تحلیل جامع هماهنگی دیزل ژنراتور و UPS در شبکه برق اضطراری مترو و بررسی رفتار آن ها در زمان انتقال بار

تداوم تامین انرژی الکتریکی برای سامانه های حساس مترو از اهمیت بسیار بالایی برخوردار است، زیرا قطع یا اختلال در تغذیه تجهیزات مخابراتی، سیگنالینگ، کنترل، دیتاسنتر و سایر سامانه های حیاتی می تواند مستقیما بر قابلیت بهره برداری و ایمنی شبکه تاثیر بگذارد. به همین دلیل در شبکه برق اضطراری ایستگاه های مترو معمولا از ترکیبی از دیزل ژنراتور و سامانه های UPS استفاده می شود. در این ساختار، دیزل ژنراتور وظیفه تامین انرژی بلندمدت در زمان قطع شبکه اصلی را بر عهده داشته و UPS وظیفه ایجاد تغذیه بدون وقفه برای بارهای حساس و همچنین ایجاد فرصت زمانی مناسب برای راه اندازی و تثبیت ژنراتور را بر عهده دارد.اگرچه عملکرد مستقل هر یک از این تجهیزات به خوبی شناخته شده است، اما عملکرد واقعی آن ها در یک شبکه مشترک به میزان هماهنگی میان ژنراتور، UPS، تابلو برق اضطراری، سیستم انتقال خودکار و بارهای متصل وابسته است. در زمان قطع شبکه اصلی، ابتدا UPS باید انرژی بار حساس را بدون ایجاد وقفه حفظ کند، سپس دیزل ژنراتور راه اندازی شده، ولتاژ و فرکانس آن به محدوده مجاز برسد و در نهایت سیستم ATS یا کنترل انتقال بار، منبع تغذیه را از شبکه اصلی به ژنراتور منتقل کند. در این فرآیند، تغییر ناگهانی بار، جریان هجومی تجهیزات، رفتار رکتیفایر UPS، افزایش یا کاهش بار و تغییرات فرکانس می تواند باعث ایجاد ناپایداری موقت در شبکه اضطراری شود.از طرف دیگر، UPSهای آنلاین به دلیل ساختار الکترونیک قدرت خود می توانند در زمان اتصال به ژنراتور رفتار متفاوتی نسبت به شبکه سراسری داشته باشند. قدرت اتصال کوتاه پایین تر ژنراتور، تغییرات فرکانس، امپدانس آلترناتور، هارمونیک های جریان و نحوه کنترل رکتیفایر UPS می تواند باعث افزایش اعوجاج ولتاژ یا نوسانات جریان شود. در صورت عدم هماهنگی صحیح، حتی ممکن است ژنراتور از نظر ظرفیت توان ظاهری مناسب باشد، اما به دلیل رفتار دینامیکی بار و مشخصات UPS، عملکرد مطلوبی ارائه ندهد. در این مقاله، هماهنگی میان دیزل ژنراتور و UPS در شبکه برق اضطراری مترو بررسی شده و مراحل مختلف انتقال بار از شبکه اصلی به ژنراتور مورد تحلیل قرار می گیرد. همچنین رفتار UPS در زمان قطع شبکه، راه اندازی ژنراتور، انتقال بار، تثبیت منبع اضطراری و بازگشت به شبکه اصلی بررسی شده و عوامل موثر بر پایداری سیستم مورد توجه قرار می گیرند. در ادامه، یک مدل مطالعاتی MATLAB/Simulink برای بررسی رفتار دینامیکی سیستم ارائه شده و سناریوهای مختلف انتقال بار مورد مقایسه قرار می گیرند. در نهایت، راهکارهای عملی برای تنظیم صحیح پارامترهای UPS، ATS و دیزل ژنراتور و افزایش قابلیت اطمینان شبکه اضطراری پیشنهاد می شود.

کلیدواژه ها:

دیزل ژنراتور اضطراری ، مترو ، ATS ، UPS.