دراسة تأرجحات القدرة الكهربائية وتأثيراتها الاهتزازية الكهروميكانيكية في نظام القدرة الكهربائية

اسم الباحث:

المهنــدس : اميـــــل جرجــس روميّـــــه

عنوان البحث:

دراسة تأرجحات القدرة الكهربائية وتأثيراتها الاهتزازية الكهروميكانيكية في نظام القدرة الكهربائية

عنوان البحث باللغة الانكليزية :

Studying Electrical Power Swings and their Electromechanical Vibration Effects on Electrical Power System

اسم المشرف :

الأستـــاذ الدّكتـــور المهنـــدس : شفيــــق باصــــــيل

العام:2024

القسم:

هندسة الطاقة الكهربائية

الملخص:

من خلال المتابعة المستمرة لواقع الشبكة الكهربائية لوحظ بأن أكثر حالات التعتيم حصلت نتيجة أسباب متعددة منها الأعطال الناتجة عن حالات القصر، وسوء التنسيق بين تجهيزات الحماية المختلفة، بالإضافة إلى الاضطرابات الناتجة عن تأرجحات القدرة الكهربائية ، والتي تؤثر على استقرار عمل أنظمة القدرة الكهربائية وتسبب خللاً في شروط التشغيل الأساسية لنظام القدرة الكهربائية.

وفي بحثنا هذا، سنناقش مفهوم تأرجحات القدرة الكهربائية وندرس تأثيراتها الكهروميكانيكية على استقرار نظام القدرة الكهربائية بشقيه الستاتيكي والديناميكي ، وسنطبق هذه الدراسة عملياً ضمن محطة جندر الحرارية ، انطلاقاً من أهمية هذا الموضوع الذي أدت تداعياته إلى حدوث بعض حالات التعتيم العام، لنتوصل في النهاية إلى الاجراءات الممكن اتخاذها للحد من تأثيرات هذه التأرجحات على مكونات نظام القدرة الكهربائية ، وصولاً إلى حالة التشغيل المثلى لنظام القدرة الكهربائية، والحفاظ على استقرار بارامترات التشغيل الأساسية ( التردد – التوتر – زاوية دائر المولدات) ضمن القيم التي تحقق موثوقية وجودة عمل  نظام القدرة الكهربائية، وذلك من خلال:

• وضع دراسة تحليلية مسهبة في تحليل وربط المعطيات الأساسية عند عمل المحطات بدءاً من دراسة الظاهرة الفيزيائية للعناصر المختلفة الداخلة في مخطط البحث والاتصالات الميكانيكية والكهربائية بينها وصولاً إلى وضع النموذج الرياضي ومن ثم محاكاة هذا النموذج وتحليل النتائج والبيانات والتأكد من صحة النتائج وصلاحيتها أثناء التطبيق وتأثير ذلك على العمل المستقر لنظام القدرة الكهربائية.
• تشكيل نموذج رياضي وحسابي للمحطات ذات التوتر العالي (400 kV) في بيئة الـ MATLAB باستخدام (Simulink) والبرمجة باستخدام  M – file، باعتبار أن نظام القدرة الكهربائية هو نظام كهروميكانيكي ضخم، فقد تم استخدام البرمجيات المناسبة لاجراء الاختبارات والعمليات الحسابية، ومن ثم محاكاة النماذج واستخلاص النتائج وتحليلها، من أجل تحليل أداء نظام القدرة الكهربائية المدروس، وعملع بشكل مستقر.
• دراسة التأثيرات الكهروميكانيكية لتأرجحات القدرة الكهربائية من خلال بناء النماذج للبندين الأول والثاني، وتبيان أثر ذلك تحليلياً وتطبيقياً من خلال تجارب عملية باستخدام تجهيزات وبرمجيات خاصة لتجهيزات الاختبار والحماية، والتأكد من صحة النتائج وصلاحيتها أثناء التطبيق، و مقارنة نتائج الأطروحة مع نتائج مجموعة من رسائل دكتوراه والأبحاث المرجعية المعتمدة.

 

 

وبالتالي يمكن أن نلخص قيمة العمل كباحث متخصص في هذا المجال من خلال الدراسة المقدمة بالبنود التالية:

1. تشكيل نموذج رياضي حسابي لمستويات التوتر المختلفة للنموذج المدروس وهو محطة جندر.
2. إثبات الأثر السلبي الكهروميكانيكي لتأرجحات القدرة الكهربائية على الاستقرار الساكن والديناميكي لأنظمة القدرة الكهربائية، وعلى كفاءة محطات التوليد وشبكات نقل القدرة الكهربائية، وتحديد قيم التشغيل المناسبة للمولد من حيث الزاوية والاستطاعة ونظام التحكم بالتردد ومجال استجابة الجهد المثلى.
3. وضع الميكانيزمات التي تخفض الأثر السلبي لهذه التأرجحات مما ينعكس إيجاباً على رفع كفاءة الطاقة في مستويات التوتر المختلفة.
4. فعالية استخدام منظمات الـ PID في تخفيض تأثير تأرجحات القدرة الكهربائية وزيادة كفاءة عمل مولدات القدرة الكهربائية.
5. تم تطوير طريقة حديثة لدراسة الاستقرار الديناميكي تربط ثوابت الدارة مع أنظمة التحكم والحماية المسافية بوجود التأرجحات الكهروميكانيكية مع إدخال كل ثوابت عناصر الدارة الداخلة في النظام الكهروميكانيكي.

 

الكلمات المفتاحية:

تأرجحات القدرة الكهربائية – تأرجح مستقر – تأرجح غير مستقر – استقرار الشبكة الكهربائية – استقرار المولد الكهربائي – استقرار التردد – استقرار التوتر – استقرار زاوية الدائر – حماية مسافية – زاوية التأرجح العظمى – زاوية الفصل الحدية – خاصية الخروج عن التواقت OST – خاصية الاقفال PSB.

التحميل