ضرورت محل يابي خطا در شبكه هاي توزيع

 فعالیت اصلی مراکز حوادث شرکتهای توزیع در تداوم توزیع انرژى الکتریکی به شبکه فشار ضعیف می باشد
 ارائه سرویس به مصرف کنندگان  برق به دلایل مختلف  ممکن است با اختلال مواجه گردد. غیر از مواردی مانند اعمال خاموشیهای ناشی  از کمبود انرژی برق ، اغلب موارد مربوط به شبکه توزیع است . مهمترین عوامل عدم تداوم کار عادی شبکه توزیع عبارتند از :
۱-  حوادث غیر مترقبه مانند صدمه دیدن کابلها ، شکستگی تیرها ، آسیب دیدگی تجهیزات ناشی از برخورد وسایل نقلیه ، شرایط جوی و….
۲-   عدم توانایی در تامین بار مصرف کنندگان به دلیل اضافه بار خطوط با ترانسفورماتور ها و ….
۳-   تعمیر یا سرویس تجهیزات
۲-۱-۱- حفظ کیفیت مناسب سرویس :
ارائه سرویس مداوم به مصرف کنندگان کافی نمی باشد بلکه کیفیت این سرویس نیز بسیار با اهمیت است . این کیفیت از دو جنبه برای بهره بردار ( شرکت توزیع ) و مصرف کننده حائز اهمیت است :
الف – کاهش تلفات شبکه توزیع تا حد ممکن ( از دید بهره بردار )
 ب- تامین ولتاژ مناسب در پستهای ۴/۰ کیلو ولت ( از دید مصرف کننده )
هدف اساسی دیسپاچینگ توزیع ، تداوم سرویس و ارتقای کیفیت سرویس می باشد . با توجه به مطالب فوق سعی شده است روشهای فعلی مراکز حوادث به منظور دستیابی به هدف مذکور مورد بررسی قرار گیرند و در عین حال نقش سیستم دیسپاچینگ توزیع برای کمک به تعیین تداوم و کیفیت سرویس تبیین گردد . برای روشن شدن مطلب توضیح مختصری درباره طراحی و بهره برداری از شبکه توزیع ایران ضروری می باشد .
۲-۱- شبکه توزیع فشار متوسط در ایران
 شبکه فشار متوسط در ایران شامل رده های ولتاژ ۳۳،۲۰،۱۱ کیلو ولت است . طراحی این شبکه  بصورت شعاعی ، حلقوی و یا غربالی است ولی بهره برداری از آن به صورت شعاعی یا حلقوی باز می باشد . پستهای توزیع عموماً به دو صورت زمینی و هوایی نصب شده اند.
هر فیدر ورودی یا خروجی از یک پست زمینی ، با یک سکسیونر به شینه های فشار متوسط پست وصل شده که به صورت دستی قابل قطع و وصل می باشد . در پستهای هوایی ، طبق بررسیهای به عمل آمده فقط ورودی ترانسفورماتور دارای فیوزکات اوت می باشد و معمولاً تجهیزاتی برای قطع و وصل خط هوایی نصب نشده است .
نقاطی که در آنها شبکه حلقوی به شبکه شعاعی ( یا حلقوی باز ) تبدیل می شود به نقاط مانور مرسوم  می باشند که در موقع بروز خطا در یک فیدر ، می توان با استفاده از سکسیونرهای نصب شده در پستهای زمینی و نقاط مانور قسمتهای سالم فیدر را برقرار کرده و به این ترتیب بخشی از خاموشیهای ایجاد شده را برطرف نمود ، ولی در صورتی که در روی فیدر هوایی اشکال ایجاد شود ، معمولاً آن فیدر تا برطرف شدن عیب بی برق می ماند .
 ۳-۱- تداوم کیفیت سرویس
۳-۱-۱- تداوم ارائه سرویس به مصرف کنندگان
 همانگونه که توضیح داده شد عوامل زیادی باعث عدم  تداوم سرویس می شوند که عمده ترین آنها ، وقوع حوادث غیرمترقبه در شبکه توزیع می باشد . عمده فعالیتهای مراکز حوادث توزیع برای حفظ تداوم سرویس به شرح زیر است :
الف : آگاهی از وقوع خطا در شبکه
ب- مشخص نمودن محل خطا
 ج- جدا نمودن قسمتی که در آن خطا رخ داده از بقیه قسمتهای شبکه
د- بازیابی قسمتهای سالم شبکه و برقدار نمودن مجدد آنها
ه- تشخیص دقیق و تعمیر قسمت معیوب و وصل آن به بقیه شبکه
 آنچه که از عملکرد فعلی مراکز حوادث استنباط می گردد استفاده از یک روش کاملاً دستی ، تجربی و غیرمهندسی است . در روش فعلی ، قطعی برق توسط مصرف کنندگان و یا از طریق دیسپاچینگ  فوق توزیع به اطلاع مراکز حوادث توزیع می رسد . این مراکز ، با جستجو در مسیر خطوط هوایی ، محل خطا دیده را تشخیص می دهند . در فیدرهای زمینی ، با جدا نمودن قسمتی از فیدر با استفاده از سکسیونرهای یکی از پستهای زمینی در مسیر فیدر و برقدار نمودن فیدر در پست اصلی ( فوق توزیع یا انتقال ) و ادامه این روش ، محل خطا را تشخیص داده و سپس با اهم متر و مولد ضربه و رفلکتور[۳]، نوع خطا و فاصله محل اتصالی را پیدا کرده و با استفاده از نقشه و یا مسیر یابی ، محل اتصالی را مشخص می کنند . در روش فعلی ، نه تنها زمان بازیابی شبکه بسیار زیاد است بلکه عمر تجهیزات الکتریکی نیز با قطع و وصل زیر جریان اتصال کوتاه کاهش می یابد و وارد آمدن خسارت مالی به شرکت توزیع ( ناشی از عدم فرش برق در ساعات بازیابی شبکه به مصرف کننده ) اجتناب ناپذیر می باشد . به طور کلی فیدرهای توزیع شامل یک سرى ارتباطات اصلی بین منبع تغذیه و مشترکین می باشند ، در حالت معمول ، زمانی که خطا اتفاق می افتد ، کلید بازبست[۴] ، فیدر را قطع کرده و بطور خودکار چندین دفعه فرمان وصل را می دهد . اگر خطا بعد از چند سیکل پاک گردد ، هیچ مسئله ای اتفاق نمی افتد . اگر خطا دائمی باشد ، کلید بازبست بطور قطع باقی خواهد ماند .
 خطا ممکن است بر روی فیدر اصلی یا در یک شاخه تک فاز باشد . خطاهای کوتاه مدت خطاهایی می باشند که در ۳۰-۵۰ میلی ثانیه به خودی خود پاک می شوند و باعث عملکرد کلید بازبست نمی شوند . اندازه گیرهای واقعی در یک فیدر شعاعی ، توالی وقایع انواع خطاها را در هر دو یا سه روز نشان می دهند . این خطاها ممکن است باعث خسارت به لوازمات شرکت ها نشود اما بطور مشخص سبب عملکرد بد لوازم کامپیوتری یا سوئیچهای الکترونیکی مشترکین شود.[۱]
برای معرفی مشکلات مشخص شده در مواجهه با خطاهای فیدرهای توزیع شعاعی ، مثال زیر را در نظر بگیرید.
  با توجه به شکل ۱-۱، بارها شامل مشترکین تجاری و صنعتی می باشد . حوادث این فیدر بصورت خطاهای کوتاه مدت برای چند روز تکرار می شود .
در اغلب این حالتها ، خطا بصورت تک فاز به زمین می باشد . شکل ۲-۱، شکل موج جریان ضبط شده در خلال یک خطای کوتاه مدت می باشد . در این موقع کلید باز بست پست ( بطور سه فازه ) هیچ عملکردی را ضبط نمی نماید . اما، جریان به بیشتر از ۲۰ برابر جریان بار افزایش می یابد .
  آشکار سازهای خطایی که بروی فیدر نصب شده اند ،خطاهای کوتاه مدت را معمولاً ضبط نمی نمایند .
   خطاهای مدت زیاد ، ممکن است به عملکرد کلید بازبست بیانجامد ، اما طبیعت خطاها یا محل یابی خطا هنوز ناشناخته مانده تا زمانی که خطای دائمی اتفاق بیافتد .
       همان گونه که ذکر شد در شبکه توزیع کشور تجهیزات قابل قطع و وصل از راه دور نصب نشده اند و لذا انجام هر گونه مانور باید در محل انجام گیرد . علاوه بر آن یافتن نقطه خطا نیز عموماً بصورت تجربی و سلیقه ای می باشد . لذا ارائه و بررسی الگوریتمی که بتواند نقطه خطا یا محدوده محل خطا را نشان دهد ، کمک زیادی به بهره برداران شبکه می نماید . علاوه بر آن از لحاظ تسریع در بازیابی و تعمیر نیز روشهای محل یاب در سیستمهای توزیع حائز اهمیت است.

ضرورت محل یابی خطا در شبکه های توزیع   ۱
۱-۱-مقدمه   ۲
۱-۱-۱-تداوم ارائه سرویس به مصرف کنندگان :   ۲
۲-۱- شبکه توزیع فشار متوسط در ایران   ۳
۳-۱- تداوم کیفیت سرویس   ۴
مروری بر روشهای محل یابی خطا   ۸
در شبکه های توزیع   ۸
۱-۲-مقدمه   ۸
۱-۱-۲- محل یابی خطا برای خطوط شعاعی با چندین شاخه فرعی   ۹
۲-۲- الگوریتم محل یابی خطا برای خطوط انتقال شعاعی به همراه بارها   ۱۲
۱-۲-۲- محل یابی خطا و رفتار بار   ۱۲
۱-۳-۲- مقدمه :   ۱۵
۲-۳-۲-طراحی فاصله یاب و اصول آن   ۱۷
۱-۲-۳-۲- قاعده اصلی محل یابی خطا   ۱۷
۱-۴-۲- مقدمه :   ۲۰
۲-۴-۲- ساختار اصلی محل یاب :   ۲۰
۳-۴-۲- اساس عملکرد محل یاب   ۲۲
محل یابی خطا در شبکه های توزیع   ۲۴
مقدمه :   ۲۵
۲-۳- محل یابی خطا   ۲۷
۳-۳- دامنه احتمالاتی محل یابی خطا :   ۳۲
۴-۳ -تشخیص خطا   ۳۶
برنامه کامپیوتری محل یابی خطا در   ۴۱
شبکه های توزیع   ۴۱
F.L.D.F   ۴۱
۱-۴- برنامه کامپیوتری (F.L.D.F  )   ۴۲
۱-۱-۴- مقدمه :   ۴۲
۲-۱-۴- روند نمای برنامه   ۴۲
۲-۴- اجرای برنامه برای شبکه شبیه سازی شده :   ۴۴
۱-۲-۴- حالت اول :   ۴۴
۲-۲-۴- حالت دوم :   ۵۵
۳-۴- نقش بار در محل یابی خطا در فیدرهای توزیع   ۵۷
۴-۴- مدلهای پاسخ سریع بار   ۵۸
۱-۴-۴- سطح کلی بار   ۵۸
۲-۴-۴- پاسخ دینامیکی   ۵۸
۳-۴-۴- محدوده ولتاژ   ۵۹
۵-۴- مدلهای پاسخ سریع   ۵۹
۶-۴- روش تجزیه و تحلیل و نمایش آزمایشها   ۶۰
۷-۴- نتایج و تحلیل   ۶۱
اجرای برنامه محل یابی بروی یک فیدر نمونه   ۶۳
۱-۵-بررسی محل یابی خطا بروی یک فیدر نمونه :   ۶۴
۲-۵- فیدر لاکان از پست ۲۰/۶۳ کیلو ولت شهر صنعتی   ۶۵
۳-۵- روش انجام کار :   ۶۵
نتیجه گیری و پیشنهادات   ۷۰
نتیجه گیری :   ۷۱
پیشنهادات :   ۷۲
ضمیمه یک : پخش بار مورد استفاده در محل یابی خطا :   ۷۵
منابع   ۸۵