no-img
پارس یونی

مدلسازی سیستم های قدرت برای پایداری سیگنال کوچک با در نظر گرفتن ادوات فکت - پارس یونی


پارس یونی
گزارش خرابی لینک
اطلاعات را وارد کنید .

ادامه مطلب

DOC
مدلسازی سیستم های قدرت برای پایداری سیگنال کوچک با در نظر گرفتن ادوات فکت
امتیاز 3.00 ( 1 رای )مدلسازی سیستم های قدرت برای پایداری سیگنال کوچک با در نظر گرفتن ادوات فکت">
doc
۲۹ دی ۱۳۹۶
4 مگابایت
۲۰,۰۰۰ تومان
۲۰,۰۰۰ تومان – خرید
106صفحه

مدلسازی سیستم های قدرت برای پایداری سیگنال کوچک با در نظر گرفتن ادوات فکت


چکیده:
در سیستمهای قدرت، به دلایل مختلف از جمله محدودیتهای ولتاژ و انواع پایداریها، بهره برداری از ظرفیت کامل خطوط امکان پذیر نیست. ایجاد بازار آزاد رقابتی در سیستمهای تجدید ساختار یافته، ایجاب می کند که از حداکثر ظرفیت خطوط استفاده شود. استفاده حداکثر از ظرفیت خطوط، ممکن است باعث ایجاد اضافه بار در برخی خطوط، خارج از ظرفیت مجاز آنها شود. این پدیده به عنوان گرفتگی در خطوط انتقال مطرح می شود و بیشتر در سیستمهای تجدید ساختار یافته اهمیت دارد. گرفتگی در خطوط باعث می شود که برخی از محدودیتها از حد مجاز خود خارج شوند. بنابراین لازم است که گرفتگی بوجود آمده، به نحو صحیحی مدیریت شود. یکی از راههای پیشنهاد شده برای مدیریت گرفتگی، استفاده از ادوات FACTS در شبکه قدرت است.

مقدمه:
بکارگیری ادوات FACTS در شبکه‌های قدرت جهت بهبود شاخص‌های بهره‌برداری در چند سال اخیر رشد روزافزونی داشته است. علت رویکرد به این ادوات داشتن مشخصه‌های بسیار برجسته آنها می‌باشد. بزرگترین نمونه نصب شده آن تاکنون یک STATCOM به قدرت MVA160در ناحیه Inze ایالات متحده می‌باشد که با نصب آن وضعیت بهره‌برداری شبکه به نحو مطلوبی افزایش یافته است. از آنجا که شبکه فشارقوی برق تهران در سالهای اخیر چه از لحاظ مصرف و چه از لحاظ نصب خطوط و پستها، توسعه زیادی یافته و از طرفی این ناحیه از حساسیت خاصی برخوردار می‌باشد، بنابراین بهبود شاخص‌های بهره‌برداری در این ناحیه از اهمیت ویژه‌ای برخوردار است و در آینده نزدیک ضرورت نصب ادوات FACTS جهت بهبود شاخص‌های بهره برداری در این منطقه احساس می‌شود.

فصل اول
معرفی ادوات FACTS

۱-۱- مقدمه
در حال حاضر انواع مختلفی از ادوات FACTS در سیستم¬های قدرت به کار می‌رود که مشهورترین آنها عبارتنداز:
– SVC : جبرانساز Var استاتیک
– TCSC : خازن سری کنترل تریستوری
– (PAR )PST : ترانسفورماتور شیفت¬دهنده فاز (تنظیم¬کننده زاویه فاز)
– STATCOM : جبرانساز استاتیک
– SSSC : جبرانساز سری سنکرون استاتیک
– UPFC : کنترل¬کننده یکپارچه توان
– IPFC : کنترل¬کننده توان بین خطوط
– CSC : جبرانساز استاتیک تغییرپذیر
در ادامه عملکرد و ساختار این ادوات معرفی شده است.

۱-۲-معرفی انواع ادوات FACTS
۱-۲-۱- جبرانساز Var استاتیک (SVC)
SVC یکی از مهمترین عناصر FACTS است که سالهاست به دلیل مزیت فنی و اقتصادی در حل مساله دینامیک ولتاژ مورداستفاده قرار می‌گیرد. دقت، دسترس‌پذیری و پاسخ سریع SVC در مقایسه با جبرانگرهای موازی کلاسیک آن¬را به وسیله‌ای بسیار کارآمد در کنترل ولتاژ حالت گذرا و حالت ماندگار تبدیل نموده است. شکل (۱-۱) ساختمان SVC و مشخصه V-I آن¬را نشان می‌دهد.

شکل ۱-۱ ساختمان SVC و مشخصه V-I آن
SVC به صورت موازی به شبکه وصل می‌شود و همانطور که از شکل پیداست می‌تواند در دو مود راکتیو سلفی یا خازنی ظاهر شود. در جریان خازنی بزرگتر از Icmax، SVC به یک خازن تبدیل می‌شود و توان راکتیو آن به صورت تابعی از ولتاژ شبکه تغییر می‌کند. شیب نمودار V-I بین Icmax و -Irmax معمولاً %۲ تا %۵ درنظرگرفته می‌شود.
مهمترین کاربردهای SVC عبارتنداز :
– تثبیت ولتاژ در شبکه¬های ضعیف،
– کاهش تلفات انتقال،
– افزایش ظرفیت انتقال توان،
– افزایش میرایی اغتشاشات کوچک،
– بهبود پایداری ولتاژ،
– حذف نوسانات توان.
رایج¬ترین انواع SVC با توجه به عناصر به¬کاررفته در ساختمان آن¬ها به شرح زیر است:
– راکتور کنترل تریستوری TCR ،
– خازن سوییچ تریستوری TSC ،
– راکتور سوییچ تریستوری TSR ،
– خازن سوییچ مکانیکی MSC .
در شکل (۱-۲) موارد فوق و نحوه اتصال آن¬ها به سیستم انتقال نشان داده شده است. با تنظیم زاویه آتش تریستورها، SVC در مود راکتیو سلفی یا خازنی ظاهر می‌شود.
معمولاً حوزه تغییرات ولتاژ سیستم توسط SVC %5 لحاظ می‌شود. اغلب سه محل برای نصب SVC پیشنهاد می‌شود:
– در مجاورت بارهای عمده و بزرگ (نواحی وسیع شهری)،
– نزدیک به بارهای حساس به ولتاژ،
– در مجاورت بارهای صنعتی.
در واقع نصب SVC در سه محل مزبور بیشترین تاثیر را بر بارهای شبکه قدرت دارد. همان¬طور که گفتیم اگر SVC به حد توان راکتیو خود نزدیک شود (مثلاً به Icmax در شکل (۱-۲)) به یک خازن ثابت تبدیل می‌شود و تولید توان راکتیو آن تابعی از ولتاژ شبکه می‌گردد. این پدیده از معایب SVC محسوب می‌شود.

عنوان فهرست مطالب صفحه
چکیده: ۱
مقدمه: ۲
فصل اول ۳
معرفی ادوات FACTS 3
۱-۱- مقدمه ۴
۱-۲-معرفی انواع ادوات FACTS 5
۱-۲-۱- جبرانساز Var استاتیک (SVC) 5
۱-۲-۲- خازن سری کنترل تریستوری(TCSC) 6
۱-۲-۳- جبرانساز استاتیک(STATCOM) 7
۱-۲-۴-ترانسفورماتور شیفت دهنده فاز (PST/PAR) 9
۱-۲-۵- جبرانسازی سری سنکرون استاتیک (SSSC) 11
۱-۲-۶- کنترلکننده یکپارچه توان (UPFC) 12
۱-۲-۷- کنترلکننده توان بین خطوط (IPFC) 12
۱-۲-۸- جبرانساز استاتیک تغییرپذیر(CSC) 13
۱-۳- انواع PST 14
۱-۳-۱-PST نوع A 15
۱-۳-۲-PST نوع B 16
۱-۳-۳-PST نوع B1 16
۱-۳-۴-PST نوع B2 17
۱-۳-۵-PST نوع C 18
۱-۳-۶- PST نوع C1 18
۱-۳-۷- PST نوع D 19
۱-۳-۸-PST نوع D1 20
۱-۳-۹- PST نوع D2 22
۱-۳-۱۰-PST نوع E 23
۱-۳-۱۱-خصوصیات انواع PST 23
۱-۴- کاربرد انواع PST 24
۱-۵- مزایای FACTS 25
۱-۶- کاربردهای ادوات FACTS 28
۱-۶-۱-کاربردهای حالت ماندگار ادوات FACTS 29
۱-۶-۲-کاربردهای دینامیکی ادوات FACTS 30
۱-۷- هزینه‌های سرمایه‌گذاری ادوات FACTS 30
۱-۷-۱-هزینه‌های تجهیزات ادوات FACTS 32
۱-۷-۲-هزینه‌های زیربنایی ادوات FACTS 33
۱-۸- دورنمایی از آینده ادوات FACTS 35
فصل دوم ۳۶
مدلسازی سیستم های قدرت برای پایداری سیگنال کوچک با در نظر گرفتن ادوات فکت ۳۶
۲-۱- مدل‌سازی سیگنال کوچک ۳۸
۲-۱-۱-مولدهای همزمان ۳۸
۲-۱-۲-سیستم‌های تحریک ۴۰
۲-۱-۳- الگوی توربین و دستگاه فرمان ۴۲
۲-۱-۴-الگوی بار ۴۲
۲-۱-۵- شبکه و مدل جریان قدرت ۴۴
۲-۱-۶-مدل‌ها یا الگوهای فکت ۴۵
۲-۱-۶-۱-الگوی SVC 46
۲-۱-۶-۲- الگوی TCPS 47
۲-۱-۶-۳- الگوی TCSC 49
۲-۱-۷- سیستم بررسی ۵۰
۲-۲-تحلیل مقدار مشخصه ۵۱
۲-۲-۱- نتایج تثبت سیگنال کوچک سیستم بررسی ۵۱
۲-۲-۲- بردار ویژه، شکل حالت و ضریب مشارکت ۵۷
۲-۳- کنترل‌پذیری کیفی، قابلیت مشاهده و باقیمانده ۶۱
فصل سوم ۶۵
طراحی و شبیه‌سازی کنترل خطی پایداری سیستم قدرت با استفاده از ادوات فکت ۶۵
۳-۱-فرمول حساسیت ترکیبی مقدار نامحدود H 66
۳-۲- مساله تعمیم‌یافته بی‌نهایت-H با جایگذاری قطبی ۶۷
۳-۳- فرمول نابرابری ماتریسی ۶۹
۳-۴- خطی‌سازی معادلات نابرابری ماتریسی ۷۰
۳-۵- مطالعه موردی ۷۲
۳-۵-۱- انتخاب وزن ۷۲
۳-۵-۲-طرح کنترل ۷۳
۳-۵-۳-ارزیابی عملکرد ۷۶
۳-۵-۲- نتایج شبیه‌سازی ۷۷
۳-۶-مطالعه موردی در خصوص طراحی متوالی ۷۹
۳-۶-۱- سیستم تست ۷۹
۳-۷-۲- طراحی کنترل ۸۰
۳-۶-۳- ارزیابی عملکرد ۸۱
۳-۶-۴- نتایج شبیه‌سازی ۸۲
۳-۷- کنترل H∞ برای سیستم‌های تاخیر زمانی ۸۴
۳-۸- پیش‌بینی‌کننده اسمیت برای سیستم‌های تاخیر زمانی ۸۵
۳-۹- فرمول مساله با استفاده از پیش‌بینی‌کننده یکپارچه اسمیت ۸۹
۳-۱۰- مطالعه موردی ۹۱
۳-۱۰-۱-طراحی کنترل ۹۱
۳-۱۰-۲- ارزیابی عملکرد ۹۳
۳-۱۰-۳- نتایج شبیه‌سازی ۹۳
مراجع: ۹۷

عنوان فهرست اشکال صفحه
شکل ۱-۱ ساختمان SVC و مشخصه V-I آن ۵
شکل ۱-۲ انواع SVC 6
شکل ۱-۳ TCSC و نمودار P-V 7
شکل ۱-۴ STATCOM و مشخصه V-I آن ۸
شکل ۱-۵ مقایسه مشخصه V-I SVC و STATCOM 9
شکل ۱-۶ PST و نمودار فازوری ولتاژ ۱۱
شکل ۱-۷ ساختار SSSC 11
شکل ۱-۸ UPFC و ناحیه کاری چند نوع FACTS در صفحه ‍P-Q 12
شکل ۱-۹ ساختار IPFC 13
شکل ۱-۱۰ PST نوع A 15
شکل ۱-۱۱ PST نوع B 16
شکل ۱-۱۲ PST نوع B1 17
شکل ۱-۱۳ سیمپیچ تحریک PST نوع B2 18
شکل ۱-۱۴PST نوع C 18
شکل ۱-۱۵PST نوع C1 19
شکل ۱-۱۶ PST نوع D 20
شکل ۱-۱۷ PST نوع D1 21
شکل ۱-۱۸ ترانسفورماتور تحریک PST نوع D1 (بدون سیم پیچهای ثالثیه) ۲۱
شکل ۱-۱۹ PST نوع D2 22
شکل ۱-۲۰ PST نوع E 23
شکل ۱-۲۱ افزایش فروش سالانه ناشی از افزایش ظرفیت خطوط انتقال ۲۷
شکل ۱-۲۲ هزینه‌های نمونه‌ای احداث خطوط جدید انتقال AC 28
شکل ۱-۲۳ هزینه‌های سرمایه‌گذاری نمونه برای SVC و STATCOM 34
شکل ۱-۲۴ هزینه‌های سرمایه‌گذاری نمونه برای TCSC، UPFC و FSC 34
شکل ۱-۲۵ تابع هزینه ادوات FACTS 35
تصویر ۲-۱ نمودار بلوکی از یک سیستم تحریک از نوع DCIA 41
تصویر ۲-۲ نمودار بلوکی یک سیستم تحریک از نوع STIA سریع ۴۲
تصویر ۲-۳ نمودار بلوکی SVC 46
تصویر ۲-۴ الگوی پویای SVC 47
تصویر ۲-۵ نمودار بلوک TCPS. 48
تصویر ۲-۶ الگوی پویای TCPS 49
تصویر ۲-۷ نمودار بلوک TCPS. 50
تصویر ۲-۸ الگوی دینامیک TCPS 50
تصویر ۲-۹ سیستم بررسی ۱۶ ماشینی و ۶۸ باسی. ۵۱
تصویر ۲-۱۰ شکل حالت نخستین حالت میان‌منطقه‌ای ۵۹
تصویر ۳-۱ فرمول حساسیت ترکیبی ۶۷
تصویر ۳-۲ راه‌اندازی یک تنظیم‌کننده تعمیم‌یافته برای فرمول حساسیت ترکیب. ۶۸
تصویر ۳-۳ منطقه مقطع مخروطی برای جایگذاری قطبی ۶۹
تصویر ۳-۴ پاسخ فرکانسی فیلتر وزن ۷۳
تصویر ۳-۵ پاسخ فرکانسی به کنترل‌کننده ترتیب کامل و کاهش‌یافته ۷۴
تصویر ۳-۶ پاسخ فرکانسی حساسیت (S) 74
تصویر ۳-۷ پاسخ فرکانسی حساسیت زمان کنترل (KS) 75
تصویر ۳-۸ پاسخ دینامیکی سیستم ۷۸
تصویر ۳-۹ پاسخ دینامیکی سیستم ۷۸
تصویر ۳-۱۰ پاسخ دینامیکی سیستم ۷۹
تصویر ۳-۱۱ سیستم تحت بررسی با پنج منطقه‌ای شانزده دستگاهی با سه ادوات فکت. ۸۰
تصویر ۳-۱۲ پاسخ دینامیکی سیستم: زاویه میان G1 و G15. 82
تصویر ۳-۱۳ جبران درصد TCSC 83
تصویر ۳-۱۴ خروجی SVC 83
تصویر ۳-۱۵ زاویه فازی TCPS. 84
تصویر ۳-۱۶ راه‌اندازی کنترل برای سیستم‌های با تاخیر زمانی ۸۶
تصویر ۳-۱۷یک نمایش معادل از سیستم‌های با زمان مرده ۸۶
تصویر ۳-۱۸ معرفی پیش‌بینی‌کننده اسمیت و مانع تاخیر ۸۷
تصویر ۳-۱۹ تاخیر یکنواخت در هر دو مسیر ۸۷
تصویر ۳-۲۰ فرمول پیش‌بینی‌کننده اسمیت ۸۸
تصویر ۳-۲۱ پیش‌بینی‌کننده یکپارچه اسمیت. ۹۰
تصویر ۳-۲۲ ساختار کنترل با فرمول طراحی حساسیت ترکیبی ۹۱
تصویر ۳-۲۳ فیدبک فرکانسی فیلترهای وزنی. ۹۳
تصویر ۳-۲۴ فیدبک فرکانسی کنترل‌کننده کامل و کاهش‌یافته ۹۳
تصویر ۳-۲۵ فیدبک پویای سیستم به SVC؛ کنترل‌کننده با در نظر گرفتن تاخیر طراحی می‌شود. ۹۴
تصویر ۳-۲۶ بازده یا خروجی SVC. 94
تصویر ۳-۲۷ فیدبک دینامیک سیستم با تاخیر ۰.۵ ثانیه‌ای ۹۴
تصویر ۳-۲۸ فیدبک پویای سیستم با تاخیر ۱.۰ ثانیه‌ای ۹۵
تصویر ۳-۲۹ فیدبک دینامیک سیستم؛ کنترل‌کننده طراحی‌شده بدون در نظر گرفتن تاخیر. ۹۵

عنوان فهرست جداول صفحه
جدول ۱-۱ خلاصه‌ای از مهمترین تفاوتهای بین SVC و STATCOM 7
جدول ۱-۲ کمیات کنترلشده ۱۰ نوع ساختار CSC 12
جدول ۱-۳ مقایسه عملکرد انواع PST 22
جدول (۱-۴): مودهای عملکرد PST 23
جدول ۱-۵ مزایای فنی بکارگیری ادوات FACTS 26
جدول ۱-۷ کاربردهای دینامیکی ادوات FACTS 28
ادامه جدول ۱-۷ کاربردهای دینامیکی ادوات FACTS 29
ادامه جدول ۱-۷ کاربردهای دینامیکی ادوات FACTS 29
جدول ۲-۲ حالات الکترومکانیکی در مدل تفصیلی ۵۲
جدول ۲-۳ تاثیر ادوات فکت بر حالات الکترومکانیکی. ۵۳
جدول ۲-۴ تاثیر جریان قدرت بر حالت‌های الکترومکانیکی ۵۳
جدول ۲-۵ تاثیر ویژگی‌های بار بر حالات الکترومکانیکی ۵۴
جدول ۲-۶ تاثیر مقاومت خط ارتباطی در حالت‌های الکترومکانیکی ۵۵
جدول ۲-۷ مقادیر ویژه در مدل کلاسیک. ۵۸
جدول ۲-۸ ۶۰
جدول ۲-۹ شاخص‌های کیفی نرمال برای انواع سیگنال‌های خطی قدرت ۶۱
جدول ۳-۱ نسبت‌های میرایی و فرکانس‌های حالت‌های میان‌منطقه‌ای ۷۴
جدول ۳-۲ نسبت‌های میرایی و فرکانس‌های حالت‌های میان‌منطقه‌ای بحرانی در سطوح مختلف جریان برق میان NETS و NYPS 74
جدول ۳-۳ نسبت‌های میرایی و فرکانس‌های حالت‌های میان‌منطقه‌ای بحرانی برای انواع الگوهای بار ۷۵
جدول ۳-۴ نسبت‌های میرایی و فرکانس‌های حالت‌های میان‌منطقه‌ای با کنترل‌کننده TCSC (حلقه‌های کنترل SVC و TCPS باز) ۷۹
جدول ۳-۵ نسبت‌های میرایی و فرکانس‌های حالت‌های میان‌منطقه‌ای با کنترل‌کننده‌های TCSC و SVC (حلقه کنترل TCPS باز) ۷۹
جدول ۳-۶ نسبت‌های میرایی و فرکانس‌های حالت‌های میان‌منطقه‌ای با کنترل‌کننده‌های TCSC و SVC و TCPS (تمام حلقه‌های کنترل بسته) ۸۰



موضوعات :

دیدگاه ها


دیدگاهتان را بنویسید

نشانی ایمیل شما منتشر نخواهد شد. بخش‌های موردنیاز علامت‌گذاری شده‌اند *