موفقیت مهندسان ایرانی در ساخت ابزار کنترل لحظه ای فرکانس شبکه قدرت
نبض نفت - گسترش سیستمهای تولید پراکنده خصوصاً از نوع تجدیدپذیر یک راهکار جدید به منظور تامین توان مورد نیاز برای مصرف کنندگان فراهم کرده است. یکی از چالشهای اساسی نوسانات توان تولیدی ناشی از تغییر شرایط جوی و تاثیر اغتشاشات توان بار است که به دلیل این نوسانات، بروز مشکلات کیفیت توان و مشکلات پایداری فرکانس و ولتاژ اجتناب ناپذیر بوده و راهکار اساسی استفاده از ذخیره سازهای انرژی است. این تجهیزات ضمن حذف نوسانات توان تولیدی و تامین توان الکتریکی مطلوب برای بارهای حساس، امکان جبران نوسانات شدید توان اکتیو و راکتیو را به منظور تثبیت ولتاژ و فرکانس فراهم می سازند.
امروزه فناوریهای مختلف ذخیره ساز انرژی مطرح شده اند که هر یک از آنها
دارای مزایا و معایبی هستند. در بین این فناوریها، ذخیره ساز فلایویل در کاربردهایی
که نیاز به وزن و حجم کم، تعداد دفعات شارژ و دشارژ بالا، قابلیت اطمینان بالا، پیک
توان بالا در مدت زمان کوتاه (انرژی مخصوص بالا)، راندمان ذخیره سازی و بازیابی انرژی
بالا و تعمیر و نگهداری کم کاربرد دارند.
براین اساس و با توجه به اهمیت این نوع سیستم ها، یک نمونه از دستگاه ذخیره
ساز فلایویل به منظور کنترل لحظه ای فرکانس شبکه قدرت به کارفرمایی دفتر تحقیقات و
توسعه فناوری شرکت توانیر و راهبری مهندس حسن آب نیکی رییس گروه پروژه های ملی و توسعه
ای این دفتر در دانشگاه صنعتی امیرکبیر تهران طراحی و ساخته شد.
هدف اصلی از اجرای این طرح تحقیقاتی شبیه سازی، طراحی و ساخت یک مجموعه
آزمایشگاهی به منظور ارزیابی عملکرد جبران ساز کاهش نوسانات فرکانس شبکه قدرت مبتنی
بر ذخیره ساز فلایویل بوده است.
براساس این گزارش در مراحل اجرایی این طرح، در گام نخست طراحی مفهومی سیستم
شامل تعیین سطح ولتاژ، سطح توان، ظرفیت انرژی فلایویل، ساختار شبکه مورد مطالعه، روشهای
کنترلی هر یک از واحدها و... انجام شد. در گام دوم، طراحی تفصیلی تمامی زیربخشهای سخت
افزاری و نرم افزاری سیستم انجام شده به منظور ارزیابی صحت طراحیهای صورت گرفته و اطمینان
از عملکرد صحیح سیستم کنترلی، تمامی اجزای دستگاه در محیط مطلب شبیه سازی شد و از این
طریق صحت سنجی عملکرد دستگاه با مقایسه نتایج شبیه سازی و نتایج آزمایشگاهی و همچنین
پیش بینی رفتارهای پیچیده دستگاه و ارائه راه حل عملی در این خصوص انجام شد. در گام
سوم به منظور ساخت تمامی زیربخشها و تست اولیه هر یک از ماژولها ابتدا نقشه های صنعتی
بخشهای مکانیکی، نقشه مدار چاپی بردهای الکترونیک و ماژولهای قدرت طراحی و پس از سفارش
و خرید قطعات، ساخت و پیاده سازی زیربخشهای سخت افزاری و نرم افزاری انجام شد.
گفتنی است جهت دستیابی به دانش فنی مرتبط با بخشهای مختلف مجموعه آزمایشگاهی
هیچ یک از زیربخشهای الکترونیک و ماژولهای قدرت و بردهای کنترلی بصورت آماده از بازار
داخل یا خرید از خارج تهیه نشده و تمامی مراحل ساخت نمونه اولیه و صنعتی سازی براساس
دانش فنی و تخصصی تیم فنی انجام شد.
بر همین اساس اجرای این بخش از طرح نسبت به سایر بخشها پرهزینه و زمانبر
بوده است. در ادامه تست ماژولهای چهارگانه سیستم آزمایشگاهی شامل امولاتور توان، امولاتور
بار، مولد سمت شبکه و درایو سیستم فلایویل در برنامه کاری قرار گرفت و طی چندین ماه
انجام تستهای مختلف و رفع مشکلات سخت افزاری و برنامه نرم افزار کنترلی، تست هر یک
از ماژولهای چهارگانه با موفقیت انجام شد. مرحله پایانی این طرح شامل تجمیع ماژولها
و انجام تستهای نهایی بود که اجرای آن با توجه به ملاحظات فنی خاص نیاز به ارزیابی
دقیق عملکرد دستگاه و پیش بینی های لازم جهت حفظ پایداری دینامیکی و حفاظت از اجزای
آن داشت. بر همین اساس با انجام شبیه سازیهای متعدد رفتارهای دینامیکی سیستم در شرایط
کاری مختلف براساس مدل شبیه سازی مطلب مورد ارزیابی گرفت. با توجه به پیچیدگی دستگاه
و نیاز قطعی به یک سیستم اتوماسیون برای مدیریت دستگاه تست جهت مراحل راه اندازی، اجرای
سناریوهای تست، پایش لحظه ایی کمیتها، حفاظت دستگاه و ارتباط آسان با هر یک از ماژولها،
یک پروتکل ارتباط داده مد باس بین هر یک از چهار برد کنترلی و یک محیط GUI نرم افزاری Labview پیاده سازی
شد.
این بخش از طرح با توجه به دلیل ضرروت برقراری ارتباط ایمن و آسان کاربر
با سیستم تست به عنوان یک فعالیت اضافه بر بندهای تعریف شده طرح اولیه این دستگاه بود
که هزینه و زمان قابل توجهی را صرف کرد. در نهایت پس از تجمیع سیستم آزمایشگاهی، تست
نهایی با اتصال واحدهای چهارگانه انجام شد. در این مرحله سناریوهای مختلف مورد آزمون
قرار گرفت و هر مورد با نتایج شبیه سازی مقایسه شد. بررسی نتایج تستهای آزمایشگاهی
نشان دهنده نقش موثر جبرانساز فلایویل در تثبیت نوسانات فرکانس شبکه مورد مطالعه تحت
تاثیر اغتشاشات توان است.
منبع: تسنیم
