ارائۀ یک روش نوین به‌منظور مدل‌سازی جامع سیستم‌ زمین دکل‌های فشار قوی و برج توربین‌های بادی با استفاده از روش برازش برداری

نویسندگان

دانشگاه صنعتی شیراز

چکیده

در گذشته، سیستم‌های زمین فقط به‌صورت یک مقاومت اهمی خالص مدل می‌شدند. این تخمین از سیستم زمین تنها برای فرکانس‌های پایین مناسب است، درحالی‌که در فرکانس‌های بالا، اندوکتانس سیستم زمین نقش اساسی را در تعیین اندازه و فاز امپدانس آن ایفا می‌کند و برای به‌دست‌آوردن پاسخ دقیق حالت گذرا، باید مقاومت و اندوکتانس و ظرفیت خازنی را تواما در نظر گرفت. برنامه‌های کامپیوتری دقیق مانند CDEGS براساس تئوری آنتن پاسخ حالت گذرای سیستم زمین را ارزیابی می‌کنند، اما اطلاعات به‌دست‌آمده را نمی‌توان به‌طور مستقیم در بسته‌های نرم‌افزاری شبیه‌سازی سیستم قدرت مانند DigSilent یا EMTP < /span> برای تحلیل اضافه ولتاژ‌های موقت استفاده کرد. لذا این مقاله به بررسی و مدل‌سازی این اطلاعات به‌منظور ارزیابی سیستم قدرت با استفاده از روش برازش برداری می‌پردازد. در این روش، اطلاعات پاسخ فرکانسی به‌صورت مدار معادلی در حوزۀ زمان، با دقت بسیار بالا و با مدار‌های RLC در نرم‌افزار تخصصی EMTP < /span> مدل می‌شوند و اندازه و فاز امپدانس سیستم زمین به‌سادگی آنالیز می‌گردد. در این مقاله، در شبیه‌سازی سیستم زمین پدیدۀ یونیزاسیون خاک، چند لایه بودن زمین محل نصب شبکه و رفتار فرکانس بالای الکترودهای آن مدنظر قرار گرفته است تا بتوان از آن به‌عنوان یک پتانسیل مرجع برای سنجش ولتاژ تمام نقاط استفاده کرد.

کلیدواژه‌ها


[1] محمودیان مهرداد، غلامی احمد، گیتی‌زاده محسن. «بررسی جامع اضافه‌ولتاژهای صاعقه در مزارع بادی با پیکربندی‌های متفاوت به همراه تأثیر سیستم زمین». مهندسی و مدیریت انرژی. ۱۳۹۴، شماره ۵، جلد 3، صفحات ۱۴-۲۹. [2] Jinliang, H., Gao, Y., Zeng, R., Zou, J., Liang, X., Zhang, B., Lee, J., Chang, S., "Effective Length of Counterpoise Wire under Lightning Current", IEEE Transactions on Power Delivery, Vol. 20, No. 2, pp. 1585-1591, 2005. [3] Petar, S., Ranko, G., "An EMTP Model for Lightning Surge Analysis of Wind Farms", International Review on Modelling & Simulations, Vol. 3, No. 1, pp. 70-81, 2010. [4] مرتضایی‌نژاد سیدمسعود، غلامی احمد. «مکان‌یابی برقگیر در مزرعه بادی به کمک الگوریتم ژنتیک ». مهندسی و مدیریت انرژی. ۱۳۹۴، شماره ۵، جلد 2، صفحات ۱۴-۲۳. [5] Kontargyri, V. T., Gonos, I. F., Stathopulos, I. A., "Study on Wind Farm Grounding System", IEEE Transactions on Industry Applications, Vol. 51, No. 6, pp. 4969-4977, 2015. [6] Ramamoorty, M., "Transient Performance of Grounding Grids", Power Delivery, IEEE Transactions on Power Delivery, Vol. 4, No. 4, pp. 2053-2059, 1989. [7] Kingrey, L. J., Painter, R. D, Locker, A. S., "Applying High-Resistance Neutral Grounding in Medium-Voltage Systems", in IEEE Transactions on Industry Applications, Vol. 47, No. 3, pp. 1220-1231, 2011. [8] Leonid, G., "Time- and Frequency-Dependent Lightning Surge Characteristics of Grounding Electrodes", IEEE Transactions on Power Delivery, Vol. 24, No. 4, pp. 2186-2196, 2009. [9] Trifunovic, J., Kostic, M., "An Algorithm for Estimating the Grounding Resistance of Complex Grounding Systems Including Contact Resistance", IEEE Transactions on Industry Applications, Vol. 51, No. 6, pp. 5167-5174, 2015. [10] Yaqing, L., , Theethayi, N., Thottappillil, R., "An Engineering Model for Transient Analysis of Grounding System under Lightning Strikes: Nonuniform Transmission-Line Approach", IEEE Transactions on Power Delivery, Vol. 20, No. 2, pp. 722-730, 2005. [11] Cavka, D., Poljak, D., Dorich, V., Goic, R., "Transient Analysis of Grounding Systems for Wind Turbines", Renewable Energy, Elsevier, Vol. 43, pp. 284-291, 2012. [12] Yaqing, L., Zitnik M., Thottappillil, R., "An Improved Transmission-Line Model of Grounding System", IEEE Transactions on Electromagnetic Compatibility, Vol. 43, No. 3, pp. 348-355, 2001. [13] Sheshyekani, K., Akbari, M., Tabei, B., Kazemi, R., "Wideband Modeling of Large Grounding Systems to Interface with Electromagnetic Transient Solvers", IEEE Transactions on Power Delivery, Vol. 29, No. 4, pp. 1868-1876, 2014. [14] Bastian, M. B., Carman, W. D., Woodhouse, D. J., "Real-Time Monitoring of Substation Ground Potential Rise and Grounding System Impedance Using Power System Faults", IEEE Transactions on Industry Applications, Vol. 51, No. 6, pp. 5298-5304, 2015. [15] Gustavsen, B., "Improving the Pole Relocating Properties of Vector Fitting", IEEE Trans. Power Delivery, Vol. 21, No. 3, pp. 1587-1592, 2006. [16] Gustavsen, B., Semlyen, A., "Rational Approximation of Frequency Domain Responses by Vector Fitting", IEEE Trans. Power Delivery, Vol. 14, No. 3, pp. 1052-1061, 1999. [17] Tikhomirova, I., "Electromagnetic Transient Modelling of Grounding Structures", Norwegian University of Science and Technology, Phd Thesis, 2013. [18] Kazuo, Y., Yanagawa, S., Yamabuki, K., Sekioka, S., Yokoyama, S., "Analytical Surveys of Transient and Frequency-Dependent Grounding Characteristics of a Wind Turbine Generator System on the Basis of Field Tests", IEEE Transactions on Power Delivery, Vol. 25, No. 4, pp. 3035-3043, 2010. [19] "IEC International Standard; Lightning Protection", IEC 61400e61424. In: Wind Turbine Generation System, Vol. 24. Geneva, International Electro-Technical Commission, 2010.