از دهه شصت قرن بیستم به بعد نوسانات الکترومکانیکی فرکانس پایین وقتی که سیستم های قدرت بزرگ توسط خطوط اتصالی نسبتا ضعیف به هم متصل شده اند، بیشترمشاهده شده است. این نوسانات ممکن است توسط سیستم تحمل شوند و یا ممکن است رشد کنند و اگر هیچگونه میراشدگی مناسب انجام نشود منجر به جدایی سیستم خواهد شد. سیستم های قدرت الکتریکی سیستم های بسیار پیچیده ای هستند که شامل المان های متغیر با زمان و غیر خطی هستند. بنابراین پارامترهای کنترلر ممکن است برای شرایط عملکرد متفاوت یا نقاط کار گوناگون کاملا بهینه نباشد .پیشرفتهای اخیر در الکترونیک قدرت به استفاده از ادوات FACTS^[1] در سیستم های قدرت منجر شده است. این تجهیزات قادر به کنترل سریع شبکه در شرایط مختلف بوده و این خصوصیت امکان استفاده از آنها برای بهبود پایداری سیستم قدرت را ممکن می سازد.
^[2]SSSC یکی از ادوات FACTS است که به طور سری نصب می شود و خروجی آن رد و بدل کردن جریانهای خازنی و سلفی به منطور حفظ و کنترل متغییرهای معینی از سیستم های قدرت مانند ولتاژ باس SSSC تنظیم شده است.
     نقش و سهم سیستم های حفاظتی در جلوگیری از بروزخسارات سنگین و تداوم سرویس درشبکه های انتقال و توزیع انرژی الکتریکی برای تمامی مهندسان برق آشکار است . با استفاده از سیستمهای حفاظتی کارا و با صرف هزینه های اندک می توان از بروز حوادثی که ضایعات جبران ناپذیری به همراه دارندجلوگیری نمود. به این ترتیب ارائه راهکارهای جدید در توسعه طرح های حفاظتی برای خطوط انتقال جبران شده، از موارد مطرح در مطالعات اخیر می باشد. در این میان بیشتر مطالعات برای تاثیرجبرانسازها برروی حفاظت دیستانس صورت گرفته است و حفاظت دیفرانسیل خط انتقال بسیار کمتر مورد توجه بوده است.در حالیکه حفاطت دیستانس با مقایسه کمیات الکتریکی دو سر خط انتقال، حفاظتی واحد با قابلیت اطمینان و انتخابگری فوق العاده تشکیل می دهد.

1-2-بیان مسأله

     صنعت برق در دنیا به سرعت در حال تغییر و تحول است که عواملی چون بازار، کمبود منابع طبیعی و تقاضای رو به رشد الکتریسیته موارد مهمی در ایجاد این تغییرات پیش بینی نشده است. با وجود نیاز رو به رشد، خیلی از برنامه های توسعه، توسط فشارهای ناشی از گروه های حامی مسائل زیست محیطی در رابطه با عدم مجوز ساخت خطوط جدید و نیروگاه ها محدود شده، بنابر این جهت حداکثر کردن ظرفیت انتقال خطوط موجود به همراه بالا بردن پایداری و قابلیت اطمینان سیستم های قدرت، استفاده از ادوات الکترونیک قدرت اجتناب ناپذیر است.
برای حفاظت خطوط انتقال بیشتر از حفاظت دیستانس استفاده می شود. این رله برای تشخیص خطا از سیگنال های ولتاژ و جریان خط انتقال نمونه برداری می کند. از طرفی با افزایش بار مصرف در شبکه قدرت، استفاده از ادوات FACTS در خطوط انتقال روز به روز افزایش می یابد. این ادوات با تغییر سیگنال های ولتاژ و جریان خط انتقال، باعث افزایش توان انتقالی خطوط انتقال می شوند. ولی با توجه به اینکه سیگنال های ولتاژ و جریان را تغییر می دهند، لذا در عملکرد رله هایی که با این سیگنال ها کار می کنند، تأثیر می گذارند. بنابراین نیاز است که در حفاظت سیستم های قدرتی که دارای ادوات FACTS می باشند بازنگری شود. در این پروژه به بررسی تأثیر SSSC در حفاظت دیستانس خط انتقال پرداخته می شود. در این پروژه در مرحله اول با بدست آوردن مدل ریاضی مربوط به SSSC و ترکیب آن با معادله امپدانس مربوط به رله دیستانس، تأثیر آن در امپدانس محاسبه شده توسط رله دیستانس دیجیتال به صورت تحلیلی بدست آورده می شود. در مرحله بعد SSSC و رله دیستانس دیجیتال، در محیط نرم افزار مربوطه مدلسازی می شوند. و در نهایت با قرار دادن رله دیستانس و SSSC مدل شده در یک سیستم قدرت نمونه، تأثیر آن در رله دیستانس نشان داده می شود که در آخر باید بین نتایج شبیه سازی های صورت گرفته و روابط تحلیلی بدست آمده، هماهنگی باشد.

1-3-اهمیت و ضرورت انجام تحقیق

 
     بازنگری در سیستم های شامل ادوات فکتس، دینامیک های جدیدی در سیستم قدرت نشان می­دهد که باید توسط مهندسین حفاظت مورد آنالیز قرار بگیرد که به طور جمع بندی شده شامل موارد زیر می باشند :
الف) تغییرات سریع در پارامترهای سیستم از قبیل امپدانس خط ، زاویه قدرت و جریان های خط .
ب) حالت­های گذرای ایجاد شده توسط عملکرد کنترل ها
ج) هارمونیک­های تزریق شده به سیستم قدرت AC
بخاطر چنین ملاحظات نیازمندی­های رله­های حفاظتی به طور آشکار تا زمانیکه یک استراتژی خاص برای ادوات فکتس در سیستم­های قدرت مدلسازی و آنالیز نشود، نمی­توانند تعریف شوند. بعضی از این نیازمندی­های حفاظتی بصورت زیر می باشند :

• نیاز به مشخصات رله تطبیق یافته برای سیستمی که شکل بندی و پارامترهایش تغییرات سریع دارند.
• یک اطمینان خاطر که یک تطبیق بین رله های مختلف با مشخصات مختلف سیستم های قدرت و روش­های کنترل ادوات فکتس بوجود آید .
• تعیین کردن زمان عمل و مشخصات تریپ برای رله های حفاظتی.

رله دیستانس بطور گسترده برای حفاظت خطوط انتقال استفاده می­شود که بر اساس محاسبه امپدانس خط از محل نصب رله تا محل خطا توسط اندازه­گیرهای رله می­باشد و چنانچه اشاره شد ادوات  FACTS دارای امپدانس متغیر می­باشند و از آنجایی­که برای خطاهای متفاوت رفتار متفاوتی از خود نشان می­دهند بنابراین با حضور خود در حلقه خطا در امپدانس محاسبه شده توسط رله نیز تأثیر خواهند گذاشت. لذا ضروری می باشد که حفاظت دیستانس با حضور ادوات FACTS بازنگری شود تا از عملکرد اشتباه آن جلوگیری شود.

1-4-ادوات FACTS

 
     سیستم­های انتقال جریان متناوب، با ترکیب کنترل کننده­های مبتنی بر الکترونیک قدرت و کنترل کننده های استاتیکی دیگر برای افزایش قابلیت کنترل و افزایش قابلیت انتقال توان، سیستم های انعطاف پذیر انتقال AC یا FACTS نامیده می­شوند. فن­آوری FACTS، فرصت­های جدیدی را برای کنترل توان و افزایش ظرفیت قابل بهره برداری خطوط موجود و همچنین خطوط جدید و ارتقاء یافته، فراهم می کند. این فرصت ها از قابلیت کنترل کننده­های FACTS در کنترل پارامترهایی ناشی می شود که در ارتباط با یکدیگر عملکرد سیستم انتقال را هدایت می کنند؛ پارامترهایی از قبیل امپدانس سری، امپدانس موازی، جریان، ولتاژ، زاویه فاز و میرا شدن نواسانات در فرکانس های مختلف زیر فرکانس نامی سیستم.