تماس و مشورت با مدرس دوره : 09120821418

چکیده

در دهه‌های اخیر خاموشی های متعددی به دلیل افزایش سطح استفاده از سیستم قدرت به وقوع پیوسته است. وقوع این پیشامد های سراسری ارگان های صنعت برق را ملزم کرده تا برای جلوگیری از این پدیده ها (خاموشی یا فروپاشی) راه کارهایی ارائه دهند. از عوامل خاموشی یا فروپاشی در سیستم، بارگذاری سنگین روی سیستم، در مدار نبودن ژنراتور در سیستم به دلایل مختلف، خروج خط از سیستم به دلیل وقوع خطا یا عملکرد اشتباه سیستم حفاظتی، عدم مهارت اپراتور در مهار خاموشی و… می‌باشد. مراحل وقوع خاموشی را می‌توان به 4 دسته تقسیم کرد، مرحله‌ی اول وقوع یک خطای ساده است. مرحله‌ی دوم وقوع دو یا چند پیشامد به طور همزمان است که این مرحله بعلت خطای رله‌های حفاظتی، خطای انسانی، آنالیز غیر صحیح سیستم قدرت و وقوع همزمان خطا های چند گانه به وقوع می‌پیوندد. مرحله‌ی سوم ،عملکرد ناحیه‌ی سوم به دلیل ایجاد اضافه بار در خط مذکور است. در مرحله‌ی چهارم سیستم به جزایر متعددی تقسیم می-گردد.از خاموشی های اخیر می‌توان به خاموشی آگوست 2003 در شرق ایالت متحده نام برد. این خاموشی بعلت خروج سه خط بعلت تماس با درختان کنار خط بوجود آمد. اضافه بار ناشی از این خطوط بروی خطوط مجاور منجر به وقوع وقایع پی در پی گردید. تجربیات اخیر خاموشی ها در سراسر دنیا نشان می‌دهد که عملکرد ناحیه‌ی سوم در اثر اضافه بار ایجاد شده نقش مهمی در وقوع وقایع پی در پی و نهایتا خاموشی در سیستم ایفا می‌کند.الگوریتم های رله‌ی دیستانس بر این مبنا عمل می‌کنند که بتوانند بین شرایط ناپایداری ولتاژ و خطا در سیستم تفاوت ایجاد کنند. این الگوریتم ها با کمک شاخص پایداری ولتاژ به صورت تطبیقی به رله اعمال می‌گردند. در این پایان نامه با کمک روش ضد تخطی بار و الگوریتم تخمین توان به بهبود عملکرد حفاظت دیستانس در شرایط اضافه بار سنگین و ناپایداری ولتاژ پرداخته شد. استفاده از الگوریتم ضد تخطی بار منجر به افزایش قابلیت اطمینان سیستم حفاظت شده و الگوریتم تخمینی شرایط ایجاد تفاوت بین اضافه بار یا ناپایداری ولتاژ و خطا را ایجاد می‌کند. این الگوریتم تخمینی با کمک واحد های کنترل کننده‌ی مرکزی و منطقه‌ای و واحد های مدیریت انرژی قابل اجراست. این الگوریتم در واحد کنترل کننده‌ی مرکزی با کمک پخش بار dc به تشکیل ضرایب مشارکت می‌پردازد سپس این ضرایب به واحد های کنترل کننده‌ی منطقه‌ای ارسال می‌گردند. واحد های کنترل کننده‌ی منطقه‌ای بر عملکرد ناحیه‌ی سوم رله‌ی دیستانس خطوط مرتبط با آن نظارت دارد. با انجام تخمین توان در قسمت ارسال خطی که رله‌ی دیستانس در آن قرار دارد، مانع از عملکرد اشتباه ناحیه‌ی سوم رله‌ی دیستانس می‌شود. مزیت الگوریتم ضد تخطی بار این است که بخشی از ناحیه‌ی سوم رله‌ی دیستانس را که ممکن است دچار عملکرد شود مسدود می‌کند و به صورت آنلاین طراحی می‌گردد اما خود به تنهایی قادر نیست که بین شرایط ناپایداری ولتاژ و خطا در سیستم تفاوت قائل گردد. برای بررسی عملکرد سیستم در صورت وقوع اغتشاشات و بررسی الگوریتم پیشنهادی از نرم افزار های PSAT و Digsilent استفاده شد. الگوریتم مورد نظر برروی سیستم 14 باسه‌ی IEEE مورد آزمون قرار گرفت. مزایای الگوریتم پیشنهادی نسبت به الگوریتم های پیشین تشریح گردید.


مقدمه

وقوع وقایع فروپاشی ولتاژ کلی یا جزئی ، یکی از عواملی است که موجب تجدید نظر اساسی در طراحی ، برنامه ریزی و بهره برداری سیستم قدرت شده است. در حالت کلی بعلت طراحی شدن سیستم های حفاظت به صورت محلی ، این سیستم ها کارایی زیادی را در مهار پدیده های فروپاشی ولتاژ ندارند. در حالت کلی روش های مختلفی برای کاراتر کردن سیستم های حفاظت در شرایط ناپایداری ولتاژ وجود دارد که این روش ها بر اساس طرح های حفاظت گسترده و هوشمند نمودن حفاظت های دارای جنبهی محلی ، استوارند. در هوشمند نمودن حفاظت دارای جنبههای محلی ، اقدام به ارائهی الگوریتم هایی برای رله میگردد تا بتواند بین شرایط ناپایداری ولتاژ و شرایط خطا تفاوت قائل گردد. تا با اعمال این الگوریتم ها آنها را برای مواجهه با پدیدههای فروپاشی یا خاموشی که دارای اهمیت سراسری و فراگیر هستند آماده کرد.


فهرست
فصل اول
1-1-مقدمه 1
1-2-آمار وقوع خاموشی های مختلف در سراسر دنیا 1
1-3 نقش ناحیه سوم در خاموشی های اخیر 4
فصل دوم
2-1 مقدمه 8
2-2 پایداری ولتاژ 8
2-3 طبقه بندی پایداری ولتاژ 12
2-4 تحلیل استاتیکی پایداری ولتاژ 14
2-5 تحلیل حساسیت V-Q 15
2-6 تحلیل مدال V-Q 16
2-7 پخش بار تداومی(CPF) 17
2-8 ماکزیمم نقطه ی بار پذیری (MLP) 18
2-9 تاثیر محدودیت های توان راکتیو ژنراتور در معادلات پخش بار 18
2-10 شاخص های پایداری ولتاژ 19
2-11 نتایج تحلیل استاتیکی پایداری ولتاژ در یک سیستم 6 باسه¬ی IEEE 20
2-12 نتایج عددی حاصل از تحلیل استاتیکی در سیستم تست 5 باسه 23
فصل سوم
3-1 مقدمه 24
3-2 اثرات تغذیه¬ی داخلی بروی یک سیستم تی شکل 25
3-3 اثرات تغذیه¬ی خارجی بروی یک سیستم تی شکل 26
3-4 نواحی حفاظتی رله¬ی مهو 27
3-5 ضرورت استفاده از ناحیه¬ی سوم 29
3-6 واحد های اندازه¬گیری فازوری 32
3-6-1 فیزور چیست؟ 32
3-6-2 منابع همزمان سازی 33
3-6-3 واحد های اندازه گیری فازوری (PMU) 34
3-6-4 انواع ابزار های ارتباطی 36
3-6-5 تاخیر های خطوط ارتباطی 36
3-6-5-1 تاخیر های ثابت 36
3-6-5-2 تاخیر های پراکنده 36
3-6-5-3 جدول تاخیر های محاسبه شده 36
3-6-6 موارد جایگذاری PMU 37
3-7 حاشیه¬ی رله¬ی مهو 37
فصل چهارم
4-1 مقدمه 40
4-2 تئوری شاخص پایداری ولتاژ خط 40
4-2-1 ارتباط بین شاخص پایداری ولتاژ با مشخصه ی رله¬ی امپدانسی به منظور مانیتورینگ پایداری ولتاژ 42
4-3 پیش بینی فروپاشی ولتاژ با استفاده از شاخص پایداری ولتاژ سریع (FVSI) 44
4-3-1 شاخص پایداری خط 45
4-3-2 فاکتور پایداری خط 46
4-3-3 شاخص پایداری ولتاژ روی خط 46
4-4 پیش بینی فروپاشی ولتاژ با استفاده از شاخص Lij 46
4-4-1 فرموله کردن شاخص 46
4-5 پیش بینی فروپاشی ولتاژ با استفاده از شاخص تغییر توان ظاهری باس(BSDC) 49
4-6 پیش بینی فروپاشی ولتاژ با استفاده از شاخص پایداری ولتاژ 51
4-7 معرفی الگوریتم پیشنهادی برای شاخص پایداری ولتاژ خط 51
4-8 مسدود کردن ناحیه¬ی سوم بوسیله¬ی ضرایب حساسیت سیستم 53
4-8-1 مسدود کردن ناحیه¬ی سوم 55
4-8-2 انواع سیستم های ارتباطی 57
4-8-2-1 امنیت بالا 58
4-8-2-2 سرعت 59
4-8-2-3 قابلیت اطمینان 59
4-8-3 الگوریتم استفاده شده برای ممانعت عملکرد رله در شرایط ناپایداری ولتاژ 59
4-9 روش طراحی ضد تخطی بار به منظور جلوگیری از عملکرد حفاظت دیستانس در شرایط ناپایداری ولتاژ 61
4-9-1 طرح های ضد تخطی بار 63
فصل پنجم
5-1 مقدمه 65
5-2 نتایج عددی شاخص پایداری ولتاژ 65
5-3 نتایج عددی الگوریتم های پیشنهادی برای رله 68
5-3-1 تعیین نواحی حفاظتی ناحیه¬ی سوم رله¬ی دیستانس در سطح ولتاژ پایین سیستم 69
5-3-2 بررسی استاتیکی الگوریتم شاخص پایداری ولتاژ به ازای وقایع معرفی شده در سیستم 69
5-3-3 بررسی استاتیکی الگوریتم پیشنهادی شاخص پایداری ولتاژ بواسطه¬ی خطا در سیستم 73
5-3-4 بررسی دینامیکی الگوریتم شاخص پایداری ولتاژ به ازای وقایع معرفی شده در سیستم 74
5-3-5 بررسی دینامیکی الگوریتم پیشنهادی شاخص پایداری ولتاژ بواسطه¬ی خطا در سیستم 76
5-3-6 بررسی الگوریتم تخمین 77
نتیجه گیری 84
مراجع 86

شکل ها
شکل 1-1: تعداد مشترکین متاثر از خاموشی در سراسر دنیا 3
شکل 1-2: وقوع خاموشی¬های اخیر در سراسر دنیا 4
شکل 1-3: ناحیه¬ی منجر به خاموشی سال 2003 در آمریکای شمالی 5
شکل 2-1: یک سیستم ساده ی شعاعی برای مطالعه¬ی پدیده ی پایداری ولتاژ 10
شکل 2-2: ولتاژ ، جریان، و توان طرف گیرنده به صورت تابعی از تقاضای جریان بار 10
شکل 2-3: مشخصهVR ‒ PR مربوط به سیستم شکل 1 11
شکل 2-4:مشخصه¬ی VR ‒ PR مربوط به سیستم شکل 1 به ازای ضریب توان های مختلف 12
شکل2-5:مشخصه¬ی VR ‒ QR مربوط به سیستم شکل 1 برای نسبت های مختلف P_R⁄P_(R max) 12
شکل 2-6: تقسیم بندی پایداری ولتاژ 14
شکل 2-7: روند پخش بار متوالی 18
شکل 2-8: ماتریس ژاکوبین پخش بار بعد و قبل از سوئیچ شدن 19
شکل 2-9: ماتریس ژاکوبین پخش بار بعد و قبل از سوئیچ شدن 19
شکل 2-10:نمایش تک خطی سیستم 6 باسه 21
شکل 2-11: نمودار کمترین مقادیر ویژه¬ی ژاکوبین های پخش بار 23
شکل 2-12: سیستم 5 باسه 24
شکل 2-13: منحنی V-λ برای باس 4و5 24
شکل 2-14:منحنی δ-λ برای باس4و 5 25
شکل 2-15: مینیمم مقدار ویژه¬ی ماتریس ژاکوبین کامل سیستم 5 باسه 27
شکل2-16:مینیمم مقدار ویژه¬ی ماتریس ژاکوبین راکتیو کاهش یافته¬ی سیستم 5 باسه 27
شکل2-17: مینیمم مقدار ویژه¬ی ماتریس ژاکوبین اکتیو کاهش یافته سیستم 5 باسه 27
شکل2-18: منحنی V-λ برای باس 4و5 28
شکل2-19:منحنی δ-λبرای باس4و 5 28
شکل2-20:مینیمم مقدار ویژه¬ی ماتریس ژاکوبین سیستم 5 باسه 30
شکل 2-21:مینیمم مقدار ویژه¬ی ماتریس ژاکوبین راکتیو کاهش یافته¬ی سیستم 5 باسه 30
شکل2-22: مینیمم مقدار ویژه¬ی ماتریس ژاکوبین اکتیو کاهش یافته¬ی سیستم 5 باسه 30
شکل 3-1:اثرات تغذیه داخلی 25
شکل3-2 :ترم خطای اندازه گیری شده در ترمینال های A ,C 26
شکل3-3: مثالی از اثر تغذیه¬ی خارجی 27
شکل3-4: مثالی از طراحی تنظیم ناحیه¬ی سوم در محل A به منظور ایجاد حفاظت پشتیبان در خط CP 28
شکل3-5:المان های سیستم حفاظت 29
شکل 3-6:آرایش شینه بندی دوتایی و تک دژنکتور 31
شکل 3-7:آرایش شینه بندی حلقوی 31
شکل 3-8:نمایش فیزور از شکل موج سینوسی 32
شکل 3-9: بلوک دیاگرام واحد اندازه گیری فازوری 35
شکل 3-10:خط انتقال به همراه رله¬ی مهو 37
شکل 3-11: مثالی از حاشیه¬ی رله¬ی مهو با α=0 39
شکل 4-1:خط انتقال متصل شده بین باس k و m 41
شکل 4-2 : مرز فروپاشی ولتاژ در صفحه¬ی R-X 43
شکل 4-3: مرز فروپاشی ولتاژ در صفحه¬یVm_Im 43
شکل 4-4: نواحی مطمئن و نا مطمئن در ناحیه¬ی R_X 44
شکل 4-5: مدل یک خط ساده برای مطالعات پایداری ولتاژ 45
شکل4-6:خط انتقال نمونه¬ی یک سیستم قدرت 48
شکل4-7:مدل خط انتقال به همراه پارامترهایش 48
شکل 4-8:تغذیه¬ی باس بار k 49
شکل 4-9: الگوریتم رله 53
شکل 4-10: نمونه¬ای از یک شبکه¬ی قدرت به همراه طرح تطبیقی رله¬ی دیستانس 56
شکل 4-11:ساختار ارتباطی یک طرح حفاطت رله¬ی دیستانس 58
شکل 4-12: الگوریتم مورد هدف برای ناحیه¬ی سوم 61
شکل 4-13: الگوریتم مورد هدف برای ناحیه¬ی سوم 63
شکل 4-14.مدل A ضد تخطی بار 63
شکل 4-15:مدل B ضد تخطی بار 64
شکل 5-1: نمودار شاخص پایداری ولتاژ در باس های بار به ازای بار گذاری مختلف در سیستم 67
شکل 5-2: دیاگرام تک خطی سیستم 14 باسه IEEE 69
شکل 5-3: منجنی P-V در باس 13 در حالت نرمال و بعد از اغتشاش سوم در سیستم 71
شکل 5-4: امپدانس دیده شده توسط رله بعد از هر حادثه در سیستم 72
شکل 5-5: مسیر امپدانسی وارد شده به ناحیه¬ی سوم حفاظتی رله¬ی 26 بر اثر وقوع وقایع در سیستم 76
شکل 5-6: مسیر امپدانسی وارد شده به ناحیه¬ی سوم حفاظتی رله¬ی 26 بر اثر وقوع خطا در 90 درصد خط 13-14 77
شکل 5-7:بلوک دیاگرام محاسبه¬ی ضرایب مشارکت 79
شکل5-8: طراحی ضد تخطی بار برای شرایط سیستم 83

جدول ها
جدول1-1: وقوع خاموشی ها به همراه تعداد افراد متاثر به آن 2
جدول2-1:کمترین مقادیر ویژه¬ی ژاکوبین های کامل و کاهش یافته¬ی سیستم 21
جدول 2-2: مینیمم مقادیر ویژه¬ی ژاکوبین های کاهش یافته و ژاکوبین کامل پخش بار 25
جدول2-3: مینیمم مقادیر ویژه¬ی ژاکوبین های کاهش یافته و ژاکوبین کامل پخش بار 28
جدول3-1: تاخیر های خطوط ارتباطی 36
جدول 5-1:مقادیر شاخص پایداری ولتاژ برای باس های بار درسیستم 6 باسه 65
جدول5-2:تنظیم ناحیه¬ی سوم رله¬ی دیستانس 69
جدول 5-3:مینیمم مقدار ویژه¬ی ژاکوبین پخش بار تحت تاثیر وقایع در سیستم 70
جدول 5-4:ماکزیمم بارپذیری سیستم بعد از وقوع هر حادثه در سیستم 14 باسه 70
جدول5-5:حاشیه¬ی عملیاتی رله¬ها در سطح ولتاژ13.8 کیلوولت 72
جدول5-6: شاخص پایداری ولتاژ در باس 12 در هنگام منفی بودن حاشیه¬ی رله¬ی 26 73
جدول 5-7:مقادیر شاخص پایداری ولتاژ در باس های مختلف به ازای خطاهای اعمالی در باس های سیستم 73
جدول5-9: مقادیر شاخص پایداری ولتاژ در باس 12 در شرایط خطا در 90 درصد خط 13-14 76
جدول5-8:مقادیر شاخص پایداری ولتاژ در باس 12 در شرایط ناپایداری ولتاژ 74
جدول5-10: ماتریس X شبکه¬ی 14 باسه¬ی IEEE قبل از قطع خط 6-13 77
جدول5-11: ماتریس X شبکه¬ی 14 باسه¬ی IEEE بعد از قطع خط 6-13 78
جدول 5-12: مقادیر تخمین زده شده و اندازه¬گیری شده در قسمت ارسال خط13-12 79
جدول 5-13: مقادیر تخمین زده شده و اندازه¬گیری شده در قسمت دریافت خط13-12 80
جدول 5-14: مقادیر تخمین زده شده و اندازه¬گیری شده در قسمت ارسال خط13-12 80
جدول 5-15:مقادیر تخمین زده شده و اندازه¬گیری شده در قسمت دریافت خط13-12 80
جدول 5-16: مقادیر تخمین زده شده و اندازه¬گیری شده در قسمت ارسال خط13-12 80
جدول 5-17: مقادیر تخمین زده شده و اندازه¬گیری شده در قسمت دریافت خط13-12 81
جدول 5-18: مقادیر تخمین زده شده و اندازه¬گیری شده در قسمت دریافت خط13-12 81
جدول5-19: طراحی ضد تخطی بار برای رله¬ی 26 تحت اغتشاش سوم 82

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

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

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