تماس و مشورت با مدرس دوره : 09120821418

چکیده

تجزیه سیستم قدرت به صورت عمدی و کنترل‌شده به جزایر پایدار و قبل از تشکیل جزایر ناپایدار اجباری، به عنوان آخرین اقدام کنترلی برای جلوگیری از خاموشی های گسترده در مواقع اضطراری است در مواقع بحرانی که شبکه به سمت فروپاشی و چندتکه‌ای شدن اجباری و ایجاد جزایر ناپایدار میل می کند، جزیره ای کردن شبکه به صورت کنترل‌شده در شکل جزایر پایدار باعث افزایش کنترل‌پذیری و کاهش ریسک خاموشی های شبکه می گردد تقسیم و تجزیه شبکه قدرت یا همان جزیره سازی کنترل‌شده عبارت است از تجزیه سیستم قدرت به زیر شبکه‌های پایدار دینامیکی و استاتیکی به‌صورت ارادی و عمدی با تعیین خطوط انتقال مناسب و درنهایت بازنمودن آن خطوط تشکیل جزیره در یک سیستم قدرت مشروط به برآورده شدن شرایط مختلفی همچون تعادل بار و تولید، همنوایی ژنراتورها در هر جزیره، حدود حرارتی و بارگذاری خطوط، پایداری ولتاژ جزایر، پایداری گذرا و می باشد توابع هدف متداول در حل این مسئله شامل کمینه کردن عدم تعادل بار و تولید و کمینه کردن اختلال شارش توان می باشد در این مطالعه با فرض اینکه شناسایی و تشخیص زمان مناسب جهت جزیره سازی شبکه انجام و تصمیم برای جزیره سازی گرفته‌شده است، ابتدا ژنراتورهای هم‌نوا به‌وسیله تشخیص اتصالات ضعیف دینامیکی بین آن ها شناسایی می شود سپس گروه های هم‌نوای ژنراتوری به‌عنوان ورودی به الگوریتم جستجوی ژنتیک داده می شود چون تأکید این پژوهش روی پایداری دینامیکی جزایر پس از تشکیل می باشد از تابع هدف کمینه کردن اختلال شارش توان اکتیو و راکتیو استفاده‌شده است الگوریتم جستجوی ژنتیک سعی دریافتن خطوط انتقالی می کند که هم انتقال توان کمی داشته باشند و هم با قطع آن ها، جزیره با حضور گروه‌های هم‌نوای ژنراتوری تشکیل گردد جهت تشخیص قید یکپارچگی جزایر از الگوریتم BFS استفاده‌شده است که از روی ماتریس مجاورت هر جزیره با جستجوی سطح به سطح گراف تشخیص می دهد که گروه های هم‌نوای ژنراتوری در آن حضور دارند و گره یا گره‌های ایزوله در آن سناریو نیست الگوریتم در برنامه MATLAB شبیه‌سازی‌شده و در شبکه‌های 9 شینه و 39 شینه IEEE در برنامه Digsilent صحت سنجی شده است جهت مقایسه کار آیی الگوریتم، نتایج با الگوریتم خوشه‌بندی طیفی که یکی از بهینه‌ترین روش‌های ارائه‌شده تاکنون می باشد، مقایسه شده است نتایج نشان می دهد که الگوریتم پیشنهادی کارایی بهتری نسبت به روش‌های موجود به‌ویژه در خصوص حفظ پایداری ولتاژ دارد


تعریف مسئله

توانایی سیستم قدرت برای جلوگیری از قطع بار در صورت وقوع اختلال را امنیت سیستم قدرت میگویند. حوادث پیدرپی که به دنبال یک حادثه اولیه ایجاد میشوند از مشخصههای رفتاری سیستمهای قدرت در فرآیند شکلگیری خاموشیها میباشند. حوادث پیدرپی که شامل خروجهای متوالی و پیدرپی خطوط، ترانسفورماتورها و ژنراتورها است به واسطه محدودیتها و ضعف عناصر شبکه و همچنین عملکرد سیستم حفاظتی ایجاد میشوند و به تدریج باعث تضعیف ساختار شبکه میگردند. تجزیه و چندتکه شدن ساختار شبکه و شکل گیری جزایر به شکل کنترل نشده از پیامدهای حوادث پیدرپی است. روند ایجاد ناحیههای جزیرهای در ساختار شبکه قدرت میتواند به دو شکل طبیعی و کنترل نشده و یا بهصورت کنترل و مهارشده صورت پذیرد. جزایری که در روند طبیعی و خودبهخودی شکل میگیرند ممکن است دارای عدم توازن و تعادل توانهای اکتیو و راکتیو تولید و مصرف باشند که در این صورت با مشکلات جدی فرکانسی ،ولتاژی و توان-زاویه ژنراتورهای سنکرون واقع در جزیره مواجه گردیده که باعث ناپایداری و فروپاشی ولتاژی و فرکانسی آن جزیره و خاموشی بخش عظیمی از سیستم قدرت خواهد شد.

مطالعات نشان میدهد که اکثر خاموشیها به دلیل عملکرد نادرست رلههای محلی که خود منجر به خروجهای پیدرپی ادوات سیستم قدرت میشود، به وقوع میپیوندد. در برخی از موارد با استفاده از روش جابهجایی تولید از یک ژنراتور به ژنراتور دیگر، میتوان تا حدی از خروجهای پی درپی جلوگیری کرد. همانطور که گفته شد در فرآیند حوادث پیدرپی، سیستم قدرت ممکن است به طور خودبهخودی به ریز شبکه های )جزایر( نامتعادل تجزیه شود، بنابراین برای جلوگیری از خاموشی سراسری و یا خاموشی بخش عظیمی از سیستم، اقدامات کنترلی مانند حذف بار و تغییر تولید ژنراتورها باید بلافاصله اعمال شود. در برخی از مطالعات روشهایی برای بازگرداندن پارامترهای سیستم به محدوده مجاز خود و همچنین برای بهبود پایداری ولتاژ ارائه شده است. در حالت کلی این روشها یک پخش بار بهینه هستند که برخی از پارامترهای کنترلی مانند حذف بار را وارد مسئله بهینهسازی میکنند]1[. اگر تجزیه خودبهخودی سیستم جزایری تولید کند که امکان پایدار ساختن آنها با اقدامات کنترلی وجود نداشته باشد؛ برای مثال ممکن است جزایر به وجودآمده دارای نامتعادلی توان زیادی باشند؛ خاموشی سیستم قطعی خواهد بود. یکی از راهکارهایی که میتواند برای ارتقاء امنیت سیستمهای قدرت در برابر ایجاد جزایر ناخواسته و پیدایش خاموشی در شبکه، اعمال شود، روشهای تقسیم و تجزیه شبکه قدرت به جزایر عمدی و کنترلشده است. تقسیم و تجزیه شبکه قدرت و یا همان جزیره سازی کنترل شده عبارت است از تجزیه سیستم قدرت به ریز شبکه های پایدار دینامیکی و استاتیکی بهصورت ارادی و عمدی با تعیین خطهای انتقال مناسب و درنهایت بازنمودن آن خطوط. پس از تجزیهی سیستم قدرت، چند جزیره و یا ریز شبکه کل سیستم را تشکیل میدهند و هریک از ریز شبکه ها در یک حالت پایدار بهرهبرداری میشوند. در این حالتِ سیستم قدرت ،باوجود آنکه سیستم در یک حالت غیرعادی قرار دارد، تقریباً تمام مصرفکنندگان برقدار هستند.

درمجموع میتوان ادعا کرد که برای جلوگیری از تجزیهی سیستم قدرت بهصورت کنترل نشده و کاهش خطر خاموشی ،جزیره سازی کنترلشده بهعنوان یک عمل پیشگیرانه در نظر گرفته میشود و درصورتی که جداسازی سیستم به موقع و در زمان مناسب اعمال شود، بسیاری از خاموشیها پیشگیری خواهد شد.

در سیستمهای قدرت، برخی از اختلالات ممکن است موجب بروز نوسانات بین ژنراتورها شوند. این موضوع منجر به از دست رفتن سنکرونیزم بین ژنراتورها شده و گروههای هم نوای ژنراتوری تشکیل میشود. از دیگر عوامل که میتواند موجب خاموشی و یا به عبارت دقیقتر فروپاشی سیستم قدرت شود نوسانات ژنراتوری است. نوسانات بین گروههای ژنراتوری در برخی موارد به مرورزمان تشدید شده و موجب بروز پدیده خروج از سنکرون ژنراتورها میشود که در این صورت با عملکرد سیستم حفاظتی ژنراتورها جداشده و شبکه با کمبود تولید مواجه خواهد شد و ممکن است فروپاشی سیستم اجتناب ناپذیر باشد. اگر در فرآیند جزیره سازی کنترلشده سیستم قدرت، ژنراتورهای غیر هم نوا با همدیگر در یک جزیره قرار گیرند، نوسانات بین آنها همچنان تشدید خواهد شد و موجب فروپاشی آن جزیره میشود. با جزیرهای کردن شبکه قدرت بهصورت صحیح میتوان ژنراتورهای غیر هم نوای شبکه را از همدیگر جدا نموده و از خروج ازسنکرون ژنراتورها جلوگیری نمود؛ بنابراین مهمترین و یا حداقل اولین مسئله در جزیره سازی سیستم قدرت شناسایی همنوایی ژنراتورها است.


استراتژی جزیره سازی کنترلشده سیستم قدرت، شامل سه مسئله ی اصلی است]2[ :

1.    مسئله زمانی : جزیره سازی کنترلشده آخرین اقدام و تلاش برای حفظ شبکه در برابر خاموشی است، بنابراین اولین مسئله تعیین زمان مناسب اعمال استراتژی تجزیه سیستم است.

2.    مسئله مکانی : شناسایی جزایر ممکن و مناسب.

9. مسئله چگونگی : پیادهسازی سناریوی جزایر شناسایی شده به صورتی مناسب که هیچ-گونه پی آمد استاتیکی و دینامیکی در هیچکدام از جزایر به وجود نیاید.

در این مطالعه با فرض اینکه قدم اول یعنی شناسایی و تشخیص زمان مناسب جهت جزیره سازی شبکه انجام و تصمیم برای جزیره سازی گرفته شده است، الگوریتمی برای حل مسئله دوم یعنی تشخیص جزایر مناسب و پایدار، ارائه گردیده است.

در مورد مسئله سوم ذکر این نکته حائز اهمیت است که پیاده سازی جزایر شناسایی شده اگر به صورت صحیح انجام نپذیرد، خود میتواند موجب بروز مشکلاتی در سیستم شود. برای جداسازی سیستم، کدامیک باید اول باز شود و یا پس از جزیرهای شدن چگونگی بهرهبرداری پایدار از سیستم با توجه به امکانات و شرایط هرکدام از جزایر ،ازجمله منابع تولید پراکنده ،امکانات حذف بار، تغییر تولید ژنراتورها و … حائز اهمیت است. در حالت کلی جزایر ایجادشده باید بهگونهای باشند که پس از جداسازی قادر به حفظ تعادل و پایداری خود باشند و ممکن است در آنها برخی از پارامترها مانند ولتاژ و شارش توان در خطوط انتقال در محدوده مجاز نباشد. در این مطالعه ارضای قیود پایداری ولتاژ و پایداری گذرا بعد از تشکیل جزایر موردتوجهاست و سعی شده یک استراتژی جهت تشکیل جزایر پایدار ارائه شود.

بنابراین در شرایط بحرانی که کنترل و حفظ پایداری شبکه بهطور یکپارچه امکانپذیر نیست جزیره سازی عمدی و کنترل شده شبکه میتواند ابزار و روش کارآمدی برای جلوگیری از وقوع خاموشی در سیستم قدرت باشد.

بعد از جداسازی سیستم و جزیره سازی آن، مطابق با یک استراتژی مناسب امکانات پایدارسازی در دسترس )مانند کنترلهای خودکار تولید یا حذف بارهای مجاز( میتوانند بهره-برداری از هر جزیره را در حالت نرمال قرار دهند و تعادل موردنیاز را برقرار سازند]9[ .


فهرست مطالب

1    فصل اول: مقدمه 1

1-1    تعریف مسئله 2

1-2    هدف تحقیق 5

2    فصل دوم: جزیره سازی در سیستم قدرت 7

2-1    مقدمه 8

2-2    بررسی مطالعههای انجام شده 9

2-9 مطالعات انجام شده در حوزه نظریه همنوایی آرام 11

2-2-1    مطالعات انجام گرفته در حوزه زمان 11

2-2-2    مطالعات انجام گرفته در حوزه فرکانس 15

2-9-9 یافتن استراتژی های جداسازی با استفاده از روش مبتنی بر OBDD 11

2-2-2-1    روش دومرحله ای مبتنی بر OBDD 11

2-2-2-2    روش سه مرحله ای مبتنی بر OBDD 18

2-9-9-9 روش مبتنی بر OBDD با قید توان انتقالی خطوط قطع شده 21

2-9-1 یافتن استراتژی جداسازی با استفاده از کات ست مینیمم 21

2-9-1-1 جزیره سازی با الگوریتم خوشه بندی طیفی 27

2-9-5 یافتن استراتژی جداسازی با استفاده از الگوریتم هوشمند 28

2-9-5-1    جستجوی استراتژی جداسازی مناسب بر اساس روش مورچگان 29

2-9-5-2    جستجوی استراتژی جداسازی مناسب با استفاده از PSO 91

2-1 جمع بندی روشهای ارائه شده در مقالات 99

9    فصل سوم: روش پیشنهادی برای جزیره سازی در سیستمهای قدرت 91

9-1    مقدمه 95

9-2    شرح الگوریتم پیشنهادی 97

9-2-1    الگوریتم ژنتیک 99

9-2-2    تعیین ژنراتورهای هم نوا 11

9-2-9 شناسایی ژنراتورهای هم نوا مبتنی بر گراف دینامیک 19

9-2-1 ساده سازی گراف شبکه قدرت 11

9-2-5 تخصیص شینهای بار باقیمانده به گروههای ژنراتوری 11

9-2-1 بررسی جزایر با قید یکپارچگی گراف 11

9-2-7 کمینه کردن اختلال شارش توان خطوط 18

9-9 شرح الگوریتم خوشهبندی طیفی 55

9-9-1    روند نمای الگوریتم 55

9-9-2    الگوریتم خوشهبندی k-medoids 59

9-9-9 تخصیص شینهای بار به گروههای هم نوای ژنراتوری 51

9-9-1 قواعد الگوریتم خوشه بندی طیفی 51

9-9-5 خوشهبندی طیفی غیرنرمال 51

9-9-1 خوشهبندی طیفی نرمال 55

9-9-7    شناسایی ژنراتورهای هم نوا مبتنی بر گراف دینامیک 51

9-9-8    جزیره بندی کنترل شده 51

9-9-9    جزیره سازی کنترلشده به روش خوشه بندی طیفی 57

9-9-15 حداقل کردن اختلال شارش توان در حین حفظ گروههای ژنراتورهای هم نوا 58

9-1 الگوریتم خوشهبندی طیفی در یک نگاه 11

9-5 جمع بندی 12

1    فصل چهارم: نتایج شبیه سازی الگوریتم 11

1-1    مقدمه 15

1-2    شبیه سازی شبکه 9 شینه و 99 شینه در نرمافزار DIGSILENT 11

1-9 نتایج شبیه سازی بر روی شبکه 9 شینهی IEEE 17

1-2-1    تشکیل گراف دینامیکی 18

1-2-2    تخصیص شینهای بار به گروههای هم نوا با الگوریتم ژنتیک 18

1-1 تخصیص شینهای بار با الگوریتم خوشهبندی طیفی 19

1-5 سناریوی رخداد خطا و اعمال الگوریتم جزیره سازی 19

1-1 نتایج شبیهسازی الگوریتم ژنتیک و خوشه بندی طیفی در شبکه 9 شینه IEEE 71

1-7 جزیره بندی کنترلشده با الگوریتم ژنتیک و خوشهبندی طیفی برای سیستم 99 شینه IEEE 71

1-7-1 تشکیل گراف دینامیکی 72

1-7-2 تخصیص شینهای بار به گروههای هم نوا با الگوریتم ژنتیک 71

1-8 تخصیص شینهای بار با الگوریتم خوشهبندی طیفی 78

1-8-1 تشکیل گراف استاتیکی 78

1-9 سناریوی رخداد خطا و اعمال الگوریتم جزیره سازی 85

1-15 مقایسه دو روش جزیره سازی با الگوریتم ژنتیک و الگوریتم خوشه بندی طیفی 95

5    فصل پنجم: بحث، نتیجهگیری و پیشنهادها 92

5-1    جمع بندی 99

5-2    پیشنهاد ها 91

1 منابع 91

7    پیوستها 99

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

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

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