کمیته مطالعاتی متناظر C4

کمیته C4 - عملکرد فنی سیستم قدرت

 

مأموریت (Mission)

تسهیل و ارتقای پیشرفت مهندسی و تبادل بین‌المللی اطلاعات و دانش در زمینه عملکرد فنی سیستم قدرت از ابتدا تا انتها (End‑to‑End). همچنین، ایجاد ارزش افزوده برای این اطلاعات و دانش از طریق تجمیع و تلفیق رویه‌های روزآمد و پیشرفته و تدوین توصیه‌ها و پیشنهادهایی در حمایت از گذار انرژی.

 

دامنه فعالیت (Scope)

کمیته مطالعاتی C4 مسئول توسعه و به‌کارگیری روش‌ها و ابزارهای پیشرفته تحلیل سیستم‌های قدرت از ابتدا تا انتها است؛ با تأکید ویژه بر شرایط دینامیکی و گذرا و همچنین تعامل میان سیستم قدرت و تجهیزات/زیرسیستم‌های آن. این تعاملات، از جمله، عوامل خارجی ایجادکننده تنش، سایر تأسیسات و شکل‌موج‌های غیراستاندارد را نیز دربرمی‌گیرد.

این دامنه فعالیت شامل توسعه ابزارها، مدل‌ها و روش‌های تحلیل برای موارد زیر است:

  • شناسایی نیازهای سیستم قدرت؛
  • شناسایی کمبودها و محدودیت‌های سیستم؛
  • تعیین محدوده فنی قابل بهره‌برداری (Technical Envelope)؛
  • تعیین الزامات طراحی؛
  • شناسایی پدیده‌های جدید سیستم قدرت که در اثر گذار انرژی ایجاد شده یا شتاب گرفته‌اند.

از دیدگاه سیستم، محرک‌های کلیدی شامل افزایش نفوذ فناوری‌های تولید غیرهمزمان (Non-Synchronous) نظیر نیروگاه‌های بادی، خورشیدی و سامانه‌های ذخیره‌ساز انرژی در سیستم قدرت و در پی آن، تغییرات ایجادشده در شبکه‌های انتقال و توزیع است. مدل‌سازی دقیق سیستم‌های کنترلی فناوری‌های جدید مبتنی بر مبدل (IBR – Inverter-Based Resources) برای مطالعات سیستم قدرت، هم در شرایط حالت ماندگار (Steady State) و هم در شرایط گذرا (Transient)، و همچنین برای بررسی مسائل پایداری متقابل (Inter-Stability) و هارمونیک‌ها، روزبه‌روز اهمیت بیشتری پیدا کرده است. کمیته مطالعاتی C4 همچنین به مسائل مربوط به مدل‌سازی و عملکرد بار/تقاضا، به‌ویژه نحوه یکپارچه‌سازی بارها در سیستم‌های قدرت عمده، می‌پردازد.

انواع بارهای مورد بررسی شامل، اما غیرمحدود به، موارد زیر است:

  • صنایع سنتی، مانند کوره‌های قوس الکتریکی؛
  • سیستم‌های کشش الکتریکی (Traction Systems)؛
  • تلاش‌های این صنایع برای کربن‌زدایی؛
  • مصرف‌کنندگان جدید انرژی، مانند:
    • مراکز داده؛
    • الکترولایزرها؛
    • مزارع استخراج رمزارز.

موضوعات مشخص مرتبط با طراحی و ساخت قطعات و تجهیزات در دامنه فعالیت کمیته C4 قرار ندارند. همچنین موضوعاتی که به‌طور مشخص به برنامه‌ریزی، بهره‌برداری و کنترل سیستم قدرت مربوط می‌شوند، خارج از دامنه فعالیت این کمیته هستند؛ مگر در مواردی که رفتار یک قطعه، تجهیز یا زیرسیستم به عملکرد سیستم قدرت مجاور وابسته باشد یا به‌طور قابل‌توجهی با آن تعامل داشته باشد. با این حال، از آنجا که بسیاری از مطالعات طراحی به ابزارهایی وابسته هستند که در چارچوب فعالیت‌های C4 مورد استفاده قرار گرفته یا توسعه داده می‌شوند، لازم است تأکید شود که C4 همکاری مشترک با سایر کمیته‌های مطالعاتی و ذی‌نفعان خارج از سیگره را حمایت و تشویق می‌کند.

دامنه فعالیت این کمیته پدیده‌های مرتبط با عملکرد فنی سیستم قدرت را از مقیاس زمانی نانوثانیه تا چندین ساعت دربرمی‌گیرد. حوزه‌های اصلی مورد توجه عبارت‌اند از:

 

۱- دینامیک سیستم قدرت (Power System Dynamics)

توسعه فرآیندها و بهترین رویه‌ها برای انجام مطالعات دینامیکی سیستم قدرت، به‌ویژه در مطالعات اتصال به شبکه. این حوزه همچنین شامل موارد زیر است:

  • توسعه ابزارهای پیشرفته؛
  • توسعه مدل‌ها و روش‌های تحلیلی جدید؛
  • ارزیابی اشکال سنتی و نوظهور عملکرد دینامیکی و گذرای سیستم قدرت؛
  • ارزیابی امنیت و پایداری سیستم؛
  • طراحی سیستم‌های کنترلی؛
  • مدل‌سازی تجهیزات موجود و جدید؛
  • ارزیابی و کنترل پایداری در زمان واقعی؛
  • مدل‌سازی شرایط گذرا و نامتقارن سیستم‌های قدرت؛
  • تحلیل راه‌اندازی سیاه (Black Start) با استفاده از منابع مبتنی بر مبدل.

کلیدواژه‌ها: حالت ماندگار (Steady-State)، دینامیک سیستم قدرت (Power System Dynamics)، مدل RMS، مدل EMT، PDT، پایداری ولتاژ، پایداری فرکانس، پایداری گذرا، پایداری زاویه روتور، پایداری رزونانسی، پایداری ناشی از مبدل، برهم‌کنش‌های کنترلی، پایداری سیگنال کوچک، نوسانات زیرسنکرون، نوسانات فوق‌سنکرون، اینرسی پایین، نرخ تغییر فرکانس (RoCoF)، مبدل‌های Grid-Following، مبدل‌های Grid-Forming، منابع مبتنی بر مبدل (IBR)، بارهای مبتنی بر مبدل (IBL)، ذخیره‌سازها، انرژی بادی و خورشیدی، سیستم‌های حفاظت ویژه (SPS)، قدرت/استحکام شبکه (System Strength)، واحدهای اندازه‌گیری فازور (PMU)، توسعه مدل، اعتبارسنجی مدل و تاب‌آوری سیستم قدرت (Power System Resilience).

 

٢- کیفیت توان (Power Quality)

این حوزه به تداوم تأمین برق در کل زنجیره سیستم قدرت و کیفیت شکل موج ولتاژ، شامل دامنه، فرکانس و تقارن، می‌پردازد. تحلیل‌ها شامل موارد زیر است:

  • ارزیابی انتشار اختلالات ناشی از تأسیسات مؤثر بر کیفیت توان، از جمله:
    • سیستم‌های HVDC؛
    • کنترل‌کننده‌های FACTS؛
    • منابع مبتنی بر اینورتر؛
    • بارهای مبتنی بر اینورتر؛
    • کوره‌های قوس الکتریکی؛
  • بررسی شبکه‌های شعاعی و مش‌بندی‌شده؛
  • روش‌های اندازه‌گیری و شبیه‌سازی؛
  • شناسایی شاخص‌های کیفیت توان؛
  • تکنیک‌های پایش و مانیتورینگ؛
  • بررسی مصونیت تجهیزات و تأسیسات حساس؛
  • تکنیک‌های کاهش و رفع اختلالات؛
  • و در نظر گرفتن یک رویکرد هماهنگ در تمامی سطوح ولتاژ.

کلیدواژه‌ها: کیفیت توان (Power Quality)، نوسان ولتاژ، افت ولتاژ (Voltage Dip)، فلیکر (Flicker)، عدم تعادل ولتاژ، تغییرات فرکانس، اعوجاج شکل‌موج، هارمونیک‌ها، زیرهارمونیک‌ها، بین‌هارمونیک‌ها، انتشار اختلالات (Emissions)، انطباق با الزامات کیفیت توان (PQ Compliance)، پایش کیفیت توان (PQ Monitoring) و کاهش/رفع مشکلات کیفیت توان (PQ Mitigation).

 

٣- سازگاری و تداخل الکترومغناطیسی (EMC/EMI)

این حوزه به اختلالات فرکانس بالا (HF) در زنجیره تأمین برق و همچنین تمامی اختلالات فرکانس بالا یا پایین (HF/LF) که از مسیرهایی غیر از شبکه برق به تجهیزات می‌رسند، می‌پردازد. مطالعات این حوزه شامل موارد زیر است:

  • روش‌های اندازه‌گیری و شبیه‌سازی؛
  • آسیب‌پذیری الکترومغناطیسی (EM Vulnerability)؛
  • مصونیت تجهیزات و تأسیسات حساس؛
  • سازگاری الکترومغناطیسی (EMC) در مجاورت سیستم‌های قدرت؛
  • بررسی آثار تداخل الکترومغناطیسی عمدی (Intentional EMI) بر سیستم قدرت؛
  • بررسی آثار پالس الکترومغناطیسی با منشأ ارتفاع بالا (HEMP – High-Altitude Electromagnetic Pulse) بر سیستم قدرت؛
  • شناخت پدیده‌های ژئومغناطیسی و آثار آنها بر سیستم قدرت.

همچنین، C4 از ارزیابی اثرات بهداشتی مرتبط با میدان‌های الکترومغناطیسی با فرکانس پایین (Low-Frequency EMF) از طریق انجام اندازه‌گیری‌ها، محاسبات، ارائه روش‌های کاهش اثرات و اقدامات مرتبط، حمایت خواهد کرد.

کلیدواژه‌ها: سازگاری الکترومغناطیسی (EMC)، تداخل الکترومغناطیسی (EMI)، پالس الکترومغناطیسی با منشأ ارتفاع بالا (HEMP)، اغتشاشات ژئومغناطیسی (GMD)، فرا-هارمونیک‌ها (Supra-harmonics)، تداخل تابشی (Radiated Interference)، تداخل هدایتی (Conducted Interference)، تداخل رادیویی (Radio Interference)، تداخل در ارتباطات (Communications Interference)، گذرای ضربه‌ای (Impulsive Transient)، گذرای نوسانی (Oscillatory Transient) و دیجیتالی‌سازی (Digitalization).

 

٤- صاعقه (Lightning)

تحلیل و مدل‌سازی ویژگی‌های صاعقه و نحوه تعامل صاعقه با سیستم‌های قدرت و تجهیزات الکتریکی، از جمله:

  • ارزیابی عملکرد سیستم‌های قدرت در برابر صاعقه؛
  • فناوری‌های تشخیص و آشکارسازی صاعقه؛
  • طراحی اقدامات حفاظتی در برابر آثار صاعقه؛
  • استانداردسازی اقدامات و راهکارهای حفاظتی در برابر صاعقه.

این فعالیت‌ها در طیف وسیعی از زیرساخت‌ها و تأسیسات، از جمله شبکه‌های انتقال و توزیع برق، نیروگاه‌ها، زیرساخت‌های حساس، سایت‌ها و تأسیسات صنعتی، سازه‌های مرتفع، مورد توجه قرار می‌گیرند.

کلیدواژه‌ها: برگشت جرقه/پس‌جهش عایقی (Back-Flashover)، تحلیل گذراهای الکترومغناطیسی (EMT Analysis)، روش تفاضل محدود در حوزه زمان (FDTD)، چگالی برخورد صاعقه به زمین (Ground Flash Density)، سیستم زمین و زمین‌کردن (Grounding)، اضافه‌ولتاژهای القایی (Induced Overvoltages)، صاعقه (Lightning)، ویژگی‌های صاعقه (Lightning Characteristics)، تحلیل داده‌های صاعقه (Lightning Data Analysis)، سامانه‌های تشخیص صاعقه (Lightning Detection Systems)، اضافه‌ولتاژهای ناشی از صاعقه (Lightning-Induced Overvoltages)، اندازه‌گیری صاعقه (Lightning Measurements)، پایش صاعقه (Lightning Monitoring)، عملکرد سیستم در برابر صاعقه (Lightning Performance)، حفاظت در برابر صاعقه (Lightning Protection)، سیم گارد/سیم محافظ (Shield Wire)، برق‌گیرها (Surge Arresters).

 

٥-  هماهنگی عایقی (Insulation Co-ordination)

توسعه و به‌کارگیری روش‌ها و ابزارهای هماهنگی عایقی و تحلیل گذراهای الکترومغناطیسی (EMT) در سیستم‌ها و تجهیزات قدرت. این تحلیل‌ها پدیده‌هایی از قبیل ناپایداری هارمونیکی (Harmonic Instability)، فرو‌رزونانس (Ferroresonance)، صاعقه، کلیدزنی، برقدار کردن ترانسفورماتورها، گذراهای ناشی از منابع مبتنی بر مبدل (IBR-Driven Transients) را دربرمی‌گیرند. هدف از این فعالیت‌ها، کمک به بهینه‌سازی هزینه و قابلیت اطمینان سیستم‌ها و تجهیزات قدرت است.

این حوزه همچنین شامل توسعه مدل‌های دقیق برای اجزای شبکه و تجهیزات است؛ به‌گونه‌ای که این مدل‌ها متناسب با پدیده مورد مطالعه باشند. همچنین، منابع و روش‌های نوین برای مدل‌سازی و تحلیل گذراهای فرکانس پایین (LF)، فرکانس بالا (HF) و فرکانس بسیار بالا (VHF) مورد توجه قرار می‌گیرند.

کلیدواژه‌ها: هماهنگی عایقی (Insulation Co-ordination)، سطح اساسی عایقی در برابر ضربه (BIL – Basic Insulation Level)، سطح اساسی عایقی در برابر ضربه کلیدزنی (BSL – Basic Switching Impulse Insulation Level)، نوسانات فرکانس پایین (Low Frequency Oscillation)، اضافه‌ولتاژ موقت (Temporary Overvoltage)، اضافه‌ولتاژهای موج‌پیشانی آهسته (Slow-Front Surges)، اضافه‌ولتاژهای موج‌پیشانی سریع (Fast-Front Surges)، اضافه‌ولتاژهای موج‌پیشانی بسیار سریع (Very-Fast-Front Surges)، ناپایداری هارمونیکی (Harmonic Instability)، فرو‌رزونانس (Ferroresonance)، تشدید (Resonance)، جریان هجومی (Inrush Current)، برقدار کردن کردن ترانسفورماتور (Transformer Energisation)، گذراهای الکترومغناطیسی (EMT – Electromagnetic Transients)، گذرای کلیدزنی (Switching Transient)، راه‌اندازی سیاه (Black Start).

 

 رئيس کميته:

 آقاي دکتر محمدرضا آقامحمدي(دانشگاه شهيد بهشتي)

m.r.aghamohammadi34@gmail.com

دبير کميته:

آقاي دکتر عابد باقري (موننکو ايران)

 Bagheri.abed@monencogroup.com

نماينده بين الملل:

 آقاي دکتر محمدرضا آقامحمدي(دانشگاه شهيد بهشتي)

m.r.aghamohammadi34@gmail.com