دانلود پایان نامه کارشناسی ارشد مهندسی برق کنترل
بررسی پخش بار کنترل کننده یکپارچه توان و کاربردهای آن در محیطهای تجدید ساختار شده
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.
کلمات کلیدی:
پخش بار
ادوات FACTS
پخش بار UPFC
کنترل‌کننده یکپارچه توان
محیطهای تجدید ساختار شده
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.
فهرست مطالب
چکیده.1
مقدمه2
فصل اول:کنترل‌کننده یکپارچه توان.3
1-1. مشخصه‌ها و اصول عملکرد پایه3
1-1-1. قابلیتهای مرسوم کنترل خط انتقال.5
فصل دوم: مدلسازی کنترل‌کننده یکپارچه توان در مطالعات پخش بار10
2-1. مدلسازی کنترل‌کننده یکپارچه توان در مطالعات پخش‌بار با روش الموش.11
2-1-1. مبدل بدون تلفات خطوط تجهیزشده با UPFC11
2-1-2. روابط پخش‌بار بهینه شامل UPFC18
2-2. مدلسازی کنترل‌کننده یکپارچه توان در مطالعات پخش‌بار با روش نوروزیان 20
2-2-1. مدل UPFC جهت مطالعات پخش‌بار20
2-2-1-1. مدل منبع ولتاژ سری (مبدل).20
2-2-1-2. مدل UPFC22
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 UPFC26
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 بهینه28
2-3-1-3-1. معادلات توان UPFC.29
2-3-1-3-2. تابع لاگرانژ UPFC31
2-3-1-3-3. تابع لاگرانژ خط DC.32
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 بهینه40
2-3-2-1. دامنه‌ها و زوایای ولتاژ گرهی40
2-3-2-2. برنامه زمانی (فهرست توان اکتیو).40
2-3-2-3. ضریب لاگرانژ40
2-3-2-4. منبع سری.41
2-3-2-5. منبع موازی.41
2-3-2-6. بررسی محدودیتهای متغیرهای قابل کنترل UPFC42
فصل سوم: انتخاب مدل کنترل‌کننده یکپارچه توان در مطالعات پخش‌بار43
3-1. مدل نیوتن – رافسون45
3-2. مدل نبوی نیاکی ایروانی45
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 بلوچستان45
4-1-1. بررسی پخش‌بار اولیه شبکه سیستان و بلوچستان47
4-1-2. بررسی پخش‌بار شبکه سیستان و بلوچستان با UPFC50
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 UPFC64
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 UPFC72
فصل پنجم: نتیجه‌گیری و پیشنهادات
نتیجه‌گیری77
پیشنهادات78
فهرست منابع لاتین79
فهرست منابع فارسی.80
چکیده انگلیسی.81
فهرست شکل‌ها
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 پشت4
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 تلفات11
شکل 2-2: مدل خط دارای UPFC که توسط منبع جریان نشان داده شده است14
شکل 2-3: مدل خط مجهز به UPFC.15
شکل 2-4: توازن پخش بار در شین i و j17
شکل 2-5: منبع ولتاژ سری قابل کنترل.20
شکل 2-6: دیاگرام برداری21
شکل 2-7: جایگزینی منبع ولتاژ سری با منبع جریان21
شکل 2-8: مدل تزریقی برای VCS22
شکل 2-9: مدل UPFC23
شکل 2-10: نمودار جریانی تعیین ابعاد بهینه UPFC25
شکل 2-11: مدار معادل UPFC بر اساس مدل منبع ولتاژی.26
شکل 2-12: نمایش مدل نبوی نیاکی و ایروانی27
شکل 2-13: مدار معادل مدل نبوی نیاکی ایروانی.27
شکل 3-1: نمایش مدل نبوی نیاکی و ایروانی44
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– ایرانشهر50
شکل 4-3: شبکه سیستان و بلوچستان با توابع اقتصادی52
شکل 4-4: شبکه سیستان و بلوچستان با توابع اقتصادی و UPFC .55
شکل 4-5: سیستم نمونه 24 شین IEEE60
شکل 4-6: سیستم نمونه 24 شین IEEE با UPFC64
شکل 4-7 سیستم نمونه 24 شین IEEE با توابع اقتصادی68
شکل 4-8: سیستم نمونه 24 شین IEEE با توابع اقتصادی و UPFC72
فهرست جدول‌ها
جدول 2-1: اطلاعات مربوط به ماتریس ژاکوبین24
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 IEEE58
جدول 4-5: ضرائب تابع هزینه سیستم نمونه 24 شین IEEE59
جدول 4-6: مشخصات بار سیستم نمونه 24 شین IEEE.59
جدول 4-7: نحوه توزیع ژنراتورها و اثرات UPFC در میزان تولید.76
