کیفیت و بهره وری در صنعت برق ایران
سال:1401 | دوره:11 | شماره:1 (پیاپی 26) |تعداد مقالات:10

ترانسفورماتورهای قدرت یکی از حیاتی ترین و گران ترین تجهیزات شبکه انتقال و توزیع انرژی الکتریکی هستند. ازاین رو پایش و ارزیابی وضعیت آن ها به منظور جلوگیری از بروز خرابی، مدیریت دارایی و افزایش بهره وری شبکه، برای مدیران صنعت برق بسیار حایز اهمیت است. تحقیقات نشان می دهد عمر مفید ترانسفورماتور معادل با عمر عایق کاغذی آن است. سنجش ترکیبات فوران آزادشده ناشی از تخریب عایق سلولزی یک روش متداول برای ارزیابی وضعیت ترانسفورماتورهاست. یکی از روش های سنجش ترکیبات فوران، استفاده از HPLC بر اساس استاندارد ASTM-D-5837 است. استفاده از طیف نگاری نوری ماوراء بنفش-مریی به عنوان یک روش جدید و جایگزینی موثر و اقتصادی برای اندازه گیری غلظت ترکیبات فوران پیشنهاد شده است. اما کدورت بیش ازحد روغن ترانسفورماتورهای مسن، نتایج این روش را غیرقابل استناد می کند. در این مقاله روشی جدید، جهت بهبود نتایج طیف نوری و رفع مشکل نمونه روغن های مستعمل، ارایه شده است. روش ارایه شده بر روی نمونه روغن 23 دستگاه ترانسفورماتور پیاده سازی شد. از یک الگوریتم فازی برای تخمین غلظت فوران از روی طیف نوری روغن استفاده شده است. نتایج حاکی از آن است که این روش، می تواند راهکاری مطمین، سریع و مقرون به صرفه برای بهره برداران شبکه برق، به منظور ارزیابی وضعیت ترانسفورماتورهای شبکه باشد.

صنعت برق کشور که وظیفه تامین، تولید، انتقال و توزیع انرژی الکتریکی در کشور را به عهده دارد، نیازمند توجه به رویکردهای خلاقانه است. این مهم در بررسی شناسنامه شغلهای مرتبط با این صنعت نیز قابل مشاهده هست بگونه ای که حدود پنجاه درصد شغلهای این صنعت نیاز به مهارت خلاقیت دارند و عدم توجه به استراتژیها و اقدامات هدفمند برای ارتقای خلاقیت سازمانی میتواند این صنعت را در آیندهای نزدیک با چالشهای اساسی مواجه کند. در این پژوهش با در نظر گرفتن سوالات اصلی و فرعی که در خصوص انتخاب استراتژی مناسب خلاقیت سازمانی در صنعت برق طرح شده بود با گردآوری نظر خبرگان صنعت برق، به تعیین عوامل و شرایط موثر بر خلاقیت سازمانی پرداخته شد و با استفاده از تکنیک تحلیل محتوای تفسیری نتایج حاصل از مصاحبه با خبرگان مورد تجزیه و تحلیل قرار گرفت. با به کارگیری رویکرد سه مرحله ای نظریه برخاسته از داده ها، با روشی استقرایی در هر سطح به مطالعه پدیده خلاق نبودن پرداخته شد و روابط بین پدیده، شرایط علی، شرایط میانجی، استراتژی و راهکار و پیامدهای هر استراتژی به دست آمد. در سطح فرد پدیده خلاق نبودن در 5 مقوله و 58 کد دسته بندی شد. در سطح تیم یا واحد این پدیده در 5 مقوله و 36 کد، در سطح سازمان در 5 مقوله و 42 کد و در سطح صنعت این پدیده در 5 مقوله و 40 کد دسته بندی شد و در انتها نحوه انتخاب استراتژی مناسب در شرایط مختلف تشریح شد. از انجا که بسیاری از ویژگی های شرکتهایی که در دولت فعالیت میکنند با شرکتهای زیرمجموعه وزارت نیرو مشابه است این مدل میتواند در سایر حوزه های دولت کاربرد داشته باشد.

اینورتر نیمه شبه-منبع امپدانسی (SqZS) با ساختار زمین مشترک و بدون ترانسفورماتور مزایای زیادی نسبت به دیگر اینورترهای تک فاز فراهم می کند. حذف جریان نشتی، چگالی انرژی زیاد، تعداد عناصر کم و قیمت پایین، آن را به یک گزینه جذاب به عنوان میکرو-اینورتر در کاربردهای فوتوولتاییک تبدیل می کند. بااین وجود، بهره ولتاژ واحد یکی از معایب اینورتر SqZS است. به عبارت دیگر اینورتر پایه SqZS قابلیت افزایش ولتاژ را ندارد و بیشینه ولتاژ AC قابل استحصال برابر با ولتاژ DC ورودی است. بنابراین در این مقاله اینورتر اصلاح شده با قابلیت افزایش ولتاژ با عنوان (MSqZS) پیشنهاد شده است. اینورتر پیشنهادی، ساختاری اصلاح شده از اینورتر پایه SqZS است که با اضافه نمودن خازن سری ضمن حفظ خاصیت زمین مشترک، امکان دستیابی به بهره ولتاژ بالاتر از یک (حالت بوست) را فراهم می گردد. مدولاسیون پهنای پالس سینوسی غیرخطی (NLSPWM) به نحوی اصلاح می شود که امکان بهره مندی از قابلیت نهفته در ساختار پایه SqZS جهت دستیابی به بهره ولتاژ بالاتر فراهم می گردد. اینورتر پیشنهادی قادر به تغذیه بارهای با ضریب توان کمتر از یک بوده و قابلیت تزریق توان راکتیو را نیز دارد. نتایج حاصل از شبیه سازی ها و آزمایش های عملی در حالت های حلقه باز و حلقه بسته، صحت عملکرد اینورتر پیشنهادی را تایید می کنند.

تشخیص نوع خطا در ترانسفورماتورهای قدرت اهمیت زیادی دارد، زیرا ترانسفورماتورها تحت تاثیر تنش های الکتریکی مانند موج سیار، کلیدزنی ها، و همچنین تنش های حرارتی مانند اضافه بار و واکنش های شیمیایی در روغن دی الکتریک هستند. ارزیابی شرایط و جلوگیری از گسترش خطا در ترانسفورماتور باعث افزایش طول عمر ترانسفورماتور، کاهش هزینه ها و تداوم بهره برداری در نیروگاه ها و پست های انتقال می شود. در این مقاله فرض بر این است که دو گازCO وCO2 محلول در روغن ترانسفورماتور توسط سنسور TM8 به صورت آنلاین اندازه گیری شده و با استناد به استاندارد CIGRE 761-2019 جهت تشخیص خطا، هفت روش 1-تبدیل فوریه گسسته، 2-تبدیل موجک گسسته، 3-تبدیل هیلبرت، 4-تبدیل گابور، 5-ترکیب تبدیل موجک گسسته و تبدیل گابور، 6-اسپکتروگرام، 7-ترکیب تبدیل موجک گسسته و تبدیل هیلبرت، بصورت پیوسته بر روی این دو گاز محلول در روغن ترانسفورماتور اعمال می شود تا مشخص شود که در یک زمان یا یک فرکانس مشخص کدام یک از گازهای محلول در روغن ترانسفورماتور تغییر می کنند و همبستگی زمانی تغییر گازهای محلول در روغن ترانسفورماتور چگونه است، تا بتوان خطاهای تعیین شده توسط استاندارد CIGRE 761-2019 را تشخیص داد.

از رله های دیفرانسیل امپدانس پایین به طور گسترده برای حفاظت از ترانسفورماتورهای قدرت استفاده می شود. رله های دیفرانسیل با وجود قابلیت اطمینان بسیار بالا ممکن است در هنگام کلیدزنی ترانسفورماتور قدرت و ایجاد جریان هجومی دچار اشتباه شده و جریان هجومی ایجاد شده را به عنوان خطا تشخیص داده و فرمان قطع کلید قدرت را صادر نمایند. به همین دلیل نیاز به توسعه روش هایی است تا در رله دیفرانسیل بین جریان هجومی و خطای دایم تمایز گذاشته و از عملکرد بی مورد رله دیفرانسیل جلوگیری کنند. براین اساس در این مقاله روشی جدید بر پایه شبکه عصبی GMDH برای تمایز گذاشتن بین جریان هجومی و خطای دایم پیشنهاد شده است. روش پیشنهادی قابلیت تشخیص سریع انواع خطای همزمان با جریان هجومی را دارا می باشد. همچنین این روش نسبت به نویز ایمن بوده و نویزی شدن سیگنال تاثیری بر عملکرد آن ندارد. روش پیشنهاد شده با روش های متداول مورد استفاده در صنعت (روش هارمونیک دوم و روش عبور از صفر سیگنال) مقایسه شده و نتایج نشان می دهند که روش پیشنهادی در این مقاله عملکرد بهتری در مقایسه با روش های معمول صنعتی دارد.

سیستم قدرت یک سیستم پیچیده است که درک و تحلیل آن آسان نیست. همچنین خطاها و اتفاقات زیادی در سیستم مذکور رخ می دهد که بسیاری از آن ها بدون دخالت انسان اصلاح می شود. در این میان شرکت های برق مسیولیت امنیت سیستم ها و اپراتورهای برق را بر عهده دارند، زیرا اگر هر قسمت از سیستم قدرت به عنوان جزیره ناخواسته عمل کند، ممکن است برای پرسنل شبکه ناامن باشد و همچنین ممکن است آسیب های جدی به تجهیزات شبکه وارد کند. بنابراین، شناسایی بخش هایی از شبکه که به جزیره تبدیل شده اند، مهم و ضروری است و برای از بین بردن این جزایر، کاهش بار اعمال می شود. در این مقاله، رویکرد جدیدی برای کاهش بار در ریز شبکه جزیره ای با حضور تولیدات پراکنده پیشنهادشده است. از ویژگی های روش پیشنهادی می توان به انعطاف پذیری، سرعت و دقت بالا اشاره کرد. روش پیشنهادی توسط نرم افزار قدرتمند DIgSILENT شبیه سازی شده و نتایج شبیه سازی باقابلیت روش پیشنهادی مطابقت دارد.

این مقاله روشی را جهت تشخیص محل تخلیه جزیی در خطوط هادی روکش دار فشار متوسط ارایه می دهد تخلیه جزیی یکی از عیوب رایج در هادی های روکش دار می باشد که در صورت وجود طولانی مدت حتی می تواند منجر به عملکرد رله تشخیص خطای اتصال کوتاه گردد. روش پیشنهادی ارایه شده در این مقاله، پالس PD دریافت شده در انتهای خط را به کمک روش حداکثر همبستگی سیگنال ها مورد تحلیل می دهد و محل وقوع تخلیه جزیی با دقت بالایی تشخیص می دهد. جهت مدلسازی خط سه فاز CC در نرم افزار EMTP، روابط تحلیلی مربوط به امپدانس ها و خازن های توالی های صفر، مثبت و منفی این نوع خط برای اولین بار ارایه شده است و سپس به کمک روابط بدست آمده مدل مربوط به وقوع تخلیه جزیی در خطوط هادی روکش دار سه فاز استخراج شده است. در ادامه به کمک روش پیشنهادی محل تقریبی وقوع تخلیه های جزیی ناشی از تماس درختان یا عوامل دیگر با هادی روکش دار تعیین می شود تا از طریق بازدیدهای بصری و رفع مانع موجود بر هادی برقدار، از پیشروی رخداد تخلیه های جزیی و قطعی برق مشترکین جلوگیری شود. روش پیشنهادی در یک شبکه نمونه توزیع اعمال شده است ونتایج مطلوبی بدست آمده است. محل خطا با در نظر گرفتن حالت های مختلف برای وقوع PD با دقت بسیار مناسبی تشخیص داده شده است.

امروزه تقریبا از رله دیفرانسیل به عنوان حفاظت اصلی ترانسفورماتورهای قدرت در سرتاسر جهان استفاده می شود. اما باوجود مزایای زیاد، این نوع رله ها در زمان ایجاد جریان هجومی مغناطیس کنندگی ترانسفورماتور دچار اشتباه شده و موجب قطع شدن ترانسفورماتور سالم می گردند. به همین دلیل نیاز است تا با استفاده از روش هایی از این مشکل جلوگیری به عمل آید. علاوه بر این میزان نرخ نمونه برداری می تواند تاثیر بسزایی بر روی عملکرد یک سیستم حفاظتی داشته باشد. با این وجود، با بالا بردن نرخ نمونه برداری سطح محاسبات موردنیاز افزایش می یابد. در برابر اگر نرخ نمونه برداری کاهش پیدا کند می تواند موجب کاهش دقت شود. به همین دلیل در این مقاله یک روش جدید برای تمایز بین جریان هجومی و خطای داخلی ترانسفورماتور قدرت با استفاده از نمونه برداری تطبیقی و تبدیل هیلبرت ارایه شده است. روش ارایه شده قابلیت تشخیص جریان هجومی معمولی و جریان هجومی همدردی را دارا می باشد. جریان هجومی همدردی نوعی از جریان هجومی است که در ترانسفورماتور های موازی رخ می دهد. در این نوع از جریان هجومی دامنه سیگنال جریان بر خلاف جریان هجومی معمولی در گذشت زمان افزایش پیدا مب کند. به علاوه این روش قابلیت تشخیص انواع خطا را دارد و در زمان به اشباع رفتن ترانسفورماتور جریان و نویزی شدن سیگنال عملکرد مناسبی خواهد داشت. روش پیشنهادی بر روی یک ترانسفورماتور 230 کیلوولت به 63 کیلوولت تست شده است. نتایج نشان می دهند که روش ارایه شده علاوه بر تشخیص جریان هجومی معمولی و انواع خطاهای مختلف توانایی تشخیص جریان هجومی همدردی را نیز دارا می باشد.

ذات غیر قطعی شبکه های قدرت، درنظر گرفتن عدم قطعیت ها در مسایل برنامه ریزی را اجتناب ناپذیر می نماید. این عدم قطعیت ها به دودسته فنی و اقتصادی تقسیم می شوند. عدم قطعیت های فنی شامل توپولوژی شبکه و بهره برداری می باشند. عدم قطعیت های اقتصادی شامل اقتصاد خرد و کلان هستند. این عدم قطعیت ها منشاء ریسک در شبکه های قدرت می باشند که باید در مسایل برنامه ریزی از جمله برنامه ریزی بهینه توان راکتیو، لحاظ شوند. در این مقاله برنامه ریزی بهینه توان راکتیو امنیت مقید غیرقطعی با درنظر گرفتن عدم قطعیت های فنی شبکه قدرت در غالب یک مسیله بهینه سازی فنی-اقتصادی ارایه شده است. حداکثرسازی حاشیه پایداری ولتاژ بر اساس شاخص جدید ریسک ناپایداری ولتاژ تابع هدف فنی و حداقل نمودن تلفات تابع هدف اقتصادی مسیله می باشداین شاخص درقیاس با شاخص های موجود، با معیارهای عملی بهره بردرای سازگارتر است. سپس از الگوریتم بهینه سازی SPEA-II برای یافتن پاسخ های غیرمغلوب استفاده می شود و در نهایت تصمیم گیری فازی برای انتخاب پاسخ غالب بکار می رود. شبکه استاندارد 30IEEE-باس به منظور تست موردی الگوریتم پیشنهادی بکار گرفته می شود. نتایج بیان می دارند، در قیاس با مراجع الگوریتم استفاده شده نتایج بهتری را ارایه می دهد و درنظر گرفتن ریسک ناپایداری ولتاژ، به خوبی حاشیه پایداری ولتاژ را برای پیشامدهای محتمل افزایش می دهد و همزمان هزینه های بهره برداری کاهش می یابد.

پایش وضعیت، عیب یابی و کنترل تحمل پذیر خطای توربین بادی موجب افزایش قابلیت اطمینان و در دسترس بودن توربین می شود. نرخ عیب مدار باز سوییچ IGBT مبدل در مقایسه با نرخ کل عیوب در توربین بادی قابل توجه است. در این مقاله به کنترل تحمل پذیر خطای مدار باز IGBT در مبدل های پشت به پشت ژنراتور DFIG پرداخته شده است. در ساختار پیشنهادی ابتدا تشخیص عیب سوییچ مبدل با استفاده از یک روش سریع و عددی انجام می شود و سپس کنترل تحمل پذیر خطا به منظور جبران سازی نقصان پیش آمده فعال می شود، در این روش ساق معیوب با باز شدن گیت هر دو IGBT در یک ساق توسط کنترل کننده، کنار رفته و یکی از ساق ها به عنوان ساق مشترک بین دو مبدل سمت شبکه و سمت روتور قرار می گیرد. ساختار پیشنهادی ارزان قیمت است و کنترل تحمل پذیر خطا در آن با حداقل سخت افزار اضافه عمل می کند. برای ارزیابی ساختار پیشنهادی از یک شبیه ساز نرم افزاری توربین 5/2 مگاوات بر اساس داده واقعی، استفاده شده است. شبیه سازی ها نشان داد که روش پیشنهادی در تشخیص عیوب، موثر و مقاوم است و به خوبی توانسته است جبران سازی خطای سوییچ را برای ساختن جریان های سه فاز خروجی انجام دهد، مقایسه شاخص های عددی، توانایی روش پیشنهادی را مشخص کرده است.