پایان نامه بررسی پخش‌بار کنترل‌کننده یکپارچه توان و کاربردهای آن درمحیطهای تجدید ساختارشده

اختصاصی از یارا فایل پایان نامه بررسی پخش‌بار کنترل‌کننده یکپارچه توان و کاربردهای آن درمحیطهای تجدید ساختارشده دانلود با لینک مستقیم و پرسرعت .

فرمت فایل : WORD (قابل ویرایش)

تعداد صفحات:93

پایان‌نامه برای دریافت درجه کارشناسی ارشد"M.Sc"
مهندسی برق-کنترل

فهرست مطالب:
 عنوان                                                                                                                   صفحه                              

چکیده..............................................................................................................................................1
مقدمه...............................................................................................................................................2
فصل اول:کنترل‌کننده یکپارچه توان.................................................................................................3
 1-1. مشخصه‌ها و اصول عملکرد پایه...................................................................................3
            1-1-1. قابلیت‌های مرسوم کنترل خط انتقال.................................................................5
فصل دوم: مدلسازی کنترل‌کننده یکپارچه توان در مطالعات پخش بار..........................................10
       2-1. مدلسازی کنترل‌کننده یکپارچه توان در مطالعات پخش‌بار با روش الموش.................11
             2-1-1. مبدل بدون تلفات خطوط تجهیز‌شده با UPFC................................11     
               2-1-2. روابط پخش‌بار بهینه شامل UPFC................................................................18
  2-2. مدلسازی کنترل‌کننده یکپارچه توان در مطالعات پخش‌بار با روش نوروزیان .......... 20
        2-2-1. مدل UPFC جهت مطالعات پخش‌بار............................................................20
                       2-2-1-1. مدل منبع ولتاژ سری (مبدل).........................................................20
                       2-2-1-2. مدل UPFC..................................................................................22
                       2-2-1-3. مدل تزریقیUPFC برای معادلات پخش‌توان...............................23                 2-2-2. ابعاد UPFC...................................................................................................24
       2-3. مدلسازی کنترل‌کننده یکپارچه توان در مطالعات پخش‌بار با روش نیوتن...................26
             2-3-1. مدار معادل UPFC.........................................................................................26                          2-3-1-1. مدل بر پایه منبع ولتاژ.....................................................................26
                      2-3-1-2. مدل نبوی نیاکی ایروانی.................................................................27
                      2-3-1-3. روابط UPFC جهت انجام معادلات پخش‌بار بهینه........................28
                                   2-3-1-3-1. معادلات توان UPFC...............................................29
                                   2-3-1-3-2. تابع لاگرانژ UPFC..................................................31
                                   2-3-1-3-3. تابع لاگرانژ خط DC...............................................32
فهرست مطالب
عنوان                                                                                                     صفحه
                                  
                                   2-3-1-3-4. ضرائب توان UPFC.....................................................32
                                   2-3-1-3-5. معادلات خطی‌سازی شده.............................................33
              2-3-2. حالتهای اولیه UPFC در حل معادلات پخش‌بار بهینه......................................40
                        2-3-2-1. دامنه‌ها و زوایای ولتاژ گرهی..........................................................40
                        2-3-2-2. برنامه زمانی (فهرست توان اکتیو)...................................................40
                        2-3-2-3. ضریب لاگرانژ................................................................................40
                        2-3-2-4. منبع سری.......................................................................................41
                        2-3-2-5. منبع موازی.....................................................................................41
                        2-3-2-6. بررسی محدودیتهای متغیرهای قابل کنترل UPFC........................42
 
فصل سوم: انتخاب مدل کنترل‌کننده یکپارچه توان در مطالعات پخش‌بار........................................43
       3-1. مدل نیوتن – رافسون....................................................................................................45
       3-2. مدل نبوی نیاکی ایروانی................................................................................................45    

فصل چهارم: شبیه‌سازی پخش‌بار کنترل‌کننده یکپارچه توان در شبکه انتقال
                سیستان و بلوچستان و شبکه نمونه 24 شین IEEE.................................................45
  4-1. شبکه انتقال سیستان بلوچستان....................................................................................45
         4-1-1. بررسی پخش‌بار اولیه شبکه سیستان و بلوچستان..........................................47
         4-1-2. بررسی پخش‌بار شبکه سیستان و بلوچستان با UPFC..................................50
         4-1-3. بررسی پخش بار بهینه بر روی شبکه سیستان بلوچستان...............................52
         4-1-4. بررسی پخش بار بهینه بر روی شبکه سیستان بلوچستان با UPFC...............55
       4-2. شبکه انتقال 24 شین IEEE.........................................................................................58
             4-2-1. بررسی پخش‌بار اولیه شبکه 24 شین IEEE...................................................60
             4-2-2. بررسی پخش‌بار شبکه 24 شین IEEE با UPFC............................................64


فهرست مطالب
عنوان                                                                                                     صفحه

             4-2-3. بررسی پخش بار بهینه بر روی شبکه 24 شین IEEE.......................................68
             4-2-4. بررسی پخش بار بهینه بر روی شبکه 24 شین IEEE با UPFC......................72

فصل پنجم: نتیجه‌گیری و پیشنهادات
نتیجه‌گیری........................................................................................................................................77
پیشنهادات........................................................................................................................................78
فهرست منابع لاتین..........................................................................................................................79
فهرست منابع فارسی.......................................................................................................................80
چکیده انگلیسی...............................................................................................................................81

 
فهرست شکل‌ها
 عنوان                                                                                                    صفحه

شکل 1-1: نمایش یک UPFC در یک سیستم قدرت با دو ماشین...................................................3
شکل 1-2: یک UPFC با استفاده از دو مبدل منبع ولتاژی پشت به پشت........................................4
شکل 1-3: محدوده توان اکتیو قابل انتقالP  و تقاضای توان راکتیو پایانه دریافت کننده Q
              بر حسب زاویه  یک خط انتقال کنترل‌شده بوسیله UPFC...........................................6
شکل 1-4: محدوده P توان اکتیو قابل انتقال و A تقاضای توان راکتیو انتهای دریافت کننده
              بر حسب  زاویه انتقال یک خط انتقال که به وسیله UPFC کنترل‌شده است...............9
شکل 2-1: خطوط انتقال تجهیزشده با UPFC بدون تلفات............................................................11
شکل 2-2: مدل خط دارای  UPFC که توسط منبع جریان نشان داده شده است............................14
شکل 2-3: مدل  خط مجهز به UPFC.........................................................................................15
شکل 2-4: توازن پخش بار در شین  i و j......................................................................................17
شکل 2-5: منبع ولتاژ سری قابل کنترل...........................................................................................20
شکل 2-6: دیاگرام برداری..............................................................................................................21
شکل 2-7: جایگزینی منبع ولتاژ سری با منبع جریان......................................................................21
شکل 2-8: مدل تزریقی برای VCS................................................................................................22
شکل 2-9: مدل UPFC..................................................................................................................23
شکل 2-10: نمودار جریانی  تعیین ابعاد بهینه UPFC....................................................................25
شکل 2-11: مدار معادل UPFC  بر اساس مدل منبع ولتاژی.........................................................26
شکل 2-12: نمایش مدل نبوی نیاکی و ایروانی..............................................................................27
شکل 2-13: مدار معادل مدل نبوی نیاکی ایروانی...........................................................................27
شکل 3-1: نمایش مدل نبوی نیاکی و ایروانی................................................................................44
شکل 3-2: مدار معادل مدل نبوی نیاکی ایروانی.............................................................................44
شکل 4-1: شمای کلی شبکه 230KV  انتقال سیستان بلوچستان...................................................47
شکل 4-2: شبکه سیستان و بلوچستان همراه با UPFC نصب شده بین مسیر خاش– ایرانشهر....50
شکل 4-3: شبکه سیستان و بلوچستان با توابع اقتصادی................................................................52
شکل 4-4: شبکه سیستان و بلوچستان با توابع اقتصادی و UPFC ...............................................55

فهرست شکل‌ها
عنوان                                                                                                     صفحه

شکل 4-5: سیستم نمونه 24 شین IEEE........................................................................................60
شکل 4-6: سیستم نمونه 24 شین IEEE با UPFC........................................................................64
شکل 4-7 سیستم نمونه 24 شین  IEEE با توابع اقتصادی............................................................68
شکل 4-8: سیستم نمونه 24 شین  IEEE با توابع اقتصادی و UPFC..........................................72



فهرست جدول‌ها
عنوان                                                                                               صفحه

جدول 2-1: اطلاعات مربوط به ماتریس ژاکوبین....................................................................24
جدول 4-1: مشخصات خطوط شبکه انتقال سیستان بلوچستان...............................................46
جدول 4-2: مشخصات ژنراتور‌های شبکه سیستان بلوچستان.................................................46
جدول 4-3: توزیع ژنراتورها و اثرات UPFC در میزان تولید.................................................57
جدول 4-4: مشخصات خطوط سیستم نمونه 24 شین IEEE................................................58
جدول 4-5: ضرائب تابع هزینه سیستم نمونه 24 شین IEEE................................................59
جدول 4-6: مشخصات بار سیستم نمونه 24 شین IEEE.......................................................59
     جدول 4-7: نحوه توزیع ژنراتورها و اثرات UPFC در میزان تولید.......................................76

 چکیده

کنترل‌کننده یکپارچه توان(UPFC) از عناصر جدید ادوات FACTS می‌باشد که قابلیتهای برجسته‌ای در تنظیم همزمان توان اکتیو و راکتیو به‌صورت مستقل از هم،بهبود رفتار سیستم در حالت دینامیک، کاهش تراکم و کاهش هزینه تولید را دارا می‌باشد. از موضوعات مهم این عنصر داشتن مدل مناسبی برای پخش‌بار می‌باشد.اولین مدل پخش‌بار در سال 1996 ارائه شد که تا کنون مطالعات زیادی روی آن صورت گرفت.در این پایان‌نامه مدلهای مختلف ارائه شده مورد ارزیابی قرار گرفت و از میان آنها مدل مناسب از نظر سادگی و عملی بودن برای پخش‌بار و پخش‌بار بهینه انتخاب شده ‌است و صحت آن با شبیه‌سازی رایانه‌ای به‌وسیله نرم‌افزارهای MATLAB و PSAT به اثبات رسیده ‌است.    


مقدمه

جهان در قرن بیست ویکم با چالش‌های جدیدی برای محافظت از ساکنان‌اش ،منابع‌اش ومحیط زیست‌اش روبه‌رو است. الکتریسته که عامل اصلی تغییرات در قرن پیش بوده است در سال‌هایی که پیش‌رو است نیز بسیار سرنوشت ساز خواهد بود. اما در ابتدا زیرساخت صنعت برق خود باید دگرگون شود. درحال حاضر صنعت برق آمادگی  لازم را برای برآوردن خواسته‌های اقتصاد دیجیتال آینده، دنیایی ‌با رقابت ‌افزاینده ‌و محیط زیست در معرض خطر را ندارد. قوانین اخیر زیست محیطی ، مسائل مربوط به حق مسیر ، افزایش هزینه‌های ساخت و تنظیم مجدد و رشد سریع مصرف نیاز به استفاده از حداکثر ظرفیت ممکن سیستم های تولید و انتقال موجود را ایجاد می¬کند.
صنایع الکترونیکی به دنبال تجهیزاتی با عملکرد با انعطاف پذیری بیشتر در سیستم‌های انتقال هستند که تا به کمک آنها محدودیت موجود در سیستم انتقال را کاهش داد. ادوات FACTS قادر هستند که انعطاف‌پذیری مورد نیاز سیستم انتقال را در حین عملکرد فراهم کنند .
مدل UPFC انحصاری و مرکب از جبران‌سازهای سری و موازی سریع است و کنترل انعطاف‌پذیری از شبکه برق را فراهم می‌کند. ویژگی UPFC به‌عنوان یکی از ادوات FACTS پیشرفته، توانایی تنظیم دامنه ولتاژ شین و زاویه فاز و امپدانس خط می‌باشد. این ویژگی قدرتمند UPFC سبب می‌شود که از این وسیله در کاربردهای زیادی از جمله پایدارسازی ولتاژ و فاز و همچنین افزایش ظرفیت خطوط انتقال موجود درشبکه استفاده کرد.



فصل اول
کنترل‌کننده یکپارچه توان

1-1- مشخصه‌ها و اصول عملکرد پایه
هدف از ابداع کنترل‌کننده یکپارچه توان UPFC، کنترل بلادرنگ و جبران دینامیکی سیستم‌های انتقال ac بوده و بدین وسیله قابلیت چند منظوره لازم برای حل بسیاری از مسائل و مشکلات موجود در صنعت انتقال توان فراهم گردید.

شکل (1-1) نمایش یک UPFC در یک سیستم قدرت با دو ماشین

از دیدگاه نظری، UPFC یک منبع ولتاژ سنکرون (SVS) تعمیم یافته است که در فرکانس پایه، بوسیله ولتاژ فازوری Vpqبا دامنه   و زاویه    قابل کنترل، نمایش داده می‌شود و به‌صورت سری در خط انتقال قرار می‌گیرد که در سیستم با دو ماشین (یا دو سیستم مستقل با یک خط انتقال ارتباطی) شکل (1-1) نشان داده شده است.
در این ترکیب، SVS عموماً با سیستم انتقال، هم توان اکتیو و هم توان راکتیو مبادله می‌کند. از آنجایی که طبق تعریف،SVS تنها قادر به تولید توان راکتیو تبادلی است،‌توان اکتیو باید توسط گیرنده یا منبع تغذیه مناسبی از آن جذب یا به آن داده شود. در آرایش UPFC، همانطور که در شکل مشاهده می‌شود، توان اکتیوی که SVS مبادله می‌کند، بوسیله یکی از دو شین ابتدا یا انتهای خط تأمین می‌شود (در این ترکیب هدف، کنترل پخش توان است، نه افزایش ظرفیت تولید سیستم)
امروزه در کاربرد عملی طبق شکل (1-2)، UPFC از دو مبدل منبع ولتاژی پشت به پشت که  از کلیدهای تایریستوری GTO استفاده می‌کنند، تشکیل شده است. این مبدلها که در شکل با مبدل 1 و مبدل 2 نشان داده شده‌اند، توسط یک لینگ dc مشترک با یک خازن ذخیره dc، به هم مرتبطند.
این آرایش مانند یک مبدل توان ac به ac ایده آل عمل می‌نماید که در آن توان حقیقی، می‌تواند آزادانه در هر جهتی بین ترمینالهای ac دو مبدل عبور کند و هر مبدلی می‌تواند بطور مستقل توان راکتیو را در ترمینال خروجی ac خود تولید (یا جذب) کند.