تماس و مشورت با مدرس دوره : 09120821418

چکیده

امروزه سیستم‌های قدرت با توجه به افزایش روزافزون مصرف انرژی الکتریکی در حاشیه پایداری کمتری نسبت به گذشته کار می‌کنند افزایش وقوع خاموشی‌های گسترده در سالهای اخیر در نقاط مختلف دنیا مبین این نکته می‌باشد استفاده از ادوات FACTS نقش مهمی در بهبود پایداری در سیستم‌های قدرت دارد یکی از ادوات FACTS کارآمد برای کنترل مجزای توان اکتیو و راکتیو خطوط، UPFC است که باعث بهبود پایداری در سیستم قدرت می‌گردد در این پایان نامه ابتدا یک روش جایابی بهینه UPFC با استفاده از الگوریتم PSO تطبیقی (APSO) در شبکه انتقال اصفهان- خوزستان جهت بهبود پایداری استاتیکی و گذرا ارائه شده است برای انجام این کار ابتدا اثر UPFC در معادلات پخش بار لحاظ شده است در روند جایابی UPFC از قیود ولتاژ سیستم، بارگذاری و تراکم خطوط، تلفات کل سیستم و هزینه اقتصادی نصب و بهره برداری UPFC در تشکیل تابع هدف بهینه سازی استفاده شده است در ادامه برای انجام شبیه سازی، سیستم کنترلی UPFC به همراه سیگنال کنترل تکمیلی آن به شکل دقیق مدلسازی شده است سپس با مدلسازی دقیق کلیه المانهای شبکه از جمله سیستم‌های کنترل بار و فرکانس و ولتاژ کلیه ژنراتورهای موجود در شبکه اصفهان خوزستان، این شبکه با استفاده از نرم‌افزار DIgSILENT شبیه‌سازی شده است نتایج شبیه‌سازی نشان دهنده تاثیر قابل توجه روش پیشنهادی در بهبود پایداری استاتیکی و گذرا در سیستم تحت مطالعه دارد


فصل اول پایداري و اهمیت آن در سیستم هاي قدرت

یکی از مهمترین ویژگی هاي هر سیستم قدرت پایداري آن است. با توسعه و تکامل سیستم هاي قدرت به هم پیوسته، مطالعات پایداري سیستم اهمیت بیشتري یافته است. از طرفی ویژگی هاي سیستم هاي قدرت فعلـی باعـثپیچیده شدن مسائل پایداري و ایجاد مودهاي ناپایداري جدید شده و از طرف دیگر پیشرفت تئـوري سیسـتم هـايدینامیکی و کنترل، توسعه ابزارها و روش هاي محاسباتی قوي و نیز پیشـرفت سیسـتم هـاي کنترلـی و طـرح هـايحفاظتی، امکان شناخت دقیق جوانب مختلف مسئله پایداري و تحلیل و تقویت آن را فراهم نموده است.

در این فصل به منظور تفکیک مسائل پایداري و رسیدن بـه فهـم و درك صـحیحی از آن هـا، برخـی از تعـاریفصحیح و دقیق استاندارد شده در حوزه پایداري سیستم هاي قدرت بیان می شود.

1- 1- تعاریف در حوزة پایداري سیستم قدرت

اولین اصطلاحی که تعریف دقیق و صحیح آن ارائه می گردد ،» سیستم قدرت« است. در واقع ابتدا باید مشخص شود که منظور از این عبارت چیست تا پس از آن تعاریف پایداري در ارتباط با این سیستم ارائه گردد.

سیستم قدرت: شبکه اي است متشکل از یک یا چند واحد تولید الکتریکی، بار و یا خطوط انتقال توان همراه باتجهیزات متناظر که داراي ارتباط الکتریکی یا مکانیکی یا شبکه می باشند.

در ادامه به تعریف عملکرد سنکرون در سیستم هاي قدرت می پردازیم:

عملکرد سنکرون یک ماشین: یک ماشین، با یک شبکه یا با ماشین دیگري که به آن متصل است در شرایط کار سنکرون است؛ در صورتی که سرعت الکتریکی متوسط آن که از حاصل ضرب سرعت زاویه اي رتور و تعداد جفت قطبها با فرکانس زاویه اي ولتاژ شبکۀ ac یا با سرعت الکتریکی متوسط ماشین دیگر برابر باشد.

عملکرد سنکرون یک سیستم قدرت: یک سیستم قدرت در شرایط کار سنکرون است، در صورتی که همۀ ماشینهاي سنکرون متصل به آن در عملکرد سنکرون با شبکۀ ac و با همدیگر باشند.

عملکرد سنکرون در این جا به این علت تعریف شدند که میان این مفاهیم و پایداري ارتباطی یک به یک وجود دارد. از دست رفتن سنکرونیزم که از نشانۀ معمول از دست رفتن پایداري است، به معناي تغییر در وضعیت سیستم قدرت از شرایط کار سنکرون به شرایط کار غیر سنکرون می باشد.

عملکرد سنکرون یک ماشین، با استفاده از سرعت الکتریکی متوسط آن تعریف می شود، زیرا سرعت الکتریکی لحظه اي ممکن است از سرعت سنکرون منحرف شود بدون اینکه سنکرونیزم از دست برود. این گونه انحرافها در طی یا پس از یک اختلال و به واسطۀ نوسان رتور ماشینها از موقعیت حالت دائم رخ می دهد. اگر متوسط سرعتهاي الکتریکی در طی چند ثانیه برابر با همان سرعت سنکرون باشد، سنکرونیزم برقرار است.

یک سیستم قدرت هیچ گاه در شرایط ماندگار نیست. بار مرتباً در حال تغییر می باشد. به علاوه اختلالات بزرگ همچون خطاها، خرابی بخشی از تجهیزات، وارد شدن ناگهانی یک بار بزرگ یا از دست رفتن یک خط یا یک واحد تولید، به طور مکرر رخ می دهند. هر کدام از این ها می تواند نقطه کار سیستم را تغییر دهند. صرف اینکه به دنبال خارج شدن یک ژنراتور یا قطع شدن یک خط از شبکه، امکان تأمین بار توسط بقیۀ ژنراتورها وجود داشته باشد به معنی پایدار ماندن سیستم قدرت نیست. به عبارتی نه تنها وجود نقطۀ تعادل بعد از اختلال ضروري است بلکه پاسخ دینامیکی سیستم نیز باید به گونه اي باشد که با گذشت زمان و از بین رفتن پاسخ گذراي پس از اختلال، سیستم به نقطۀ تعادل بعد از اختلال برسد[1-2].

پایداري یک سیستم قدرت، به صورت زیر توصیف می شود:

پایداري سیستم قدرت: اگر سیستمی که در یک حالت تعادل است، در پی واقع شدن یک اختلال، مجدداً بهوضعیت تعادل اولیه اش برگردد یا اگر به موقعیت تعادل دیگري همگرا شود، گفته می شود سیستم پایدار است.

اگر حالتهاي سیستم، شروع به افزایش یا کاهش بدون توقف کنند به طوري که متغیرهاي فیزیکی با افزایش زمان، افزایش یا کاهش یابند، گفته می شود سیستم ناپایدار است.


عنوان صفحه

فصل اول: پایداری و اهمیت ان در سیستم های قدرت
1-1- تعاریف در حوزه پایداری سیستم قدرت 1
1-2- اهمیت پایداری ولتاژ در سیستم های قدرت توسعه یافته 6
1-3- ضرورت استفاده از جبرانگرها 7
1-3-1- تاثیر جبرانگرها در بهبود پایداری 8
1-3-2- جبرانگرهای FACTS 8
1-4- اهداف پایان نامه 18
فصل دوم : مدل سازی UPFC
2-1- مشخصه ها و اصول عملکرد پایه 19
2-2- کنترل توان اکتیو و راکتیو عبوری بصورت مستقل 24
2-3- بهبود پایداری گذرا در سیستم با وجود UPFC 27
2-3-1- مدل ریاضی UPFC 28
2-3-2- سیستم کنترل UPFC 29
الف- سیستم کنترلی کانورتر موازی 29
ب- سیستم کنترلی کانورتر سری 30
ج-سیستم کنترل کننده تکمیلی 31
فصل سوم : مکانیابی UPFC
3-1- الگوریتم APSO 34
3-2- تابع هدف 37
3-3- مدل UPFC در معادلات پخش بار 39
عنوان صفحه

3-3-1- پیکر بندی و مدار معادل UPFC 39
3-3-2- معادلات حاکم بر UPFC 40
3-3-3- پخش بار با وجود UPFC 41
3-4- فلوچارت و روند بهینه سازی 42
فصل چهارم: شبکه اصفهان – خوزستان
4-1- اهمیت شبکه اصفهان – خوزستان 44
4-1-1- شبکه اصفهان 44
4-1-2- شبکه خوزستان 51
4-2- مدل سازی واحدها 55
4-2-1- مدل سازی توربین و گاورنر 55
4-2-2- مدل سازی سیستم تحریک 58
فصل پنجم : شبیه سازی و نتایج
5-1- مکان یابی UPFC در شبکه 14 باسه IEEE 61
5-2- مکان یابی در شبکه اصفهان – خوزستان 65
5-2-1- روش APSO 66
5-2-2- روش PSO 68
5-2-3- روش GA 69
5-2-4- نتایج مکان یابی در شبکه اصفهان – خوزستان 70
5-3- شبیه سازی در نرم افزار Digsilent 71
5-3-1- نتایج شبیه سازی سناریوی اغتشاش اول 72
عنوان صفحه

5-3-2- نتایج شبیه سازی سناریوی اغتشاش دوم 74
5-3-3- نتایج شبیه سازی سناریوی اغتشاش سوم 76
فصل ششم : نتیجه گیری و پیشنهادات
6-1- نتیجه گیری 79
6-2- پیشنهادات 80
پیوست ها 82
پیوست1 : مقادیر بلوک دیاگرام های توربین و گاورنر استفاده شده در شبیه سازی 82
پیوست 2 : مقادیر بلوک دیاگرام های سیستم تحریک استفاده شده در شبیه سازی 82
پیوست 3 : مقادیر بلوک دیاگرام های سیستم کنترلی UPFC 83
پیوست 4 : ضرایب کنترل کننده PI در کنترل کننده تکمیلی در سیستم کنترلی UPFC 83
پیوست 5 : ضرایب وزنی استفاده شده در تابع هدف 83
مراجع 84



فهرست شکل ها
عنوان صفحه

شکل (1-1): دسته بندی انواع پایداری در سیستم قدرت 3
شکل (2-1): نمایش UPFC در یک سیستم قدرت 19
شکل (2-2): UPFC با وجود دو کنورتر با منبع ولتاژ متصل به هم 20
شکل (2-3): محدوده توان اکتیو قابل انتقال P و تقاضای توان راکتیو پایانه دریافت کننده Q بر حسب زاویه انتقال در یک خط انتقال کنترل شده بوسیله UPFC 21
شکل (2-4): PS توان حقیقی قابل انتقال و QR تقاضای توان راکتیو انتهایی دریافت کننده بر حسب زاویه انتقال، مکان هندسی متناظر بصورت QR یر حسب PS 24
شکل (2-5): ناحیه کنترلی P توان اکتیو قابل حصول و Qor تقاضای توان راکتیو انتهای دریافت کننده بوسیله UPFC 26
شکل (2-6): UPFC نصب شده در خط انتقال 28
شکل (2-7): مدل ریاضی UPFC نصب شده در خط انتقال 28
شکل (2- 8): بلوک دیاگرام کانورتر موازی 30
شکل (2-9): بلوک دیاگرام کانورتر سری 31
شکل (2-10): بلوک دیاگرام کنترل کننده تکمیلی 31
شکل (3-1): مدار معادل UPFC 39
شکل (3-2): مدار معادل UPFC در معادلات پخش بار 42 شکل (3-3): فلوچارت برنامه بهینه سازی 43
شکل (4-1): دیاگرام تک خطی شبکه برق اصفهان – خوستان 45
شکل (4-2): نمودار حداکثر بار شبکه تحت مدیریت برق اصفهان در ماه پیک (تیر ماه) 48
شکل (4-3): نمودار حداکثر بار شبکه تحت مدیریت برق اصفهان در روز پیک (پانزدهم تیر ماه) 48
شکل (4-4): مقایسه ظرفیت پست های انتقال و فوق توزیع در حال بهره برداری از سال 85 تا سال 90 48
عنوان صفحه

شکل (4-5): مقایسه طول خطوط انتقال و فوق توزیع در حال بهره برداری از سال 86 تا سال 89 49
شکل (4-6): نمودار کلی تولید، تبادل و توزیع شرکت برق منطقه اصفهان در سال 90 49
شکل (4-7): تبادل انرژی با شرکت های همجوار از سال 85 تا سال 89 50
شکل (4-8): درصد تلفات انرژی در سطح انتقال و فوق توزیع از سال 86 تا سال 90 50
شکل (4-9): نمودار حداکثر بار همزمان در شبکه برق منطقه ای اصفهان از سال 80 تا 90 50
شکل (4-10): نمودار برآورد حداکثر بار همزمان در شبکه برق منطقه ای اصفهان از سال 91 تا 99 50
شکل (4-11): حداکثر بار در ماههای مختلف سالهای 86 – 90 54
شکل (4-12): حداکثر بار شبکه خوزستان در سال های 57 تا 90 55
شکل (4-13): مدل IEEEG1 55
شکل (4-14): مدل GAST 56
شکل(4-15): مدل IEEEG2 56
شکل (4-16): مدل TGOV1 57
شکل (4-17): مدل GAST2A 57
شکل (4-18) : مدل ESST3A 58
شکل (4-19): مدل ESST1A 58
شکل (4-20): مدل IEEET2 59
شکل (4-21): مدل ESDC1A 59
شکل (4-22): مدل ESAC5A 60
شکل (5-1): دیاگرام تک خطی شبکه 14 باسه IEEE 62
شکل (5-2): تغییرات زاویه روتور نیروگاه عباسپور در سناریوی اغتشاش 1 72
شکل (5-3): تغییرات سرعت نیروگاه عباسپور در سناریوی اغتشاش 1 72
عنوان صفحه

شکل (5-4): تغییرات توان مکانیکی توربین نیروگاه عباسپور در سناریوی اغتشاش 1 73
شکل (5-5): تغییرات توان اکتیو نیروگاه عباسپور در سناریوی اغتشاش 1 73
شکل (5-6): تغییرات توان راکتیو نیروگاه عباسپور در سناریوی اغتشاش 1 73
شکل (5-7): تغییرات ولتاژ ترمینال نیروگاه عباسپور در سناریوی اغتشاش 1 73
شکل (5-8): تغییرات زاویه روتور نیروگاه کرخه در سناریوی اغتشاش 2 74
شکل (5-9): تغییرات سرعت نیروگاه کرخه در سناریوی اغتشاش 2 74
شکل (5-10): تغییرات توان مکانیکی نیروگاه کرخه در سناریوی اغتشاش 2 75
شکل (5-11): تغییرات توان اکتیو نیروگاه کرخه در سناریوی اغتشاش 2 75
شکل (5-12): تغییرات توان راکتیو نیروگاه کرخه در سناریوی اغتشاش 2 75
شکل (5-13): تغییرات ولتاژ ترمینال نیروگاه کرخه در سناریوی اغتشاش 2 76
شکل (5-14): تغییرات زاویه روتور نیروگاه رامین در سناریوی اغتشاش 3 76
شکل (5-15): تغییرات سرعت نیروگاه رامین در سناریوی اغتشاش 3 76
شکل (5-16): تغییرات توان مکانیکی توربین نیروگاه رامین در سناریوی اغتشاش 3 77
شکل (5-17): تغییرات توان اکتیو نیروگاه رامین در سناریوی اغتشاش 3 77
شکل (5-18): تغییرات توان راکتیو نیروگاه رامین در سناریوی اغتشاش 3 77
شکل (5-19): تغییرات ولتاژ ترمینال نیروگاه رامین در سناریوی اغتشاش 3 78

فهرست جدول ها
عنوان صفحه

جدول (4-1): مقایسه خلاصه وضعیت حوزه تحت مدیریت شرکت برق منطقه ای اصفهان 46
جدول (4-2): وضعیت کلی نیروگاه ها در سال 90 47
جدول (4-3): تبادل و توزیع انرژی و محاسبه تلفات در شبکه تحت مدیریت شرکت برق منطقه ای اصفهان در سال9047
جدول (4-4): خلاصه آمار وضعیت صنعت برق خوزستان تا پایان 9 ماهه سال 90 51
جدول (4-5): جدول توسعه و احداث نیروگاه های مصوب جدید 53
جدول (4-6): مقایسه حداکثر بار هم زمان شبکه خوزستان در سال های 88 ، 89 و 90 (مگاوات) 54
جدول (5-1): مکان و تنظیمات بهینه UPFC برای شبکه 14 باس IEEE 63
جدول (5-2): نتایج شبیه سازی روش پیشنهادی برای شبکه 14 باس IEEE و مقایسه آن با روش های PSO و DE 64
جدول (5-3): بار گذاری MW 9000 ( روش APSO) 67
جدول (5-4): بار گذاری MW 10000 ( روش APSO) 67
جدول (5-5): بار گذاری MW 11000 ( روش APSO) 67
جدول (5-6): بار گذاری MW 9000 ( روش PSO) 68
جدول (5-7): بار گذاری MW 10000 ( روش PSO) 68
جدول (5-8): بار گذاری MW 11000 ( روش PSO) 68
جدول (5-9): بار گذاری MW 9000 ( روش GA) 69
جدول (5-10): بار گذاری MW 10000 ( روش GA) 69
جدول (5-11): بار گذاری MW 11000 ( روش GA) 69

————————————————————————————————————————————–

شما میتوانید تنها با یک کلید به راحتی فایل مورد نظر را دریافت کنید. 🙂

پایان نامه های موجود در سایت فقط در صورت دریافت پکیج آموزش دیگساینلت قابل دریافت است.
برای دریافت این پایان نامه و تمامی پایان نامه های سایت، پکیج آموزش دیگساینلت را خریداری بفرمایید. پس از خریداری پکیج آموزشی لینک دانلود پایان نامه ها فعال خواهد شد.
شماره های تماس :
05142241253
09120821418

دریافت پکیج آموزش

————————————————————————————————————————————–