מחקר בנושא עומס זרימה: עמוד השדרה של כוח משתנה

מערכות חשמל הן בין הרשתות המורכבות ביותר של הקיום, המשתרעות על פני אלפי קילומטרים של קווי שידור, תת-תתת, גנרטורים, ועומסים. בלב של שמירה על פעילות יציבה ויעילה, הוא כלי אנליטי בסיסי: מחקר זרימת העומס הידוע גם כמחקר זרימת חשמל, ניתוח יציב זה מחשב את גודל המתח, שלב, כוח פעיל ואקטיבי, זרמים לאורך כל רשת יעילה - כדי להבטיח תרחישים קבועים, כדי להפחית את יעילותם של תרחישים, כדי להפחית את יעילותם של המערכת - כדי להפחית את רמות הפשטות, כדי להפחית את רמות הלחץ, כדי להפחית את רמות הפשטות סטנדרטית, גורמות להפחתה של תרחישים קבועים, כדי להפחית את רמות הפשטות, כדי להפחית את הפחתת יעילותם של תרחישים של תרחישים קבועים, תרחישים של גורמות, כדי להפחית את יעילותם של תרחישים של תרחישים של פשטות, תרחישים של גורמות, גורמות להפחתה של תרחישים קבועים, תרחישים של גורמות, תרחישים של גורמות להפחתה של תרחישים של פשטות, שינויים, תרחישים קבועים, כדי להפחית את יעילותם של תרחישים של פשטות, תרחישים של יעילות, פשטות, תרחישים קבועים, שיפור יעילותם, שיפור יעילותם של

הפסדים של טרנספורמטיביים הם מציאות בלתי נמנעת בכל רשת חשמל.כאשר הפסדים אלה זורמים דרך מנצח, התנגדות הופכת חלק מהאנרגיה לחום, וכתוצאה מכך אובדן כוח אמיתי (הפסדים I2R) הפסדים אלה יכולים לקחת בחשבון 5–10% של כוח שנוצר, המייצגים עלות כלכלית וסביבתית משמעותית מחקרי עומסים עלות גבוהה לספק מפה מדויקת של אובדן כזה וכיצד הם יכולים להיות ממזער באמצעות התאמות תפעוליות, שדרוגים, תכנון אסטרטגי של יסודות זרימה, וקידום של תפקוד טכני, וקידום.

מימון של ניתוח עומס זרימה

במהותו, מחקר זרימת עומס פותר מערכת של משוואות אלגבריות לא ליניאריות המתארות את האיזון של חשמל פעיל ותגובה בכל אוטובוס (לאדה) ברשת. כל אוטובוס מסווג לאחד משלושה סוגים: אוטובוס slack (המעבר זורם עם גודל מתח קבוע זווית, סופג את חוסר איזון המערכת), אוטובוס (מארגן אוטובוס קבוע עם גודל ועוצמה פעילה), או זריקה (מספקי לחץ) עם כל קווי חשמל פעילים וספקי כוח).

מסגרת מתמטית

משוואות הליבה נובעות מהחוק הנוכחי של קירשוף החל על כל אוטובוס.הכוח מוזרק באוטובוס (FLT:0icioFLT:1) ניתן על ידי:

(ב) ויקרא י"ד): "וַיְהִיא אִם עַל עַמְתָּבְהַבְהַבְתָּבְהִיתִי" (בראשית כ"ד, כ"ד)

(ב) ב[[1924]]]] [[1924]]]]]] [[1924]]]]]]]] [[1924]]]]]]]] [[1924]]]]]]]], [[1924]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]], [[1924]]]]]]]]]]]]]]]], [[1924]]]]]]]]]]]]]] ו[[1924]]]], [[1924]]]]]]]]]], [[1924]]]]]]]]]], [[1924]], [[1924]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]], [[1924]]]]]]]]]]]], [[1924]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]], [[1924]]]]]], [[1924]], [[1924]]]]]], [[1924]]]]]]]], [[1924]]]]]] ב[[1924]]]]]] ב[[1924]], [[[[1924]]]], [[[[1924]]]]]]]]]], [[1924]]]]]]]]]] [[[[1924]]]]]]

מפתחי מחקר של Load Flow

  • (ב) בכל אוטובוס (ב) נמצא כי אם מתחים נשארים בגבולות מקובלים (בדרך כלל ± 5–10% מהנומינאל).
  • (ב) ,0) כוח במלכותו זורם ב-1:1 - כוח פעיל ופעיל על כל קו או מהפך.
  • [01:0] אובדן מערכות: 1 [=0] אובדן אמיתי וחדשני, שבור על ידי ענף.
  • (ב) ,0) , 000 תפוקה של כוח תגובתי מחדש של כוח תפוקה 1FLT - מזהה את רזרבות MVAr ואת בעיות תמיכה פוטנציאליות במתח.
  • (ב) ,0) תנאי עומס (FLT:1) - קווים או ממירים הפועלים מעבר ליכולת הדירוג שלהם.

כיצד לטעון Flow Studies לזהות ולצמצם את אובדן ההקצאות

אובדן ההקצאות הם בעיקר מתחמם בקווים והופכים.מחקרי זרימת המטען מאפשרים למהנדסים לאתר את המיקומים המדויקים ואת גודלם של הפסדים אלה, המאפשרים פעולות תיקון ממוקדות.האסטרטגיות נופלות לשלוש קטגוריות רחבות: התאמות תפעוליות, שינוי רשת והשקעה בתשתיות.

הסתגלות

על ידי ניתוח של אובדן רגישות - לעתים קרובות נגזר ממטריקס ג'ייקובי של זרימת העומס - אומצנים יכולים לקבוע כיצד שינוי בדור או דפוס עומס משפיע על הפסדים מוחלטים.לדוגמה, שינוי של דור מצמח מרוחק ליחידה מקומית יכול להפחית באופן משמעותי את הזרמים ואת העצירה של הפסדי I2R.זה העיקרון מאחורי משלוח כלכלי וזרימה אופטימלית (OP), אשר משלבים עומסים למזער את עלויות פעיל יותר של 2R) והפסדים של כוח.

Network Reuration

לעיתים קרובות, לרשת חשמל יש נתיבים מרובים כדי לספק אנרגיה למחקרי עומס, מסייע להשוות את פרופילי אובדן של רשתות שונות להתנצלות.לדוגמה, פתיחת קו עניבה סגור בדרך כלל בתקופות של עומס נמוך יכול להפחית זרמים והפסדים. בדומה, סגירת תצורה לולאה עשויה להפיץ זרמים באופן שווה יותר, הימנעות עומסים על מסדרון אחד תוך חיתוך הפסדים.

שדרוגים

כאשר שינויים תפעוליים אינם מספיקים, מחקרים על זרימת עומסים מדריכים השקעות הון.ענפים גבוהים שזוהו באמצעות עומס עקבי או פרופילי מתח עניים עשויים לדרוש החלפה עם מוליכים גדולים יותר, בנוסף לתגמול סדרתי (למשל, להקות קפצויים כדי להפחית את הגיבוי), או אפילו בנייה של קווי שידור חדשים.הניתוח של עלויות-תועלת עבור שדרוגים כאלה מוטבע בהפחתה על ידי מודל העומס, לדוגמה, כדי לשפר את התוספת של הפסד זה יכול להוסיף חצי מסדרון.

איור בעולם האמיתי מגיע משילוב של חוות סולאריות בקנה מידה רב.מחקר זרימת עומס עבור מפעל סולארי 200 מגה-וואט בדרום מערב ארה"ב גילה כי ללא תמיכה כוח תגובתי של מופרנים, מתח בשלב של חיבור ירד מתחת לגבולות ANSI, הגדלת אובדן קו על ידי 3%.

שיפור יעילות המערכת הכללית מעבר להפחתה

בעוד צמצום אובדן השידור משפר באופן ישיר את היעילות, מחקרים על זרימת העומס תורמים למערך רחב יותר של רווחי יעילות המשפיעים על שרשרת הדור-ל-הסומר כולה.

ביקורת על Generation Dispatch

מחקרי זרימת המטען מזינים לאלגוריתמים של משלוח כלכלי ו- OPF הקובעים את השילוב היעיל ביותר של גנרטורים כדי לענות על הביקוש.ללא מודלים מדויקים של זרימת חשמל, גנרטורים עשויים להיות נשלחים רק על עקומות חום, תוך התעלמות מעומס שידור או מגבלות מתח.התוצאה יכולה להיות לוח זמנים תת-אופטימיים שמחייבים יחידות יקרות, לא יעילות באינטרנט, בעוד שפלילים זולים מזורמים על ידי שילוב של מגבלות זרימה והפסדים מגורמים כפולים, עלולים של דלקים, כדי להפחית את יעילותם של דלקים, הן יכולות למזעריים, הן יכולות למזעריים והן למזעריים, הן את עלויות דלקים, הן למזער את הפחתת יעילות גבוהה, הן של דלקים, והן למזער את עלויות דלק רעילים, הן של דלק, הן של דלק יעיל, והן למזער את ההשפעות של דלק יעיל של דלק יעיל יותר, אשר יכולות להפחית את ההשפעות של דלק יעיל של דלק יעיל, אשר יכולות להפחית את ההשפעות של דלק יעיל יותר, אשר יכולות להפחית את ההשפעות של דלק יעיל יותר, אשר יכולות להפחית את עלויות תפעוליים של דלק יעיל, הן של דלק יעיל של דלק יעיל, אשר יכולות להפחית את עלויות תפעוליים, אשר יכולות להפחית את עלויות תפעוליים, אשר יכולות להפחית את עלויות ייצור יעיל

תכנון מחדש של וולטנס ו-Reactive Power Planning

פעולה יעילה אינה רק על וואט; היא גם על vars. מתחים עניים פרופילים להגדיל את ההפסדים ויכול להוביל להתמוטטות מתח.טעית מחקרי זרימה מאפשרים למהנדסים לקבוע את המיקום האופטימלי ושילוב של מקורות כוח תגובתיים (בנקים capacitor, STATCOMs, SVCs), מכשירים אלה לשמור על מתח קרוב לאחדות, להפחית את ההפחתה הנוכחית של אותה כוח אמיתי.

מניעת עומסים וכישלון

קו עמוס מייצר הפסדים מופרזים ומחליט את הסיכון של כשל תרמי או מגרד, אשר יכול לגרום ל cascade. לטעון מחקרים זרימה עם N-1 ניתוח עקבי לזהות כשלים חד-נקודות כי יתר על המידה ציוד.על ידי הקלה של מגבלות אלה - באמצעות דור אדום, עומס, או שדרוגים קו - גורמים נמנעים מאי היעילות של פעולות חירום, כגון ריצה גזים באזורים מרוחקים או כוח ייבוא.

יישומים מתקדמים: שילוב מחדש ורשתות חכמות

מערכות כוח מודרניות להתמודד עם אתגרים חסרי תקדים ממקורות אנרגיה מתחדשת משתנים (wind and Sun) ומשאבים אנרגיה מבוזרים (DERs) מחקרי זרימה עומס הם הכרחיים לניהול המורכבות הזו.

אפשרויות אירוח

לפני חיבור של חווה רוח גדולה או פארק סולארי, מחקר זרימה עומס קובע את יכולת האירוח של הרשת הקיימת - כלומר, כמה דורות מתחדשים ניתן להוסיף ללא הפרה של מתח או גבולות תרמיים. מחקרים לעתים קרובות ממליצים על אסטרטגיות צמצום או אחסון אנרגיה לפלט חלק.לדוגמה, ניתוח זרימה עומס של חווה רוח 50MW בטקסס הראה כי במהלך תקופות רוח גבוהות, נמוך, להאכיל יהיה מעל 1.05 מתח חדש נספגים.

אופטימיזציה של אנרגיה אחסון דיסקפטר

מערכות אחסון אנרגיה סוללה (BESS) יכולות לספוג או להזריק כוח במהירות.מחקרי זרימת המטען עוזרים למפעילים לקבוע טעינה ולבטל את ההפחתה בהפסד במהלך הביקוש לפסגה, תוך ויתור על צוללת עמוסה מאוד יכול להפחית את זרימתם על קווי שידור ארוכים, חיתוך הפסדים. במהלך הביקוש הנמוך, הטעינה מהשמש המקומי יכולה למנוע זרימת כוח הפוכה אשר תגביר אחרת את המתיחות והגדילה התפעולית.

תכנון מיקרוגרי

עבור מיקרו-צמחים מבודדים או מחוברים לרשת, מחקרים על זרימת העומס להבטיח כי המערכת יכולה לפעול ביעילות הן במצבים המחוברים לרשת והן באיים. אובדן minimization במיקרוגרריד לעתים קרובות כרוך תיאום גנרטורים דיזל, השמש, האחסון ותזמון. מחקר עבור מיקרוגריד קמפוס האוניברסיטה מצא כי יישום לוח זמנים חכם של סטמנט שנוצר מהפסדים יומיים מופחת על ידי 12%.

יישום מעשי: כלי תוכנה וזרימות עבודה

(ה) ביצוע מחקר על זרימת עומס דורש תוכנה מיוחדת שיכולה להתמודד עם רשתות בקנה מידה גדול עם אלפי אוטובוסים.חבילות מסחריות כמו FLT:0ETAPIRFLT:1,FLT:2PSS / EevolveFLT 3, ו- DIgSIL PowerFactory הם תקני תעשייה. Open-source חלופות כגון LT:4PpowerandaF:5 (ד) מבוסס על ידי פיתוח ו-Py) הן שיטות מחקר.

זרימת עבודה טיפוסית

  1. (FLT:0) איסוף נתונים של LT:1: Gather Network Topology, פרמטרים קו (התנגדות, תגובה, טעינה קיבול), הזנות, תכונות גנרטור, ותחזיות עומס.
  2. (ב) [ה]ה']: [ה'], [ה'], [ה'], [ה'], [ה'], [ה'], [ה']'[ה']']'[ה']'[דרוש מקור]' [ה']'[דרוש מקור], ו'[ה''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''
  3. (ב) סימולציה של סימולציות:0(Base CaseסימולציהFLT:1: Run the העומס זורם עבור תנאים נומינליים. Check for התכנסות ולוודא תוצאות נגד ערכים צפויים.
  4. (FLT:0) ניתוח של צנזורה: סימולציה רמות עומס שונות (peak, הכתף, האור), דור משלוחים ואירועי שקיפות (תרגילים, טיולי גנרטור).
  5. (FLT:0) ניתוח שללוס: אובדן ענף חילוף חומרים והפסדי מערכת מוחלטים.זיהוי ענפים ורגישות אובדן.
  6. (ב) (ב) ,0) ,OptimizationFLT:1: השתמש בכלים של OPF כדי לתקן את הדור או להתאים את הברזים /vars כדי למזער הפסדים תוך שמירה על מגבלות.
  7. (ב) ,0) ,ReportingofLT:1: ממצאי מסמכים, ממליץ על פעולות, וסימולציה של מצב שלאחר ההתערבות כדי לאמת את הפחתת אובדן.

מקרה מחקר: צמצום ההפסדים ב-8% ברשת Transmission

שירות הפועל 345 kV ו 138 קווי kV במערב התיכון ביצע מחקר מקיף על זרימת עומס כדי לטפל בהפסדי שידור עולים שהגיעו ל-7.2% מהדור הכולל.המחקר השתמש ב-PSS/E עם תחזית עומס של חמש שנים מלאה.

  • שלושה 138 קווי kV נשאו זרמי חשמל כבדים בשל מפעל פחם בגמלאות, מה שגורם ל-40% מההפסדים.
  • וולטאג בכמה אוטובוסים עומס היה מתחת ל-0.4 pu, הגדלת התוספת הנוכחית עבור אותו כוח.
  • 345/138 kV autotransformer הוטבע במהלך שיאי הקיץ.

בהתבסס על תוצאות זרימת העומס, השירות ייושם שלושה צעדים:

  1. (FLT:0)Added capacitor BankFLT:103) באוטובוסים הנמוכים ביותר (150 MVAr Total) כדי להעלות את המתח ל-08 pu, הפחתת זרמי קו ב-5%.
  2. (FLT:0) Reconfigured NetworkFLT:1 על ידי סגירת קו עניבה פתוח בדרך כלל 345 kV במהלך שעות שיא, אשר זורם בין שני מסדרונות וצמצם את עומס יתר על אוטומטיטרפורפורפורפורפורפורפורפורפורפורפורפורפורפורפורר.
  3. (FLT:0) דור Redispatchedmia (FLT:1) כדי להביא את המפעל המשולב שהיה קרוב יותר למרכז העומס הגדול, צמצום זרימתם על שלושת קווי ה- 138 kV האבודים עד 30%.

מחקר של עומס מעקב אישר כי הפסדים בסך הכל צנחו ל-6.6%, ירידה של 8.3% מהבסיס, והצלת התועלת כ-4.2 מיליון דולר בשנה בעלויות הדלק.

מגמות עתידיות: Machine Learning and Real-Time Load Flow

ככל שרשתות כוח מתפתחות עם יותר DERs ודינמיקה מהירה יותר, מחקרים על זרימת עומס לא מקוון מסורתיים ממוסיפים עם estimation המדינה בזמן אמת ומודלים למידת מכונה.רשתות נילי יכולות לטעון פתרונות זרימה של מיליוני תרחישים במילימטרים, המאפשרים ל-FLT:0adaptive Loss minimizationFLT:1 אשר מתאמת באופן קבוע לשינוי תנאים בכל רגע נתון זה, עדיין, עדיין, עדיין, בהבטחות מחקר, על ידי ירידה דיגיטלית, על ידי ירידה נוספת, על ידי ירידה מהירה יותר, על ידי ירידה של נתונים, היא יעילה יותר, ירידה דיגיטלית, על ידי ירידה מהירה יותר, היא יעילה יותר, על ידי ירידה של זמן קצר יותר, על ידי ירידה של זמן, על ידי ירידה של זמן קצר יותר, על ידי ירידה של זמן קצר יותר, על ידי ירידה של זמן קצר יותר, על ידי ירידה של זמן קצר יותר, ירידה של זמן קצר יותר, על ידי ירידה של זמן קצר יותר, על ידי ירידה של זמן קצר יותר, על ידי ירידה של זמן קצר יותר, על ידי ירידה דיגיטלית של גלוקוז יעילה יותר, על ידי ירידה של זמן קצר יותר, על ידי ירידה של זמן אמתית של זמן קצר יותר, אשר מתאמת של זמן קצר יותר, על ידי ירידה של ירידה של זמן אמתית של

מסקנה

מחקרי זרימת המטען הם הרבה יותר מאשר תרגילים אקדמיים; הם הכלים המעשיים, יום-יום-יומיים ששומרים על אובדן שידור בקופה ויעילות רשת גבוהה. על ידי מתן תמונה מפורטת של פרופילי מתח, זרימת חשמל ומיקומים אובדן, מחקרים אלה מאפשרים החלטות מושכלות - החלת תמיכה בכוח תגובתי לתכנון מסדרונות שידור חדשים.היתרונות מעבר לירידה ביציבות מוגברת, דור אופטימלי, ושילוב חלק של משאבי אנרגיה מתקדמים יותר ויותר, ככל שמפתחים, כך שמפתחים, לא יעילים יותר ויותר, כך שמפתחים, כך שניתוח יעיל יותר ויותר, הוא יעיל של נתונים, הוא יעיל יותר ויותר, רק לאימון יעיל של מערכת אבטחה, יעיל יותר ויותר, הוא יעיל יותר ויותר, הוא יעיל יותר ויותר, יעיל יותר ויותר, יעיל, יעיל יותר ויותר, יעיל, יעיל של מערכת אבטחה מתקדמת, יעיל, יעיל יותר ויותר, יעיל, יעיל, יעיל, יעיל, יעיל, יעיל, יעיל, יעיל יותר ויותר, יעיל יותר ויותר, יעיל, יעיל יותר ויותר, יעיל, יעיל, יעיל, יעיל יותר ויותר, יעיל יותר ויותר, יעיל של מערכת ההפעלה של עלויות חשמל מתקדמת, הוא יעיל יותר ויותר, הוא יעיל, עבור פיתוח נתונים מתקדמת, יעיל, יעיל יותר ויותר, יעיל יותר ויותר, יעיל יותר ויותר, יעיל, הוא יעיל