پایان نامه ضرورت محل یابی خطا در شبکه های توزیع

این فایل در قالب ورد و قابل ویرایش در 97 صفحه می باشد.
1-1-مقدمه

مصرف کنندگان نهایی انرژی الکتریکی همواره خواستار دریافت مداوم برق با کیفیت مناسب هستند . بنابراین در بهره برداری از شبکه های توزیع در اصل اساسی ذیل مطرح می گردد :

تداوم ارائه سرویس[1] به مصرف کنندگان حفظ کیفیت مناسب سرویس[2] تداوم ارائه سرویس به مصرف کنندگان :

 فعالیت اصلی مراکز حوادث شرکتهای توزیع در تداوم توزیع الکتریکی به شبکه فشار ضعیف می باشد .

 ارائه سرویس به مصرف کنندگان  برق به دلایل مختلف  ممکن است با اختلال مواجه گردد. غیر از مواردی مانند اعمال خاموشیهای ناشی  از کمبود انرژی برق ، اغلب موارد مربوط به شبکه توزیع است . مهمترین عوامل عدم تداوم کار عادی شبکه توزیع عبارتند از :

حوادث غیر مترقبه مانند صدمه دیدن کابلها ، شکستگی تیرها ، آسیب دیدگی تجهیزات ناشی از برخورد وسایل نقلیه ، شرایط جوی و....عدم توانایی در تامین بار مصرف کنندگان به دلیل اضافه بار خطوط با ترانسفورماتور ها و ....تعمیر یا سرویس تجهیزات

2-1-1- حفظ کیفیت مناسب سرویس :

ارائه سرویس مداوم به مصرف کنندگان کافی نمی باشد بلکه کیفیت این سرویس نیز بسیار با اهمیت است . این کیفیت از دو جنبه برای به رهبرداری ( شرکت توزیع ) و مصرف کننده حائز اهمیت است :

الف – کاهش تلفات شبکه توزیع تا حد ممکن ( از دید بهره بردار )

ب- تامین ولتاژ مناسب در پستهای 4/0 کیلو ولت ( از دید مصرف کننده )

هدف اساسی دیسپاچینگ توزیع ، تداوم سرویس و ارتقای کیفیت سرویس می باشد . با توجه به مطالب فوق سعی شده است روشهای فعلی مراکز حوادث به منظور دستیابی به هدف مذکور مورد بررسی قرار گیرند و در عین حال نقش سیستم دیسپاچینگ توزیع برای کمک به تعیین تداوم و کیفیت سرویس تبیین گردد . برای روشن شدن مطلب توضیح مختصری درباره طراحی و بهره برداری از شبکه توزیع ایران ضروری می باشد .

2-1- شبکه توزیع فشار متوسط در ایران

 شبکه فشار متوسط در ایران شامل رده های ولتاژ 33،20،11 کیلو ولت است . طراحی این شبکه  بصورت شعاعی ، حلقوی و یا غربالی است ولی بهره برداری از آن به صورت شعاعی یا حلقوی باز می باشد . پستهای توزیع عموماً به دو صورت زمینی و هوایی نصب شده اند.

هر فیدر ورودی و خروجی از یک پست زمینی ، با یک سکسیونر به شینه های فشار متوسط پست وصل شده که به صورت دستی قابل قطع و وصل می باشد . در پستهای هوایی ، طبق بررسیهای به عمل آمده فقط ورودی ترانسفورماتور دارای فیوزکات اوت می باشد و معمولاً تجهیزاتی برای قطع و وصل خط هوایی نصب نشده است .

نقاطی که در آنها شبکه حلقوی به شبکه شعاعی ( یا حلقوی باز ) تبدیل می شود به نقاط مانور مرسوم می بیاشند که در موقع بروز خطا در یک فیدر ، می توان با استفاده از سکسیونرهای نصب شده در پستهای زمینی و نقاط مانور قسمتهای سالم فیدر را برقرار کرده و به این ترتیب بخشی از خاموشیهای ایجاد شده را برطرف نمود ، ولی در صورتی که در روی فیدر هوایی اشکال ایجاد شود ، معمولاً آن فیدر تا برطرف شدن عیب بی برق می ماند .

3-1- تداوم کیفیت سرویس

3-1-1- تداوم ارائه سرویس به مصرف کنندگان

 همانگونه که توضیح داده شد عوامل زیادی باعث تداوم سرویس می شوند که عمده ترین آنها ، وقوع حوادث غیرمترقبه در شبکه توزیع می باشد . عمده فعالیتهای مراکز حوادث توزیع برای حفظ تداوم سرویس به شرح زیر است :

الف : آگاهی از وقوع خطا در شبکه

ب- مشخص نمودن محل خطا

 ج- جدا نمودن قسمتی که در آن خطا رخ داده از بقیه قسمتهای شبکه

د- بازیابی قسمتهای سالم شبکه و برقدار نمودن مجدد آنها

ه- تشخیص دقیق و تعمیر قسمت معیوب و وصل آن به بقیه شبکه

 آنچه که از عملکرد فعلی مراکز حوادث استنباط می گردد استفاده از یک روش کاملاً دستی ، تجربی و غیرمهندسی است . در روش فعلی ، قطعی برق توسط مصرف کنندگان و یا از طریق دیسپاچینگ  فوق توزیع به اطلاع مراکز حوادث توزیع می رسد . این مراکز ، با جستجو در مسیر خطوط هوایی ، محل خطا دیده را تشخیص می دهند . در فیدرهای زمینی ، با جدا نمودن قسمتی از فیدر با استفاده از سکسیونرهای یکی از پستهای زمینی در مسیر فیدر و برقدار نمودن فیدر در پست اصلی ( فوق توزیع یا انتقال ) و ادامه این روش ، محل خطا را تشخیص داده و سپس با اهم متر و مولد ضربه و رفلکتور[3]، نوع خطا و فاصله محل اتصالی را پیدا کرده و با استفاده از نقشه و یا مسیر یابی ، محل اتصالی را مشخص می کنند . در روش فعلی ، نه تنها زمان بازیابی شبکه بسیار زیاد است بلکه عمر تجهیزات الکتریکی نیز با قطع و وصل جریان اتصال کوتاه کاهش می یابد و با وارد آمدن خسارت مالی به شرکت توزیع ( ناشی از عدم فرش برق در ساعات بازیابی شبکه به مصرف کننده ) اجتناب ناپذیر می باشد .

ارتباطات اصلی بین منبع تغذیه و مشترکین می باشند ، در حالت معمول ، زمانی که خطا اتفاق می افتد ، کلید بازبست[4] ، فیدر را قطع کرده و بطور خودکار چندین دفعه فرمان وصل را می دهد . اگر خطا بعد از چند سیکل پاک گردد ، هیچ مسئله ای اتفاق نمی افتد . اگر خطا دائمی باشد ، کلید بازبست بطور قطع باقی خواهد ماند .

 خطا ممکن است بر روی فیدر اصلی یا در یک شاخه تک فاز باشد . خطاهای کوتاه مدت خطاهایی می باشند که در 30-50 میلی ثانیه به ودی خود پاک می شوند و باعث عملکرد کلید بازبست نمی شوند . اندازه گیریهای واقعی در یک فیدر شعاعی ، توالی وقایع انواع خطاها را در هر دو یا سه روز نشان می دهند . این خطاها ممکن است باعث خسارت به لوازمات شرکت ها نشود اما بطور مشخص سبب عملکرد ید لوازم کامپیوتری یا سوئیچهای الکترونیکی مشترکین شود.[1]

برای معرفی مشکلات مشخص شده در مواجهه با خطاهای فیدرهای توزیع شعاعی ، مثال زیر را در نظر بگیرید.

شکل 1-1: دیاگرام تک خطی یک فیدر توزیع شعاعی

شکل 2-1 : شکل موج جریان ضبط شده در خلال خطای کوتاه مدت

با توجه به شکل 1-1، بارها شامل مشترکین تجاری و صنعتی می باشد . حوادث این فیدر بصورت خطاهای کوتاه مدت برای چند روز تکرار می شود .

در اغلب این حالتها ، خطا بصورت تک فاز به زمین می باشد . شکل 2-1، شکل موج جریان ضبط شده در خلال یک خطای کوتاه مدت می باشد . در این موقع کلید باز بست پست ( بطور سه فازه ) هیچ عملکردی را ضبط نمی نماید . اما، جریان به بیشتر از 20 برابر جریان بار افزایش می یابد .

  آشکار سازهای خطایی که بروی فیدر نصب شده اند ،خطاهای کوتاه مدت را معمولاً ضبط نمی نمایند .

   خطاهای مدت زیاد ، ممکن است به عملکرد کلید بازبست بیانجامد ، اما طبیعت خطاها یا محل یابی خطا هنوز ناشناخته مانده تا زمانی که خطای دائمی اتفاق بیافتد .

       همان گونه که ذکر شد در شبکه توزیع کشور تجهیزات قابل قطع و وصل از راه دور نصب نشده اند و لذا انجام هر گونه مانور باید در محل انجام گیرد . علاوه بر آن یافتن نقطه خطا نیز عموماً بصورت تجربی و سلیقه ای می باشد . لذا ارائه و بررسی الگوریتمی که بتواند نقطه خطا یا محدوده محل خطا را نشان دهد ، کمک زیادی به بهره برداراران شبکه می نماید . علاوه بر آن از لحاظ تسریع در بازاریابی و تعمیر نیز روشهای محل یاب در سیستمهای توزیع حائز اهمیت است.

فهرست مطالب
فصل اول
ضرورت محل یابی خطا در شبکه های توزیع
1-1-مقدمه
1-1-1-تداوم ارائه سرویس به مصرف کنندگان
2-1-1- حفظ کیفیت مناسب سرویس
2-1- شبکه توزیع فشار متوسط در ایران
3-1- تداوم کیفیت سرویس
3-1-1- تداوم ارائه سرویس به مصرف کنندگان

فصل دوم : مروری بر روشهای محل یابی خطا در شبکه های توزیع
1-2-مقدمه
1-1-2- محل یابی خطا برای خطوط شعاعی با چندین شاخه فرعی
2-2- الگوریتم محل یابی خطا برای خطوط انتقال شعاعی به همراه بارها
1-2-2- محل یابی خطا و رفتار بار
2-2- 2- اساس محل یابی خطا
3-2- تکنیک محل یابی خطا برای سیستم توزیع با استفاده از سینگالهای ولتاژ گذاری فرکانس بالای خطا
1-3-2- مقدمه
2-3-2-طراحی فاصله یاب و اصول آن
1-2-3-2- قاعده اصلی محل یابی خطا
2-2-3-2- دستگاه آشکار ساز خطا
4-2- طرح جدید برای آشکار سازی خطا بروی فیدرهای توزیع هوایی بر اساس روش امواج سیار
1-4-2- مقدمه
2-4-2- ساختار اصلی محل یاب
3-4-2- اساس عملکرد محل یاب

فصل سوم
محل یابی خطا در شبکه های توزیع
مقدمه
2-3- محل یابی خطا
3-3- دامنه احتمالاتی محل یابی خطا
4-3 -تشخیص خطا

فصل چهارم
برنامه کامپیوتری محل یابی خطا در
شبکه های توزیع
F.L.D.F
1-4- برنامه کامپیوتری (F.L.D.F)
1-1-4- مقدمه
2-1-4- روند نمای برنامه
2-4- اجرای برنامه برای شبکه شبیه سازی شده
1-2-4- حالت اول
2-2-4- حالت دوم
3-4- نقش بار در محل یابی خطا در فیدرهای توزیع
4-4- مدلهای پاسخ سریع بار
1-4-4- سطح کلی بار
2-4-4- پاسخ دینامیکی
3-4-4- محدوده ولتاژ
5-4- مدلهای پاسخ سریع
1-5-4- مدار آزمایشگاهی و اندازه گیری اطلاعات
6-4- روش تجزیه و تحلیل و نمایش آزمایشها
7-4- نتایج و تحلیل

فصل پنجم
اجرای برنامه محل یابی بروی یک فیدر نمونه
1-5-بررسی محل یابی خطا بروی یک فیدر نمونه
2-5- فیدر لاکان از پست 20/63 کیلو ولت شهر صنعتی
3-5- روش انجام کار

فصل ششم
نتیجه گیری و پیشنهادات
نتیجه گیری
پیشنهادات
مراجع

فهرست جداول
جدول (1-4) اطلاعات فیدر 20 کیلو ولت با 5 گره
جدول (2-4)اطلاعات بار پستهای هرگره
جدول (3-4)نتایج بدست آمده از اجرای برنامه
جدول (4-4)اطلاعات فیدر 20 کیلو ولت با 12 گره
جدول (5-4)اطلاعات بار پستهای هر گره
جدول (6-4) نتایج بدست آمده برای حالت اول
جدول (7-4) نتایج بدست آمده برای حالت دوم
جدول (8-4)نتایج بدست آمده برای حالت خطای دو فاز
جدول (9-4) نتایج بدست آمده برای فیدر با 5 گره
جدول (10-4)نتایج بدست آمده برای خطا در نقطه A
جدول (11-4)نتایج بدست آمده برای خطا در نقطه B
جدول (12-4) نتایج به دست آمده برای خطای دو فاز A
جدول (13-4) مقایسه بین نتایج بدست آمده در دو حالت

فهرست اشکال
شکل 1-1 دیاگرام تک خطی یک فیدر توزیع شعاعی
شکل 1-2 دیاگرام تک خطی
شکل 2-2بخشی از خط انتقال
شکل 3-2 خط انتقال خطا دار به همراه بار
شکل 4-2 دیاگرام شبکه ای براى خط تک فاز بدون تلفات
شکل 5-2بلوک دیاگرام دستگاه محل یاب خطا
شکل 6-2 سرعت سیر سیگنالهای مد هوایی و زمینی aخط ،bکابل
شکل 7-2اساس و ساختار یک محل یاب
شکل 8-2 ساختار یک فیدر شعاعی با سه محل یاب
شکل 1-3 سیستم اتوماتیکی محل یابی و تشخیص خطا
شکل 2-3 طرح محل یابی و تشخیص خطا
شکل 3-3 خطای تک فاز به زمین برروی فاز A
شکل 4-3 دیاگرام تک خطی یک فیدر توزیع ساده
شکل 5-3 جستجو برای محلهای خطای ممکن
شکل 6-3اشکال در محاسبه محل خطا
شکل 7-3کاهش شبکه برای تحلیلهای احتمالاتی
شکل 8-3 فیدر توزیع تک فاز کاهش داده شده
شکل 9-3 خطایی بر روی یک انشعاب
شکل 10-3جریان فاز و تغییر بار روی فاز خطا دار
شکل 11-3نمایش سناریوی خطا
شکل 1- 4فلوچارت اجرای برنامه
شکل 2- 4 فیدر نمونه 20 کیلو ولت با 5 گره
شکل 3-4 فیدر نمونه 20 کیلو ولت با 12 گره
شکل 4-4مدل شبیه سازی شده شکل 3-4
شکل 5-4 شکل موج جریان پس از وقوع خطا و قطع کلید بازبست
شکل 6-4 مدار آزمایشگاهی بار تک فاز
شکل 7-4 مقادیر هدایت و سوسپتانس خنک کننده هوا
شکل 1-5نحوه ورود اطلاعات در برنامه
شکل 2- 5خروجیهای حاصل از اجرای برنامه