يعتبر ارتفاع نسبة اعطال الشبكة الكهربائية مؤشر غير جيد تنمويًا لاي بلد بالعالم، فالطاقة الكهربائية أساس اقتصادي وصحي ومجتمعي وامني لا يمكن التقليل من تأثيره ولذا تسعى كثير من الدول لمزيد من الاهتمام بهذه الصناعة الأساسية، وبالرغم من توفر جميع الامكانيات من قدرات توليد كافية وانظمة شبكات نقل وتوزيع متطورة وعالية الاداء الا ان هذه الإمكانيات غير ضامنة لعدم حدوث أعطال الشبكة الكهربائية وفي اكثر دول ألعالم تطورًا، ويكمن التحدي لهذه المشاكل في تحليل التسلسل المعقد للأحداث (SOE) للنظام الكهربائي.
فقد اصبح القدرة على التنبؤ بالأعطال أحد أهم موضوعات البحث في أنظمة الطاقة، حيث لا تعالج الطرق الحالية التنبؤ بالفشل المتتالي بشكل منهجي وشامل مثل هيكل الشبكة (Topology) والعلاقة بين احداث الفشل المتتالية ( Consecutive Failures ) وأوجه عدم اليقين ( Uncertainty).
وتصنف اعطال الشبكة لحالتين:
فالاولى: ترتبط بضعف قدرات إنتاج الكهرباء وعدم قدرتها على تلبية الطلب، او أسباب مرتبطة بالكوارث الطبيعية كالفيضانات والحرائق، وهذه غير مستهدفة بالتحليل.
والمجموعة الثانية مرتبطة بالفشل بإدارة النظام والتنبؤ بتسلسل احداثه وتصنف الى:
– فشل ادارة انظمة الحماية كخطاء في معايرة نظام حماية ليتوافق مع جميع أنماط التشغيل مما يقود لسلسلة متعاقبة من الاعطال.
– فشل تطبيق الاجراءات التصحيحية وبروتوكولات تشغيل النظام او عدم وضوحها مما يقود لفترة زمنية اطول في التصحيح restoration
– فشل في انشاء وإدارة انظمة شبكات الكهرباء الصغيرة (Micro-Grid) وارتباطها بشبكة الكهرباء الرئيسية (Macro-Grid) وهذا يقود لانهيار كامل للشبكة يمكن تجنبها بوضع حدود تشغيلية (Islanding)
بعيدًا عن التحليل النمطي لأعطال الشبكة والتي تتم بتجميع البيانات وتحليلها ألا أنها تتم بعد الحدث وكردة فعل له، ولذا يقترح بعض المتخصصون بتحليل النظام الكهربائي بتطبيق سلسلة ماركوف (Markov chain ) وهو مفهوم تم تطويره ضمن نظرية الاحتمالات والإحصاءات التي تؤسس اعتماد موثوق بين حدث وسابقه،وفائدته هو تحليل سلوك العمليات العشوائية.
وتتضمن منهجية التحليل:
تحليل نقاط الضعف بالنظام وتحديد النقاط الحرجة بمكونات النظام والتى تكون الشرارة (Trigger) التى تعصف ببقية المكونات السليمة، وذلك ببناء رسم شبكي تصف العلاقات وتسلسل الأحداث المحتملة بين المكونات وبيانات الأعطال السابقة وترميز خصائصها وبالتالي تعطي تصور كامل للنظام (Visualization ) ويمكن اختصارها كالتالي:
– بناء رسم شبكي يحدد العلاقات بين المكونات وعواقب تأثير ارتباطها بانماط تشغيلية مختلفة
– يمكن من الرسم الشبكي تقدير عدد تكرار الاعطال بالنظام وما يرتبط بها من حالات عدم اليقين التام (Uncertainty ) وهي تمثل معدلات الفشل على بدء الحدث والاحتمالات المشروطة لانتشار الحدث.
– صياغة نظام يعمل على تنفيذ العديد من الآليات لتطبيق سلسلة من الأحداث وتقييم تفاعلاتها في ضعف النظام وتقييم احتمالات ضعف نظام الحماية وضعف تطبيق بروتوكلات التشغيل والتحكم وقوة حدود Micro-Grid لمنع انتشار تأثير الاحداث.
هناك بعض التطبيقات لتحليل النظام الكهربائي يتم استخدامها مثل IEEE 39-BUS System او غيرها من الاصدارات المشابهة والتي تساهم في عمليات تحليل العلاقة المتبادلة بين هيكل مكونات النظام وعمليات التشغيل وأيضًا توفر بعض أنظمة SCADA/EMS تطبيقات للمحاكاة بالاستناد على بيانات النظام الكهربائي.
