پایان نامه اطمینان بخشی سیستم توزیع

مفاهیم کلی

خروج: از مدار خارج شدن مؤلفه سیستم توزیع را بر هر دلیلی خروج آن مؤلفه می گویند.

خروج بابرنامه: از مدار خارج شدن مؤلفه ای بصورت عمدی و با برنامی قبلی را خروج با برنامه آن مؤلفه می گویند.

خروج اجباری: خروجی که بر اراده بهره بردار در انجام آن نقشی نداشته و بعلت ایجاد شرایط اضطراریِ خاص آن مؤلفه، خروج بصورت اجباری انجام می شود.    

خروج اجباری گذرا: درصورتی که علت خروج فوراً از بین برود، و مؤلفه خارج شده (بصورت اجباری) بتواند بصورت اتومات به مدار باز گردد، خروج اجباری را خروج اجباریِ گذرا می نامند. 

خروج اجباری دیرپا: خروج اجباری که گذرا نباشد دیرپا خواهد بود.

خروج جزئی: خروجی که درآن تنهای قسمتی از یک مؤلفه از مدار خارج شده است. بعبارت دیگر ظرفیت و یا کیفیت انجام وظیفه مولفه مذکور کاهش می یابد.

بدیهی است امکان به تعویق انداختن خروج بابرنامه وجود دارد، در حالی که چنین امکانی برای خروج اجباری وجود ندارد.

بلوک دیاگرام زیر انواع خروجها را نشان می دهد:

خروج (Outage)

خروج اجباری      Forced Outage) )

خروج اجباری گذرا

 (Transient Forced Outage)

خروج اجباری دیرپا

 (Permanent Forced Outage)

خروج با برنامه          Scheduled Outage))

قطع (Interruption): رخ دادن وقفه در خدمت رسانی به یک یا چند مصرف کننده را قطع شدن این مصرف کننده ها می گویند.

قطع اجباری(Forced Interruption): قطع ناشی از خروج اجباری را قطع اجباری می گویند.

قطع با برنامه(Scheduled Interruption): قطع ناشی از خروج با برنامه را خروج با برنامه می گویند.

قطع ها از نظر زمان بر طرف شدنشان نیز به سه دسته تقسیم می شوند.

< >قطع آنی(Instantaneous Interruption): قطعی است که در کمتر از یک دقیقه قابل رفع می باشد.قطع موقتی(Mometary Interruption): قطعی است که برطرف کردن آن معمولاً یک تا دو ساعت طول می کشد.قطع طولانی(Long Interruption): قطی است که بیش از چندین ساعت زمان برای بر طرف کردنش لازم است.   

فلوچارت زیر، علل عمده خروج در شبکه توزیع را نشان می دهد.

ععل عمده خروج در سیستم توزیع

شرایط جوی: بوران، برف، سرما، سیل،گرما،رعد برق و …

متفرقه: هواپیماه، جانوران، کامیون، جرثقیل، آتش، انفجار، خرابکاری و …

مؤلفه(اجراء) های سیستم: منبع سوخت، خرابی تولید، خرابی ترانسفورمر، خرابی کلید خانه ها، خرابی دکل و برج، خرابی برقگیر، خرابی پست و …

عملکرد سیستم: ناپایداری، اضافه ولتاژ، افت ولتاژ، افت فرکانس، تقاضاهای سیستم همسایه، اشتباه بهره بردار و …

اطمینان بخشی در واقع سلامت سیستم و اجتناب از خروج هایی که ممکن است رخ دهند، را توصیف می کند. و کفایت نیز به کافی بودن ظزفیت سیستم برای تأمین نیازهای انرژی برق مشترکان اشاره می کند. 

شاخص های اطمینان بخشی(Index of Reliability):

=  شاخص فرکانس قطع سیستم

تعداد قطعی سالیانه مشترکان

تعداد مشترکان

=  شاخص فرکانس قطع مشترک سیستم

تعداد قطعی سالیانه مشترکان

تعداد مشترکان متأثر از آن

=  شاخص قطع بار

تعداد قطعی سالیانه مشترکان

میزان توان کشیده شده در طول یک سال

=  شاخص قطع بار مشترک 

تعداد قطعی سالیانه مشترکا ن

میزان توان کشیده شده توسط بارهای متأثر شده در طول یک سال

مطابق پیشنهاد کمیته IEEE گزارش خروج دستگاهها بایستی دارای توضیحات زیر باشد:

< >نوع، طرح، سازنده و توضیحات دیگری برای طبقه بندی تاریخ و محل نصبعامل خرابی (آذرخش، درخت، خطای بهره بردار)مد خرابی (اتصال کوتاه، اضافه بار)زمان شروع خرابی (خروج) و زمان بازگشت، ذکر تاریخ وشرایط جوی بهنگام خرابینوع خروج (اجباری، با برنامه، گذرا و دیرپا)علاوه بر اطلاعات مذکور بهتر است که در تهیه گزارش خروج موارد زیر نیز قید گردند:< >گزارش تعداد کل دستگاه (مؤلفه) های مشابهِ در حال کار، برای تعیین نرخ خروج هر مؤلفه در کار سالانهگزارش خروجهایی که با عث رخ دادن قطعی در شبکه توزیع شده است.بایستی خاطر نشان ساخت که گزارش خرابیها اطلاعات با ارزشی را برای برنامه های نگهداریِ پیشگیرانه و تعویض دستگاهها، فراهم می کند.

در عمل بین اطلاعات حاصله از گزارشها و آنچه که از قبل پیش بنی شده است، بدلایل زیر اختلافاتی وجود دارد.

< >تعریف خرابیاختلاف بین محیط واقعی و محیط پیش بینی شده قابلیت نگهداری و آزمایش دستگاه ها و میزان تخصص کارکنانساخت مؤلفه ها و نرخ خرابی مفروض برای مؤلفه ها در پیش بینی ها فرآیند ساخت، شامل بازرسی و کنترل کیفیتتوزیع زمانی تا وقوع خرابیاستقلال خرابی مؤلفه ها 

گزارش پیش بینی منطقه ای و ملی بار سالانه و تحلیلهای قابلیت اطمینان بخشی شبکه توزیع در برخی از کشورها (ایالات متحده آمریکا) برعهده انجمنی بنام انجمن ملی اطمینان بخشی برق می باشد. انجمنهای منطقه ای اطمینان بخشی روشهای طرح ریزی و بهره برداری سیستم توزیع را برای شرکتهای برق رسانیِ عضو تهیه می کند، تا قابلیت اطمینان بخشی بهبود یافته و هزینه ها کاهش یابند.

بنا به مطالعات انجمن ملی اطمینان بخشی برق، می توان نتایج زیر را در مورد اطمینان بخشی سیستم بیان نمود:

< >معمولاً 50 درصد خروجها در کمتر از 6 دقیقه و 90 درصد در کمتر از 7 ساعت قابل برگشت به مدار هستند. چون خروجهای سیستم توزیع اغلب گزارش نمی شوند (بدلیل کوچک بودن آنها در مقابل خروجها و خرابی های سیستم انتقال و بخش تولید)، میزان خروجی های شبکه توزیع گزارش شده، نسبت به سیستم انتقال و تولید تنها 7 درصد است. ولی در حقیقت مطابق گزارشهای انجمن اطمینان بخشی برق، تقریباً 80 درصد از کل قطعی های پیش آمده به دلیل خرابی و خروج در سیستم توزیع رخ می دهند.با اینکه روشهای مناسبی برای ارزیابی اطمینان بخشی سیستم توزیع وجود دارد، اما داده های مربوط به کارایی اطمینان بخشی، برای تعیین مؤثرترین شیوه سرمایه گذاری کافی نمی باشد.بیشتر قطعی های توزیع بر اثر شزایط جوی ایجاد می شوند ضمن اینکه عملکرد نامناسب بهره بردار می تواند مزید بر علت باشد.بدیهی است با کاهش زمان تشخیص خرابی و واکنش سریع و مناسب نسبت به رفع آن، می تواند اطمینان بخشی سیستم توزیع را افزایش دهد.      محدویتهای موجود در سیستم توزیع

برای داشتن عملکرد مطمئن در سیستم توزیع بایستی به محدودیتهای موجود سیستم توزیع توجه شود که به برخی از آنها در ادامه اشاره می گردد. 

< >محدویتهای گرمایی (Thermal limitations) : بایستی توجه داشت که جریان عبوری از تجهیزات شبکه توزیع از میزان حد مجاز تعیین شده برای آنها تجاوز نکند.محدویتهای اقتصادی (Economic limitations): گاهاً ممکن است شرایطی پیش آید که برای با لا بردن قابلیت اطمینان شبکه توزیع نیاز به صرف هزینه مالی زیادی باشد که از نظر اقتصادی به صرفه نمی باشد. در این حالت معمولاً بهینه ترین حالت را در نظر گرفت. اضافه ولتاژ و افت ولتاژ (Over-Voltage & Voltage drop): برای افزایش قابلیت اطمینان بخشی بایستی دامنه ولتاژ در حد استانداردِ خود حفظ شود.ظرفیت جریان مجاز (Fault current capability): یکی از شاخصهایی که بایستی تحت کنترل بوده و میزان آن پیش بینی شود جریان عبوری از تجهیزات شبکه است بخصوص در ناحیه هایی که رشد مصرف کنندگان در آن نواحی قابل ملاحظه است. وجود چاک در شکل موج ولتاژ و پدیده فلیکر (Voltage Flicker & Dip): ولتاژ سیستم توزیع بخاطر وجود بارهای القایی و کوره های قوس الکتریکی دارای نوسان خیلی کوچکی است اصطلاحاً فلیکر ولتاژ نامیده می شود. علاوه بر آن ممکن در برخی از مواقع ولتاژ شبکه دارای فرو افتادگیهای شدیدی باشد. این دو پدیده نیز جز محدویدیتهای شبکه توزیع هستند و برای تحلیلهای اطمینان بخشی به سیستم توزیع بایستی در نظر گرفته شوند. هارمونیکها و فرکانس: هارمونیکهای موجود در ولتاژ شبکه توزیع باعث کاهش کیفیت ولتاژ و در نتیجه کاهش کیفیت قابلیت اطمینان شبکه توزیع می شود. 

ترازهای مناسب اطمینان بخشی شبکه توزیع

خدمت رسانی شرکتهای برق به مصرف کنندگان بایستی پیوسته و با کیفیتی قابل قبولِ مشترکان خود باشد. منظور از خدمت رسانی برق پیوسته، تأمین تقاضای مورد نیاز مشترک، بهمراه تأمین ایمنی افراد و دستگاه ها است. و منظور خدمت رسانی با کیفیت، تأمین تقاضای مشترک و فرکانس مورد توافق است.

یک شرکت برق برای حفظ خدمت رسانی اطمینان بخش مشترک خود، باید دارای انرژی ذخیره کافی در سیستم خود باشد تا در هنگام خروج مؤلفه ای از سیستم، کل سیستم همچنان امکان خدمات رسانی به مشترکان خود را بگونه ای داشته باشد تا به مصرف کننده ها حداقل خسارت وارد گردد و حتی در صورت امکان هیچ خسارتی به مصرف کننده ها وارد نشود.

از جمله ابزار مفید در تعیین هزینه های لازم برای بهبود اطمینان بخشی، تحلیل اقتصادی اطمینان بخشی سیستم است. چراکه بدین ترتیب می توان مقدار واقعی سرمایه گذاری لازم در  سیستم را بدست آورد.

تراز اطمینان بخشی توزیع؛

عبارتست از سطحی از اطمینان بخشی که در آن شرکت برق رسانی کمترین هزینه اقتصادی را متقبل می شود. فرض کنید که  نشان دهنده تابع اطمینان بخشی،  نشان دهنده هزینه خسارت وارده به مشترکان بر اثر وقوع قطعی،  هزینه لازم برای رسیدن سطح اطمینان بخشی، و  کل هزینه انجام گرفته باشند. تراز اطمینان بخشی() عبارتست ازای که در آن کمترین مقدار خود () را داشته باشد. بنابراین داریم:

منابع :

کتاب دکتر نظام الدین "فقیه مهندسی تعمیرات"

آمار و احتمالات دکتر بهبودیان

نظریه احتمال و کاربردهای آن دکتر جبه دار

نظریه احتمالات و نتیجه گیری تالیف لارسون

  5- فرهنگ لغت تخصصی برق

زمستان 86

(تمامی فرمول ها در فایل اصلی قابل مشاهده است )