Katika mifumo ya usafirishaji wa umeme, volteji haitegemei tu nguvu amilifu inayozalishwa. Mtiririko wa nguvu tendaji unaotokana na laini, transfoma na hasa mizigo induktifu au kapasitifu unaweza kubadilisha sana volteji ya gridi. Mzigo unapoongezeka kwa haraka au athari ya ghafla inayovuruga inapotokea katika mfumo, ikiwa msaada wa nguvu tendaji hautolewi haraka vya kutosha, volteji ya basi inaweza kushuka; katika hali kali zaidi, kutotulia kwa volteji na kuporomoka kwa volteji vinaweza kutokea.

Kazi ya Haşim Koçakelçi na Yurdagül Benteşen Yakut inachunguza athari ya suluhisho linalotegemea elektroniki ya nguvu kwa tatizo hili, yaani Kompenseta Tuli Sanifu (STATCOM) kupitia mfumo halisi wa usafirishaji katika wilaya ya Kızıltepe, Mardin. Katika utafiti huu, STATCOM ya daraja la 2×12 MVAr, yaani jumla ya 24 MVAr na data husika za mfumo wa nguvu zilizotumika katika eneo hilo ndani ya mradi wa pamoja wa Taasisi ya Nishati ya Kituo cha Utafiti cha Marmara cha TÜBİTAK na Kurugenzi ya Mkoa wa 16 ya TEİAŞ zimejadiliwa.

Watafiti walichunguza rekodi za uwanjani za TR5, TR6 na STATCOM kati ya tarehe 1–30 Juni 2022; kisha wakaunda upya mfumo katika mazingira ya MATLAB/Simulink kwa kutegemea data halisi za uendeshaji. Katika usimulizi, iliripotiwa kuwa kushuka kwa ghafla kwa volteji kulipotokea, mwitikio wa nguvu tendaji wa STATCOM ulianza ndani ya takriban sekunde 0,01–0,02; hitilafu katika mojawapo ya awamu ilirejea takriban katika sekunde 0,07, na hitilafu ndefu zaidi katika awamu nyingine ikarejea takriban katika sekunde 0,155.

Kwa upande wa volteji rejea, katika onyesho jingine la usimulizi, baada ya thamani ya basi kushuka kutoka takriban kiwango cha 1,00 pu hadi 0,95 pu, STATCOM iliingia kazini na volteji ikapanda hadi takriban kiwango cha 0,99 pu. Matokeo yanaonyesha kuwa katika modeli na masharti ya uwanja yaliyochunguzwa, STATCOM hutoa msaada wa volteji kupitia ubadilishanaji wa haraka wa nguvu tendaji.

Kwa nini uthabiti wa volteji unahusiana na nguvu tendaji?

Katika mifumo ya mkondo badilifu, nguvu amilifu hasa huwakilisha uhamishaji wa nishati yenye manufaa, ilhali nguvu tendaji huzunguka mara kwa mara kati ya laini, transfoma na mizigo kwa ajili ya kuunda nyuga za umeme na sumaku. Hasa katika laini ndefu za usafirishaji na chini ya mzigo mzito wa induktifu, kuongezeka kwa mahitaji ya nguvu tendaji kunaweza kuvuta chini volteji za mabasi.

Mzigo unapobadilika katika gridi na msaada unaohitajika wa nguvu tendaji haupatikani haraka, kushuka kwa volteji huenda kusibaki kuwa tatizo la eneo dogo tu. Kadiri volteji inavyopungua, baadhi ya mizigo inaweza kuvuta mkondo zaidi, hasara za laini zinaweza kuongezeka na mahitaji ya nguvu tendaji yanaweza kukua, hivyo kuusukuma mfumo katika mkazo zaidi. Kwa sababu hiyo, katika mifumo ya kisasa ya usafirishaji, vyanzo vya nguvu tendaji vinavyoweza kurekebishwa haraka na kwa mfululizo ni muhimu.

STATCOM Hudhibiti Volteji Vipi?

STATCOM hupima volteji ya basi na kurekebisha volteji ya kutoka ya kibadilishaji kinachotegemea chanzo cha volteji kulingana na volteji ya gridi; katika hali inayofaa hutoa mkondo tendaji wa kapasitifu kwa gridi, na katika hali nyingine huvuta mkondo tendaji wa induktifu ili kujaribu kuweka ukubwa wa volteji karibu na thamani rejea.

Muundo msingi wa STATCOM

Katika kazi ya chanzo, STATCOM inaelezwa kupitia vipengele vinne vya msingi:

• Voltage Source Converter (VSC): Hubadilisha volteji ya upande wa DC kuwa volteji ya AC ya awamu tatu inayodhibitiwa.
• Transfoma ya kuunganisha: Hutoa muunganisho wa umeme na kiwango kinachofaa cha volteji kati ya STATCOM na gridi.
• Kitengo cha udhibiti: Hufuatilia kosa kati ya volteji ya basi na rejea, na huzalisha vigeu vya udhibiti vya kibadilishaji.
• Chanzo cha nishati ya DC / basi la DC: Huunda kiwango cha volteji ya DC kinachohitajika kwa kibadilishaji.

Uendeshaji kapasitifu na induktifu

Katika sehemu ya kanuni ya kazi ya chanzo inaelezwa kuwa wakati ukubwa wa volteji ya kutoka ya kibadilishaji ni mkubwa kuliko volteji ya gridi, mkondo hutiririka kutoka STATCOM kwenda kwenye mfumo wa AC na kifaa hutoa msaada wa nguvu tendaji ya kapasitifu; na wakati volteji ya kutoka ni ndogo zaidi, mkondo tendaji hutiririka kutoka gridi kwenda STATCOM na kifaa huingia katika eneo la uendeshaji induktifu.

Wakati kutoka kwa kibadilishaji na volteji ya gridi ni sawa na hakuna tofauti ya awamu, katika hali bora ubadilishanaji wa jumla wa nguvu tendaji hukaribia sifuri.

Katika orodha ya vipengele kwenye ukurasa wa 5 wa chanzo, mielekeo hii ya “kuzalisha/kutumia” pia imeandikwa kwa kauli zilizo kinyume. Kwa hiyo, orodha hiyo ya vipengele kuhusu makubaliano ya alama haiendani kikamilifu na maelezo ya kanuni ya kazi kwenye ukurasa wa 3 wa makala hiyo hiyo. Katika maandishi ya Verianla, ukinzani huu haujafichwa.

Kwa nini ni haraka kuliko benki ya kawaida ya kapasiteta?

Faida kuu ya STATCOM ni kwamba badala ya kuingiza hatua kwa hatua makundi ya kapasiteta au reakta yanayowashwa kwa mitambo, inaweza kufanya udhibiti endelevu na wa haraka sana kupitia elektroniki ya nguvu ya semikondakta. Chanzo kinachukulia uwezo wa kifaa kuzalisha na kutumia nguvu tendaji katika kipimo cha milisekunde kuwa faida muhimu katika mabadiliko ya ghafla ya mzigo na masharti ya hitilafu.

Makala pia inasisitiza kuwa katika volteji za chini za gridi, STATCOM inaweza kudumisha msaada mkubwa zaidi wa mkondo ikilinganishwa na TCSVC. Kulingana na maelezo ya chanzo, uwezo wa nguvu tendaji wa TCSVC hupungua haraka zaidi kwa mraba wa volteji katika volteji ya chini, ilhali kutoka kwa STATCOM hupungua kwa uhusiano ulio karibu zaidi na mstari kwa sababu ya kikomo cha mkondo.

Kidhibiti cha PI hufanya nini?

Katika mfumo wa udhibiti, tofauti kati ya volteji iliyopimwa na volteji lengwa huunda ishara ya kosa. Kidhibiti cha PI hutumia vipengele vya uwiano na jumlishi vya kosa hili ili kuzalisha ishara mpya ya udhibiti kwa VSC.

Chanzo kinaeleza kuwa kuchagua vibaya faida za uwiano na jumlishi kunaweza kuufanya mfumo uwe polepole au usiotulia; na kwamba utendaji unaweza kutathminiwa kwa vigezo vya kosa vya kikoa cha wakati kama IAE, ISE, ITAE na ITSE.

Mfumo Halisi wa Nguvu wa Kızıltepe Ulichunguzwaje?

Watafiti walitumia data za uwanjani za Kızıltepe zilizopatikana kutoka Kurugenzi ya Mkoa wa 16 ya TEİAŞ, wakaiga upya katika MATLAB/Simulink transfoma za TR5 na TR6, feeders katika eneo hilo, mzigo wa jumla wa takriban 60 MW na STATCOM ya 2×12 MVAr; kisha wakalinganisha tabia ya nguvu tendaji na volteji ya modeli na rekodi za uwanjani.

Miundombinu ya uwanja

Chanzo kinaeleza kuwa eneo hilo hulishwa na vituo viwili vikuu vya transfoma vinavyoitwa TR5 na TR6. Transfoma zinafafanuliwa katika daraja la volteji la 380/33,6 kV na daraja la 125 MVA.

Kulingana na data za uwanjani, mzigo wa wastani wa transfoma kuu mbili ni takriban 30 MW kila moja; kwa hiyo utafiti umetumia kwa usimulizi takriban mzigo wa jumla wa 60 MW.

Wakati modeli ikiandaliwa, inaelezwa kuwa urefu halisi wa laini 12 za feeder katika eneo hilo ulichukuliwa kutoka TEİAŞ na kuingizwa kwenye modeli ya Simulink.

Rekodi za uwanjani za Juni 2022

Utafiti umechunguza data halisi za uendeshaji za kipindi cha 1 Juni–30 Juni 2022. Kulingana na masafa yaliyotolewa na chanzo, volteji za awamu tatu za TR5 zilibadilika takriban kati ya 18–20,5 kV; katika TR6 awamu A na B zilibadilika takriban kati ya 18,2–20 kV, na awamu C kati ya takriban 18–19,8 kV.

Katika factor za nguvu za TR5 na TR6 kunaonekana mitikisiko dhahiri kwa kipindi chote cha mwezi. Chanzo kinaripoti thamani takriban kati ya −0,817 na +0,946 kwa TR5, na kati ya −0,851 na +0,978 kwa TR6.

Volteji za awamu tatu za STATCOM pia ziliripotiwa katika kipindi hicho hicho kuwa takriban katika masafa ya 18–20,5 kV. Uchunguzi huu unaonyesha kuwa vipimo vya STATCOM hubadilika pamoja na tabia ya volteji ya basi na transfoma husika.

Kwa nini kuna tatizo la vitengo katika chanzo?

Katika maelezo ya grafu za nguvu kuna hoja muhimu ya kiufundi ya kuzingatia. Kwa mfano, nguvu amilifu kwa TR5 na TR6 inaelezwa kuwa takriban 10–70 MW, huku nguvu ionekanayo ikiandikwa “10–70 kVA” na nguvu tendaji “−10 hadi +10 kVAr”. Wakati mihimili ya grafu inaposomwa pamoja na thamani za maelfu na daraja la MVAr la kifaa, vitengo hivi vya maandishi vinaonekana kutiliwa shaka kwa upande wa kipimo.

Vivyo hivyo, kwa STATCOM ya daraja la 24 MVAr, maandishi yanatumia usemi wa nguvu tendaji ya takriban “−4 kVAr”. Bila faili ghafi ya data ya TEİAŞ au maelezo ya waandishi, kurekebisha kimyakimya thamani hizi kuwa “−4 MVAr” hakutakuwa sahihi kisayansi. Kwa hiyo hapa ukinzani wa vitengo unaonyeshwa wazi kama ulivyoandikwa katika chanzo, na kipimo halisi hakitafsiriwi upya.

Mbinu na Matokeo ya Utafiti

Modeli ya MATLAB/Simulink

Kielelezo 16 kwenye ukurasa wa 11 wa chanzo kinaonyesha modeli ya Simulink iliyotokana na mfumo halisi. Katika modeli hiyo kuna transfoma kuu mbili, laini 12 za usambazaji, mzigo wa takriban 60 MW na vipengele viwili vya STATCOM vya 12 MVAr kila kimoja.

Lengo la usimulizi si tu kuzalisha hali ya uendeshaji wa kawaida, bali pia kuchunguza kasi ya mwitikio wa kidinamik wa STATCOM kwa kuvuruga volteji za awamu.

STATCOM Iliitikia kwa Haraka Kiasi Gani Katika Usimulizi?

Katika usimulizi wa chanzo, baada ya kushuka kwa volteji kugunduliwa takriban katika sekunde 0,01, uingiliaji wa nguvu tendaji ulianza katika masafa ya sekunde 0,01–0,02; hitilafu katika awamu C iliondolewa takriban katika sekunde 0,07, na hitilafu ndefu zaidi ya volteji katika awamu A ikaondolewa takriban katika sekunde 0,155.

Tabia ya volteji za awamu

Katika Kielelezo 17 cha chanzo, awamu A imeonyeshwa kwa rangi nyekundu, awamu B kwa samawati iliyokolea na awamu C kwa kijani iliyokolea. Awamu B ilionyesha tabia tulivu zaidi, huku kuporomoka dhahiri kwa volteji kukiundwa katika awamu A na C.

Baada ya STATCOM kugundua kushuka kwa volteji, ilibadilisha haraka kutoka kwake kwa nguvu tendaji. Chanzo kinaripoti katika Kielelezo 18 kwamba uingiliaji ulianza katika kiwango cha takriban sehemu ya mia ya sekunde.

Ulinganisho wa data za uwanjani na modeli

Waandishi katika Kielelezo 20 wanalinganisha data ya uwanjani ya STATCOM na tabia ya nguvu tendaji iliyopatikana kutoka Simulink, na wanasema kuwa viwango vinavyofanana vilipatikana. Ulinganisho huu hutumiwa kama uthibitishaji wa msingi kwamba modeli inawakilisha kwa kiasi fulani tabia ya mfumo halisi.

Hata hivyo, makala haitoi metriki ya kina ya kosa, RMSE, muda wa kujiamini au jaribio la upatanifu wa takwimu. Kwa hiyo, badala ya kusema “modeli imethibitishwa kikamilifu”, tabia za nguvu tendaji na volteji zilizochunguzwa zinaonyesha upatanifu wa ubora na takriban wa kiasi na data za uwanjani ni usemi salama zaidi.

Matokeo yanayoungwa mkono na utafiti

• STATCOM inaweza kusaidia haraka volteji ya basi katika mfumo wa nguvu uliopitiwa kupitia ubadilishanaji wa nguvu tendaji.
• Katika usimulizi, mwitikio kwa kushuka kwa volteji ulianza katika kiwango cha takriban sekunde 0,01–0,02.
• Hitilafu za awamu zilizochunguzwa ziliondolewa ndani ya takriban sekunde 0,07–0,155.
• Volteji ya basi iliyoshushwa hadi takriban 0,95 pu ilikaribia kiwango cha takriban 0,99 pu baada ya uingiliaji wa STATCOM.
• Modeli ya Simulink iliyojengwa kwa kutumia data halisi za TEİAŞ ilitoa matokeo yanayofanana na tabia msingi ya volteji na nguvu tendaji ya mfumo wa uwanjani.
• Ukompensishaji wa haraka wa nguvu tendaji huchangia uthabiti wa volteji katika mabadiliko ya ghafla ya mzigo.

Matokeo ambayo utafiti hauyathibitishi

• Utafiti hauonyeshi kuwa utendaji huo huo unahakikishwa kwa mfumo mzima wa usafirishaji wa umeme wa Uturuki.
• Hakujafanywa ulinganisho wa majaribio uliodhibitiwa kwa nguvu tofauti za STATCOM, vidhibiti tofauti au vifaa mbadala vya FACTS.
• Haijaonyeshwa kuwa modeli inawakilisha kikamilifu harmoniki zote, hasara za kuwasha/kuzima, mifumo ya ulinzi na hitilafu zote zinazowezekana za gridi.
• Hakutolewi asilimia ya jumla ya maboresho ya uthabiti wa volteji au muda wa kujiamini wa takwimu.
• Baadhi ya vitengo vya nguvu amilifu/ionekanayo/tendaji na kauli kuhusu mwelekeo wa nguvu tendaji ndani ya maandishi havilingani; haya hayawezi kuthibitishwa bila data ghafi.
• Utafiti hauonyeshi kuwa STATCOM hugundua moja kwa moja wizi wa umeme.

Kwa nini dai la wizi wa umeme linapaswa kutathminiwa tofauti?

Katika sehemu ya hitimisho ya makala, waandishi wanapendekeza kuwa kuchunguza maeneo ya volteji isiyo ya kawaida yanayotambuliwa na STATCOM kunaweza kusaidia kufichua matumizi haramu ya umeme yanayosababishwa na binadamu.

Lakini katika utafiti hakuna seti ya data yenye lebo kuhusu wizi wa umeme, algoritimu ya uainishaji, jaribio la uwanjani, uchanganuzi wa tahadhari za uongo au kipimo cha usahihi. Kwa hiyo usemi huo si ugunduzi uliothibitishwa wa utafiti, bali ni pendekezo la matumizi linaloweza kutathminiwa siku zijazo.

Dokezo la Chanzo na Mbinu

Kichwa asili:Effects of STATCOM device on power systems / Athari za kifaa cha STATCOM kwenye mifumo ya nguvu.

Waandishi: Haşim Koçakelçi na Yurdagül Benteşen Yakut.

Taasisi: Chuo Kikuu cha Dicle, Kitivo cha Uhandisi, Uhandisi wa Umeme na Elektroniki, Diyarbakır, Uturuki.

Jarida: Jarida la Sayansi za Uhandisi la Chuo Kikuu cha Pamukkale / Pamukkale University Journal of Engineering Sciences.

Aina ya uchapishaji: Makala ya utafiti iliyopitiwa na rika.

Hali ya sasa ya uchapishaji: Advanced Online Publication, 6 Januari 2026.

DOI: 10.65206/pajes.91126.

Uwasilishaji / marekebisho / kukubaliwa: 11 Julai 2025 / 16 Novemba 2025 / 1 Desemba 2025.

Chanzo cha data: Kurugenzi ya Mkoa wa 16 ya TEİAŞ, eneo la Kızıltepe; kipindi cha 1–30 Juni 2022 kinatumika katika grafu za uwanja. Katika sehemu ya shukrani ya chanzo, TEİAŞ inashukuriwa kwa ruhusa ya matumizi ya data.

Mfumo: Katika chanzo, mfumo wa nishati wa Kızıltepe wa daraja la 400 kV, transfoma kuu za kulisha TR5 na TR6 na usakinishaji wa STATCOM ya 2×12 MVAr vinachunguzwa.

Mbinu: Kuchunguza data halisi za uendeshaji wa uwanjani na uundaji modeli wa mfumo wa nguvu wa MATLAB/Simulink kulingana na data hizi.

Kamati ya maadili: Waandishi wanasema kuwa idhini ya kamati ya maadili haihitajiki.

Mgongano wa maslahi: Waandishi wanasema kuwa hawana mgongano wa maslahi na watu au taasisi.

Michango ya waandishi: Kulingana na chanzo, mwandishi wa pili alichangia wazo, usanifu na mapitio ya fasihi; mwandishi wa kwanza alichangia tathmini ya matokeo, upatikanaji wa nyenzo zilizotumika, uchunguzi wa matokeo na udhibiti wa maudhui.

Dokezo la uthabiti wa chanzo: Katika makala, baadhi ya vitengo vya nguvu amilifu/ionekanayo/tendaji vinaonekana kuandikwa kama kVA au kVAr kwa namna isiyolingana na vipimo vya kifaa na gridi. Pia sehemu mbili za maandishi kuhusu mwelekeo wa kuzalisha/kutumia nguvu tendaji wa STATCOM zinapingana. Katika maandishi haya ya Verianla, maeneo yasiyo wazi hayajatafsiriwa upya bila data ghafi au uthibitisho wa waandishi.

Leseni: Ingawa ukurasa wa sera ya sasa ya jarida unaonyesha CC BY-NC 4.0, katika sehemu ya chini ya ukurasa wa Kituruki wa DergiPark wa makala inaonekana CC BY-NC-SA 4.0. Kwa matumizi ya upya, tofauti hii ya metadata inapaswa kuzingatiwa na michoro asilia iliyochorwa upya inapaswa kupendelewa badala ya kutumia vielelezo vya chanzo.

Verianla Live: Inafaa. Senario yenye nguvu zaidi ya Live Figure ni kuonyesha kwenye mhimili wa wakati kushuka kwa volteji kutoka 1,00 pu hadi takriban 0,95 pu, kuanza kwa mwitikio wa nguvu tendaji wa STATCOM na volteji kukaribia tena takriban 0,99 pu. Uhuishaji wa kiasi unapaswa kuandaliwa tu pale nukta ghafi za data za MATLAB au TEİAŞ zitakapopatikana.