پایان نامه اطمينان بخشي سيستم توزيع

اطمينان بخشي سيستم توزيع

فهرست مطالب :                                                  

• تعاريف اوليه  6 –   1
• محدوديتهاي سيستم توزيع                                  7  –   6
• ترازهاي اطمينان بخشي توزيع    9  –   7
• مروري بر آمار و احتمالات و مفاهيم رياضي پايه براي مبحث اطمينان بخشي     18 –   9
• سيستمهاي سري 20- 18
• سيستمهاي موازي 21- 20
• سيستمهاي سري موازي                                74- 21

8- واژگان انگليسي                                                                            79- 75

9_منابع و ماخذ                                                                                80

مفاهيم كلي

خروج: از مدار خارج شدن مؤلفة سيستم توزيع را بر هر دليلي خروج آن مؤلفه مي گويند.

خروج بابرنامه: از مدار خارج شدن مؤلفه اي بصورت عمدي و با برنامي قبلي را خروج با برنامة آن مؤلفه مي گويند.

خروج اجباري: خروجي كه بر ارادة بهره بردار در انجام آن نقشي نداشته و بعلت ايجاد شرايط اضطراريِ خاص آن مؤلفه، خروج بصورت اجباري انجام مي شود.  

خروج اجباري گذرا: درصورتي كه علت خروج فوراً از بين برود، و مؤلفة خارج شده (بصورت اجباري) بتواند بصورت اتومات به مدار باز گردد، خروج اجباري را خروج اجباريِ گذرا مي نامند.

خروج اجباري ديرپا: خروج اجباري كه گذرا نباشد ديرپا خواهد بود.

خروج جزئي: خروجي كه درآن تنهاي قسمتي از يك مؤلفه از مدار خارج شده است. بعبارت ديگر ظرفيت و يا كيفيت انجام وظيفة مولفة مذكور كاهش مي يابد.

بديهي است امكان به تعويق انداختن خروج بابرنامه وجود دارد، در حالي كه چنين امكاني براي خروج اجباري وجود ندارد.

بلوك دياگرام زير انواع خروجها را نشان مي دهد:

قطع (Interruption): رخ دادن وقفه در خدمت رساني به يك يا چند مصرف كننده را قطع شدن اين مصرف كننده ها مي گويند.

قطع اجباري(Forced Interruption): قطع ناشي از خروج اجباري را قطع اجباري مي گويند.

قطع با برنامه(Scheduled Interruption): قطع ناشي از خروج با برنامه را خروج با برنامه مي گويند.

قطع ها از نظر زمان بر طرف شدنشان نيز به سه دسته تقسيم مي شوند.

• قطع آني(Instantaneous Interruption): قطعي است كه در كمتر از يك دقيقه قابل رفع مي باشد.
• قطع موقتي(Mometary Interruption): قطعي است كه برطرف كردن آن معمولاً يك تا دو ساعت طول مي كشد.
• قطع طولاني(Long Interruption): قطي است كه بيش از چندين ساعت زمان براي بر طرف كردنش لازم است.

فلوچارت زير، علل عمدة خروج در شبكة توزيع را نشان مي دهد.

اطمينان بخشي در واقع سلامت سيستم و اجتناب از خروج هايي كه ممكن است رخ دهند، را توصيف مي كند. و كفايت نيز به كافي بودن ظزفيت سيستم براي تأمين نيازهاي انرژي برق مشتركان اشاره مي كند.

شاخص هاي اطمينان بخشي(Index of Reliability):

مطابق پيشنهاد كميتة IEEE گزارش خروج دستگاهها بايستي داراي توضيحات زير باشد:

• نوع، طرح، سازنده و توضيحات ديگري براي طبقه بندي
• تاريخ و محل نصب
• عامل خرابي (آذرخش، درخت، خطاي بهره بردار)
• مد خرابي (اتصال كوتاه، اضافه بار)
• زمان شروع خرابي (خروج) و زمان بازگشت، ذكر تاريخ وشرايط جوي بهنگام خرابي
• نوع خروج (اجباري، با برنامه، گذرا و ديرپا)

علاوه بر اطلاعات مذكور بهتر است كه در تهية گزارش خروج موارد زير نيز قيد گردند:

• گزارش تعداد كل دستگاه (مؤلفه) هاي مشابهِ در حال كار، براي تعيين نرخ خروج هر مؤلفه در كار سالانه
• گزارش خروجهايي كه با عث رخ دادن قطعي در شبكة توزيع شده است.

بايستي خاطر نشان ساخت كه گزارش خرابيها اطلاعات با ارزشي را براي برنامه هاي نگهداريِ پيشگيرانه و تعويض دستگاهها، فراهم مي كند.

در عمل بين اطلاعات حاصله از گزارشها و آنچه كه از قبل پيش بني شده است، بدلايل زير اختلافاتي وجود دارد.

• تعريف خرابي
• اختلاف بين محيط واقعي و محيط پيش بيني شده
• قابليت نگهداري و آزمايش دستگاه ها و ميزان تخصص كاركنان
• ساخت مؤلفه ها و نرخ خرابي مفروض براي مؤلفه ها در پيش بيني ها
• فرآيند ساخت، شامل بازرسي و كنترل كيفيت
• توزيع زماني تا وقوع خرابي
• استقلال خرابي مؤلفه ها

گزارش پيش بيني منطقه اي و ملي بار سالانه و تحليلهاي قابليت اطمينان بخشي شبكة توزيع در برخي از كشورها (ايالات متحدة آمريكا) برعهدة انجمني بنام انجمن ملي اطمينان بخشي برق مي باشد. انجمنهاي منطقه اي اطمينان بخشي روشهاي طرح ريزي و بهره برداري سيستم توزيع را براي شركتهاي برق رسانيِ عضو تهيه مي كند، تا قابليت اطمينان بخشي بهبود يافته و هزينه ها كاهش يابند.

بنا به مطالعات انجمن ملي اطمينان بخشي برق، مي توان نتايج زير را در مورد اطمينان بخشي سيستم بيان نمود:

• معمولاً 50 درصد خروجها در كمتر از 6 دقيقه و 90 درصد در كمتر از 7 ساعت قابل برگشت به مدار هستند.
• چون خروجهاي سيستم توزيع اغلب گزارش نمي شوند (بدليل كوچك بودن آنها در مقابل خروجها و خرابي هاي سيستم انتقال و بخش توليد)، ميزان خروجي هاي شبكة توزيع گزارش شده، نسبت به سيستم انتقال و توليد تنها 7 درصد است. ولي در حقيقت مطابق گزارشهاي انجمن اطمينان بخشي برق، تقريباً 80 درصد از كل قطعي هاي پيش آمده به دليل خرابي و خروج در سيستم توزيع رخ مي دهند.
• با اينكه روشهاي مناسبي براي ارزيابي اطمينان بخشي سيستم توزيع وجود دارد، اما داده هاي مربوط به كارايي اطمينان بخشي، براي تعيين مؤثرترين شيوة سرمايه گذاري كافي نمي باشد.
• بيشتر قطعي هاي توزيع بر اثر شزايط جوي ايجاد مي شوند ضمن اينكه عملكرد نامناسب بهره بردار مي تواند مزيد بر علت باشد.
• بديهي است با كاهش زمان تشخيص خرابي و واكنش سريع و مناسب نسبت به رفع آن، مي تواند اطمينان بخشي سيستم توزيع را افزايش دهد.

محدويتهاي موجود در سيتم توزيع

براي داشتن عملكرد مطمئن در سيستم توزيع بايستي به محدوديتهاي موجود سيستم توزيع توجه شود كه به برخي از آنها در ادامه اشاره مي گردد.

• محدويتهاي گرمايي (Thermal limitations) : بايستي توجه داشت كه جريان عبوري از تجهيزات شبكة توزيع از ميزان حد مجاز تعيين شده براي آنها تجاوز نكند.
• محدويتهاي اقتصادي (Economic limitations): گاهاً ممكن است شرايطي پيش آيد كه براي با لا بردن قابليت اطمينان شبكة توزيع نياز به صرف هزينة مالي زيادي باشد كه از نظر اقتصادي به صرفه نمي باشد. در اين حالت معمولاً بهينه ترين حالت را در نظر گرفت.
• اضافه ولتاژ و افت ولتاژ (Over-Voltage & Voltage drop): براي افزايش قابليت اطمينان بخشي بايستي دامنة ولتاژ در حد استانداردِ خود حفظ شود.
• ظرفيت جريان مجاز (Fault current capability): يكي از شاخصهايي كه بايستي تحت كنترل بوده و ميزان آن پيش بيني شود جريان عبوري از تجهيزات شبكه است بخصوص در ناحيه هايي كه رشد مصرف كنندگان در آن نواحي قابل ملاحظه است.
• وجود چاك در شكل موج ولتاژ و پديدة فليكر (Voltage Flicker & Dip): ولتاژ سيستم توزيع بخاطر وجود بارهاي القايي و كوره هاي قوس الكتريكي داراي نوسان خيلي كوچكي است اصطلاحاً فليكر ولتاژ ناميده مي شود. علاوه بر آن ممكن در برخي از مواقع ولتاژ شبكه داراي فرو افتادگيهاي شديدي باشد. اين دو پديده نيز جز محدويديتهاي شبكه توزيع هستند و براي تحليلهاي اطمينان بخشي به سيستم توزيع بايستي در نظر گرفته شوند.
• هارمونيكها و فركانس: هارمونيكهاي موجود در ولتاژ شبكة توزيع باعث كاهش كيفيت ولتاژ و در نتيجه كاهش كيفيت قابليت اطمينان شبكة توزيع مي شود.

ترازهاي مناسب اطمينان بخشي شبكة توزيع

خدمت رساني شركتهاي برق به مصرف كنندگان بايستي پيوسته و با كيفيتي قابل قبولِ مشتركان خود باشد. منظور از خدمت رساني برق پيوسته، تأمين تقاضاي مورد نياز مشترك، بهمراه تأمين ايمني افراد و دستگاه ها است. و منظور خدمت رساني با كيفيت، تأمين تقاضاي مشترك و فركانس مورد توافق است.

يك شركت برق براي حفظ خدمت رساني اطمينان بخش مشترك خود، بايد داراي انرژي ذخيرة كافي در سيستم خود باشد تا در هنگام خروج مؤلفه اي از سيستم، كل سيستم همچنان امكان خدمات رساني به مشتركان خود را بگونه اي داشته باشد تا به مصرف كننده ها حداقل خسارت وارد گردد و حتي در صورت امكان هيچ خسارتي به مصرف كننده ها وارد نشود.

از جمله ابزار مفيد در تعيين هزينه هاي لازم براي بهبود اطمينان بخشي، تحليل اقتصادي اطمينان بخشي سيستم است. چراكه بدين ترتيب مي توان مقدار واقعي سرمايه گذاري لازم در  سيستم را بدست آورد.

تراز اطمينان بخشي توزيع؛

عبارتست از سطحي از اطمينان بخشي كه در آن شركت برق رساني كمترين هزينة اقتصادي را متقبل مي شود. فرض كنيد كه  نشان دهندة تابع اطمينان بخشي،  نشان دهندة هزينة خسارت وارده به مشتركان بر اثر وقوع قطعي،  هزينة لازم براي رسيدن سطح اطمينان بخشي، و  كل هزينة انجام گرفته باشند. تراز اطمينان بخشي() عبارتست ازاي كه در آن كمترين مقدار خود () را داشته باشد. بنابراين داريم:

شكل1 منحني توابع هزينة  و مكان تراز اطمينان بخشي را نشان مي دهد. همانطور كه در اين شكل مشاهده مي شود، با افرايش اطمينان بخشي، افزايش يافته و كاهش مي يابد. بسياري از شركتهاي برق رساني شبكة توزيع خود را در تراز قطع معيني، مثلاً تك قطع، طراحي مي كنند تا رخ دادن يك خرابي بعلت وجود ظرفيت كافي انرژي (به ازاء يك قطع) و وجود روشهاي مختلف كليد زني، باعث ايجاد قطعي در سيستم توزيع نشود. بنابراين تحليل قطع مدار، به تعيين ضعف ترين نقاط شبكة توزيع كمك مي كند.

پایان نامه اطمينان بخشي سيستم توزيع