کنترل ولتاژ در میکروگرید

5-1- مقدمه

یکی از اهداف کنترل ولتاژ، حفظ ولتاژ در سمت مصرف کننده ها در گستره قابل قبول در طی عملیات بهره برداری می باشد. کنترل ولتاژ و توان راکتیو در سیستم های توزیع، به جهت وجود افت ولتاژ و تلفات بالای این سیستم ها ، از دیر باز مسئله مهم برای متخصصین این رشته بوده است. مطابق با استاندارد IEEE  ، محدوده ی قابل قبول تغییرات ولتاژ برابر با 5 ±  درصد انحراف از ولتاژ نامی است .

در این فصل موضوع کنترل ولتاژ و توان راکتیو در یک سیستم میکروگرید با توجه به حضور منابع تولید پراکنده پیل سوختی و مزرعه بادی بررسی می گردد.همچنین مسئله هماهنگی مناسب بین تپ چنجر قابل قطع زیر بار(OLTC) ، خازن های پست و خازن های فیدر به منظور رسیدن به ولتاژ بهینه و توان راکتیو مناسب مورد توجه قرار می گیرد. هیچ نوع ارتباطی بین OLTC  و خازن ها همانند شبکه های موجود در سیستم در نظر گرفته نشده است.

کنترل ولتاژ و توان راکتیو در شبکه های قد یم معمولاً توسط خازن های موازی و تپ چنجر قابل قطع زیر بار (OLTC ) انجام می شد که OLTC   ولتاژ را در باس ثانویه ترانس با تنظیم تپ در مقدار مناسب نگه می دارد و خازن شنت توان راکتیو در خواستی را جبران می کند که در نتیجه می تواند از افت ولتاژ جلوگیری کند .

کنترل ولتاژ و توان راکتیو بر اساس حضور منابع تولید مرکزی با فرض اینکه جریان از انتقال به پست هایی با ولتاژ پایین تر عبور می کند، انجام می شدند . حال با حضور منابع تولید پراکنده در سیستم های توزیع و یا میکرو گرید ، کنترل ولتاژ به نحوی دسخوش تغییراتی می شود. در این فصل یک هماهنگی مناسب بین منابع تولید پراکنده و ابزار های دیگر کنترل ولتاژ مورد بررسی قرار می گیرد.

5-2- کنترل ولتاژ و توان راکتیو در سیستم های توزیع قدیمی

هدف اصلی کنترل ولتاژ در سیستم های توزیع آن است که ولتاژ در تمام باس ها در یک رنج قابل قبول نگهداشته شود . ولتاژ مطلوب می تواند توسط کنترل کردن مستقیم  ولتاژ و یا کنترل توان راکتیو که در افت ولتاژ تاثیر می گذارد، انجام شود .

5-2-1- کنترل ولتاژ توسط تپ چنجر قابل قطع زیر بار (OLTC )

ترانسفور ماتور های که با تپ چنجر قابل قطع زیر بار (OLTC) تجهیز شده اند . نرخ ولتاژ را با توجه به حضور بار مورد توقع تنظیم می کنند تا افت ولتاژ در ترانس و شبکه بالا دست را جبران کنند . مدار معادل یک ترانسفور ماتور با حضور OLTC  به صورت زیر می باشد.

                                     شکل5-1 مدار معادل یک تپ چنجر[4]

 I: جریان

V : ولتاژ

n : نسبت تبدیل ترانس

 Y : ادمیتانس

اندیس های P  و  S  نشان دهنده ی سمت های اولیه و ثانویه می باشد.

نحوه ی کنترل ولتاژ یک  OLTC  در شکل 5-2 نشان داده شده است .

                                    شکل 5-2 نحوه ی عملکرد یک  OLTC [4]

تپ چنجر قابل قطع زیر بار ولتاژ ثانویه ی باس (V1) را در رنج زیر نگه می دارد[4] .

(5-1)

ULB ≤ U1 ≤ UUB

ULB = Uset – 0.5 UDB

UUB = Uset + 0.5 UDB

 

 ULB  : پایین ترین باند ولتاژ

UUB : بالا ترین باند ولتاژ

UDB : باند مرده

Uset :  نقطه تنظیم ولتاژ

5-2-2- کنترل توان راکتیو توسط خازن های موازی

خازن های شنت توان راکتیو خودشان را مطابق با معادله ی زیر تزریق می‌کنند[4].

(5-2)

Qc = Qc,rat Vc2