روند فوق ممکن است سیستم به بی‌برقی کامل (Black out) ختم شود.
تسلسل حوادثی که سیستم را از حالت نرمال بحالت حاد از چند ثانیه تا چند دقیقه بطول می‌انجامد و برگرداندن سیستم به حالت نرمال مرحله‌ایست که بکندی صورت می‌گیرد و از چند ساعت تا چند روز بطول می‌انجامد. در این رابطه راه‌انداری دوباره واحدهای بخار با ظرفیت تولیدی بالا پس از تریپ ساعتها وقت می‌گیرد. ضمناً وصل مجدد مصارف قطع شده بتدریج و اتصال قسمتهای برقدار و جدا شده سیستم بکندی انجام می‌گیرد.
برای برگرداندن سیستم بعد از قطع و بی‌برقی کامل سیستم، شناخت امکانات و محدودیتهای اولیه سیستم از اهمیت خاص برخوردار بوده که اگر مورد بررسی قرار گیرد در زمان و سرعت عملیات برگرداندن سیستم کاملاً موثر بوده و می‌تواند با موقعیت و ساختار کنونی سیستم مقدماتی را جهت ارائه روشهای کلاسیک برگرداندن سیستم فراهم سازد و براساس روشهای ارائه شده امکان تهیه دستورالعملهای قابل اجرا فراهم شود.
/
شکل (1)ـ دیاگرام انتقال حالت سیستم
2ـ نقش مرکز کنترل در حفظ ایمنی سیستم:
کلمه ایمنی به مفهوم عام رهایی از خطر یا ریسک یا به عبارتی در معرض خطر نبودن و به مفهوم خاص در کنترل شبکه حفاظت سیستم قدرت در برابر ریسک اضافه بار اجزاء سیستم، ولتاژ غیر عادی، افت فرکانس، ناپایداری سیستم، از دست دادن بار و نهایتاً خطر Shut down سیستم می‌باشد.
هر حادثه اصلی که باعث ایجاد حالت اضطراری، دینامیک و یا حالت زنگ خطر در سیستم می‌گردد، می‌تواند به عنوان حادثه حاد تلقی شود. در بهره‌برداری سیستمهای قدرت ضرورت دارد که اتفاقات احتمالی حاد مورد بررسی قرار گیرد و شدت حالت اضطراری حاصل بعد از وقوع هر حادثه احتمالی مشخص شود. با چنین بررسی این امکان فراهم خواهد شد که سیستم را به حالت‌های متفاوت نرمال طوری سوق دهیم که اتفاقات احتمالی حاد را خنثی نموده و یا وقوع چنین حوادثی با شدت اثر کمتری همراه باشد. بنابراین با برنامه‌ریزی محدود نمودن حوادث احتمالی می‌توان سیستم را به حالت نرمال با ایمنی برتر هدایت نمود.
دانلود مقاله کامل درباره تأمین ایمنی سیستم در شرایط نرمال
