چکیده

با گسترش جایگاه واحدهای تولید پراکنده، موضوعات مرتبط با دیدگاههای جدیدی مطرح شده، که متناسب با تولید علم بروز رسانی میشود. مبحث حفاظت سیستم های قدرت در حضور واحد های تولید پراکنده((DG از جمله این موضوعات است؛ ودر این میان، حفاظت DG ها در مقابل پدیده جزیره شدن، به دلیل اثرات نامطلوبی که روی شبکه برق و DG ایجاد می کند، لازم است بدان پرداخته شود. با وقوع پدیده مذکور، باید مولدین DG توسط سیستم های حفاظتی که بوسیله شرکتهای توزیع و بهره برداران DG پیش بینی شده، از شبکه جدا شوند. روش شناسایی جزیره شدن باید بگونه ای انتخاب شود تا بطور موثری، این وضعیت تشخیص داده شود. این روشها در دو دسته محلی و مبتنی بر راه دور قابل بررسی است و روشهای محلی نیز خود به دو بخش پسیو و اکتیو تقسیم بندی می شود. هدف از این مقاله بررسی و مقایسه انواع روشهای تشخیص جزیره است که پس از معرفی و تبیین مزایا و معایب آنها، قابلیتهای آنها را بر اساس نیاز سیستم حفاظتی DG مقایسه خواهیم کرد و عوامل تعیین کننده در انتخاب یک روش نیز ارائه خواهد شد

کلمات کلیدی: تولید پراکنده، جزیره شدن، ناحیه غیر قابل تشخیص

-۱ مقدمه

با توسعه روزافزون سیستم های قدرت، مسائل جدیدی مطرح می شود که لازم است متناسب با نیازها و محدودیت ها مورد بررسی قرار گیرند. منابع تولید انرژی برق در سراسر شبکه های برق و براساس الگوهای خاصی نصـب شده اند و هر روز با مسائل گوناگونی از مشکلات زیسـت محیطـی گرفتـه تـا تامین سوخت روبرو هستند. بخش زیادی از توان تولید شده به وسیله نیروگاه ها به دلیل تلفات بالای شبکههای انتقال در مسیر طولانی بـین تولیدکننـده و مصرف کننده برق به هدر میرود، وجود چنین مشکلاتی باعث به وجود آمدن ایده منابع تولید پراکنده برق و مقبولیت آن در نظر سرمایه گذاران این صـنعت گردیده است. در حقیقت تغییــرات پــیش رو در صــنعت بــرق، پیشـــرفت هــــای تکنولــــوژیکی و مشــــکلات ناشــــی از احــــداث و نگهــــداری نیروگاههای بزرگ و شبکههای سراسری انتقال و توزیع، تولید پراکنـده را بـه پدیده ای مهم با چشم اندازی روشن تبدیل کرده است و بسـیاری از کشـورها بخش قابل توجهی از افق آینده تامین انـرژی خـود را در DG1 دیـده انـد. در آمریکا و اروپا تولید پراکنده به یک راه حل ممکن فنـی و مـالی تبـدیل شـده است.[۱] در برخی از کشورهای اروپایی، سهم تولید پراکنـده بـه بـالاتر از ۶۰ درصد رسیده است. طبق آمار اعلام شده رشد نسبت ظرفیت نصب شده تولیـد منابع پراکنده طی سالهای ۲۰۰۰ الی ۲۰۰۸ از %۱۰ به %۳۷ رسیده اسـت.[۴] افزایش بهای انرژی، محدودیت های شبکه، مشکلات زیست محیطی و لـزوم

۱ Distributed Generation

بهبود شبکه توزیع از عمده دلایلی اند که سازمان های برق را به سمت توسعه DG ها سوق داده است. در این میان ورود برق به عنوان یک کالای تجـاری در معاملات بورس مشوقی برای سرمایه گذاران جهت ورود بـه عرصـه منـابع تولید پراکنده – و تجدید پذیر – شـده اسـت. DG هـا بـه عنـوان بازوهـای کمکی تولید کننده هایبزرگ عموماً در شبکه های توزیـع و روی فیـدرهای شعاعی قرار مـی گیرنـد. تاریخچـه بکـارگیری DG بـه اوایـل دهـه ۹۰ بـر می گردد.[۶] تا آن زمان در سـطح شـبکه توزیـع، مجـوز تولیـد بـرق صـادر نمی شد. اما با پیاده سازی سیاست خصوصی سازی و شکل گیری بازار عرضه و تقاضای برق مجوز حضور DG ها در شبکه توزیع صادر شد. بـا ایـن حـال DG ها از مسائل و مشکلات خاص خود برخوردارند و به فراخور سیاست های منطقه، الزامات و شرایط خاصی برای اتصال به شبکه برق رعایـت مـی شـود. تاثیر گذاری روی سطح اتصال کوتاه و سیستم حفاظتی و بـه دنبـال آن طـرح مسئله جزیره شدن۲ از جمله این مسائل است. در اثر وقوع پدیده جزیره شدن اثرات نامطلوبی در شبکه رخ می دهد که لازم است در کمترین زمـان ممکـن سیستم های حفاظتی عمل کرده و DG را از مدار خارج کند. در مـورد نحـوه شناسایی این پدیده و چگـونگی حفـظ DG از تبعـات آن، تـاکنون تحقیقـات زیادی صورت گرفته و روشهای متعددی ارائه شده و در عمل نیز مورد استفاده قرار گرفته است. انجمن IREC3 مستندات جامعی از شرایط اتصال DG هـا به شبکه تهیه کرده است که در بخشی از آن حفاظت DG و موضـوع جزیـره

۲ Islanding 3 Interstate Renewable Energy Council

۱

شدن شرح داده شده است.[۶] در مقاله [۷] ضمن معرفی کلی چند روش، آنها را مورد مقایسه قرار داده اسـت. در ایـن مقالـه مشـکلات و مسـائل فـراروی موضوع جزیره شدن مطرح شده اسـت. در مقالـه [۸] حفاظـت سیسـتم چنـد ژنراتوری با سیستم اینورتری بطـور مفصـل شـرح داده اسـت. مرجـع [۲] بـه بررسی روشهای اکتیو در تولید پراکنده نوع مبتنـی بـر کـانورتوری پرداختـه و نقش ابزارهای کنترلی P-V و P-Q را در بهبود این روش شبیه سازی نمـوده است. اما در مقاله [۳] بهبود روش اکتیو را در منابع مبتنـی بـر ژنراتـور شـبیه سازی و مدل نموده است. نویسندگان مقاله [۹] با ترکیب چند روش شناسایی از نوع محلی و استفاده از سیستم فازی، شیوه جدیدی ارائه نمـوده انـد. نتـایج شبیه سازی شده نیز مفید بودن طرح را نشان مـی دهـد. مرجـع [۱۰] ضـمن بررسی روش اکتیو نوع AFD4، با ارائـه روش فیـدبک مثبـت کـاهش ناحیـه NDZ5 را مد نظر قرار داده است. با توجـه بـه اینکـه ناحیـه NDZ یکـی از عیوب روشهای محلی می باشد، در این مقاله با ارائه شبیه سازی انجـام شـده ناحیه مذکور را به طور موثری کاهش داده است. در مقاله [۱۱] نیز روش توان راکتیو مورد بررسی قرار گرفته است. هدف در این تحقیق کـاهش اثـر منفـی تجهیزات حفاظتی روی شبکه به عنوان یکی از معایب روشهای اکتیو است.

در این مقاله ابتدا به مفهوم جزیره شدن و اهمیـت آن خـواهیم پرداخـت و در ادامه روشهای شناسایی آن را بطور کلی مورد بررسی قرار می دهیم. سپس بر اساس قابلیت ها، معایب و مزایا، آنها را مقایسه خواهیم کرد.

-۲ مفهوم جزیره شدن

از جمله موضوعات مهم مرتبط با منابع تولیـد پراکنـده پدیـده جزیـره شدن آن است. استاندارد IEEE – 1547 جزیره شدن را اینگونه تعریف کرده است: وضعیتی که بخشی از یک شبکه – شامل بار و منابع – DG به دلیلی از شبکه جدا شود و برقدار بماند.[۹] در شکل ۱ ناحیه A در اثر یک حادثـه و توسط بریکر CB1 از شبکه قدرت EPS6 جدا می شود، اما این ناحیه توسـط تولید کننده DG1 برقدار می ماند. چنانکه در شکل نشان داده شده ناحیـه B نیز مستعد جزیره شدن در اثر قطع بریکر CB2 است.