بررسی پایداری دینامیکی سیستم های قدرت با کنترلر PSS و ادوات FACTS

توضیحات:

پروژه و پایان نامه رشته مهندسی برق و ...- بررسی پایداری دینامیکی سیستم های قدرت با کنترلر PSS و ادوات FACTS در 122 صفحه و چهار فصل در قالب word و قابل ویرایش همراه با توضیحات کامل

چکیده:

نوسانات الکترومکانیکی فرکانس پایین کاراکترهای اجتناب ناپذیر سیستم های قدرت می باشند و آنها بطور وسیعی روی ظرفیت انتقال خطوط انتقال و پایداری سیستم قدرت اثر می گذارند. PSS و ادوات FACTS می توانند به میرایی نوسانات فرکانس پایین کمک کنند.هدف از این تحقیق طراحی PSS پیشرفته و طراحی کنترلر میرایی از ادوات FACTS می باشد.استراتژی کنترل هوشمند ترکیب شده است از دانش شناسایی سیستم و کنترل منطق فازی و شبکه های عصبی به کار رفته در طراحی PSS .

یک PSS مبتنی بر منطق فازی ارایه می شود و بوسیله شبکه عصبی تنظیم می شود.PSS پیشنهادی بهتر از PSS معمولی میرایی نوسانات سیستم را بهبود می بخشد.

اما همان روش کنترل برای طراحی کنترلر ادوات FACTS  راضی کننده نمی باشد،اساسا بدلیل موقعیت مختلف ادوات FACTS ونقش آنها در میرایی نوسانات سیستم قدرت در مقایسه با PSS.یک روش نظام مند در طراحی کنترلر FACTS پیشنهاد شده است.مسئله به عنوان یک نقطه نظر کنترلی در نظر گرفته می شود و بعنوان مسئله کنترل فیدبک به کار برده می شود..

نتایج شبیه سازی اثرات دمپینگ خوب این کنترلرها را نشان می دهد.کار دیگر در این تحقیق این است که UPFC  مدل می شود که یک وسیله FACTS مبتنی بر کانورتر با منبع ولتاژ می باشد و همزمان  ولتاژ باس وسیلان  توان را در خطوط انتقال کنترل می کند.این UPFC تغییرات کوچکی به شبیه سازی و مطالعه سیستم قدرت می دهد که شامل محاسبات پخش بار ،مدل کردن کنترل کانورتر و دینامیک UPFC ، مواجه UPFC با سیستم قدرت برای توسعه برنامه شبیه سازی گذرا و فیزیکی و مدل کردن محدودیت عملیات.مدل پیشنهادی دقیقا رفتار UPFC  را در حالت شبه دائمی نشان می دهد وبخوبی ظرفیت منحصربفرد UPFC را نشان می دهد در کنترل پخش بار و ولتاژ باس باهم به سرعت و بطور مستقل .

مقدمه

در یک سیستم قدرت بهم پیوسته، ژنراتورهای سنکرون با یک سرعت می چرخند و سیلان توان در شرایط عملیات نرمال بایستی ثابت بماند.اگرچه هنگامی که یک اغتشاش به سیستم قدرت اعمال می شود نوسانات الکترومکانیکی فرکانس پایین رخ می دهد.این نوسانات در بیشتر متغیرهای سیستم قدرت مانند ولتاژ باس،جریان خط،سرعت و توان ژنراتور می تواند مشاهده شود.نوسانات سیستم قدرت اول مشاهده می شود بمحض اینکه ژنراتورهای سنکرون بهم پیوسته می شوند تا ظرفیت تولید بیشتر و قابلیت اطمینان بیشتر برای سیستم قدرت فراهم کند. ژنراتورهای متصل نسبت بهم دارای فرکانسهای 1تا2 هرتز می باشد.سیم پیچهای دمپر روی روتور ژنراتور برای جلوگیری از افزایش دامنه نوسانات بکار می رود.بعد از اینکه سیستمهای تحریک سریع برای جلوگیری از عدم سنکرونیزم ژنراتورها معرفی شدند،آن مورد توجه بوده است که این نوع سیستم تحریک همیشه متمایل به کاهش دمپینگ نوسانات سیستم می باشد .

فهرست مطالب:

چکیده    7

فصل اول :طبیعت نوسانات سیستم قدرت          9

1-1-مقدمه         10

فصل دوم :کاربرد کنترل هوشمند طراحی PSS   16

2-1-مقدمه         17

2-2-طراحی ANFIS PSS    18

2-3-ساختار سیستم        18

2-4-شناساگر دستگاه      19

2-5-ANFIS PSS مبتنی بر منطق فازی         22

2-6-ارائه شبکه عصبی PSS مبتنی بر منطق فازی     25

2-7-آموزش آنلاین ANFIS PSS        29

2-8-نتایج شبیه سازی ANFIS PSS 29

2-9-سیستم باس-بینهایت-تک-ماشینه       30

2-10-یک سیستم 13-باس4-ماشین دو- منطقه ای    31

2-11-یک سیستم 68-باس، 16-ماشینه      38

2-12-ANFIS PSS با طرح خود سازماندهی    42

2-13-نتایج شبیه سازی ANFIS PSS با SOM 44

2-14-سیستم باس-بینهایت تک-ماشینه     45

2-15-سیستم 13-باسه 4-ماشینه دو-ناحیه ای        45

2-16-سیستم 68-باسه، 16-ماشینه          53

فصل سوم :مدل کردن و طراحی کنترلر دمپینگ برایUPFC        57

3-1-مقدمه         58

3-2-مدل UPFC ساده شده            59

3-3-محاسبه سیلان توان  62

3-4-مدل کردن دینامیک و کنترل UPFC          66

3-5-شبیه سازی حوزه زمان سیستم قدرت با UPFC  75

3-6-کاهش سیستم قدرت در شبیه سازی گذرا         75

3-7-کاهش سیستم قدرت هنگامی که شامل UPFC است      76

3-8-تکرار نیوتن-رافسون برای محاسبه ولتاژهای باس 78

3-9-مدل کردن قیود عملیاتی اصلی 82

3-10-حدود ولتاژ اعمالی به کانورترها           82

3-11-حد جریان اعمالی به کانورتر شنت       83

3-12-اعمال حد جریان به کانورتر سری         84

3-13-اعمال حدود ولتاژ به انتهای باس دریافتی          84

3-14-حل کردن قیود UPFC در شبیه سازی   87

3-15-طراحی کنترلر دمپینگ برای UPFC       89

3-16-نتایج شبیه سازی    98

3-17-درجه و پارامترهای UPFC       98

3-18-کنترل سیلان توان و کنترل ولتاژ           100

3-19-تغییر بار      113

فصل چهارم :نتایج         118

منابع     121

فهرست اشکال

شکل 1-1 گذاری پخش خط -10 آگوست 1996 سیستم کانادا/امریکای غربی       7

شکل 2.1 ساختار سیستم مورد مطالعه      15

شکل 2.2 بلوک دیاگرام مدل ANFIS PSS       18

شکل 2.3 مدل شبکه عصبی ANFIS            25

شکل 2-4 انحراف سرعت تحت شرایط بار سبک (P = 0.2 pu)   31

شکل 2-5 انحراف سرعت تحت شرایط بار سنگین (P = 1.0 pu)            32

شکل 2-6 یک سیستم دو منطقه ای           33

شکل 2-7 تفاوت سرعت بین ژنراتورهای متفاوت و ژنراتور 1#    35

شکل 2-8 سیستم 16-ماشینه      38

شکل 2-9 پاسخ ژنراتور برای خطای رخ داده روی خط 1-2          39

شکل 2-10 پاسخ ژنراتور برای خطای رخ داده روی خط 1-27      39

شکل 2-11 انحراف سرعت تحت شرایط بار سبک (p=0.2 p.u.) 45

شکل 2-12 انحراف سرعت تحت شرایط بار سنگین (p=1.0 p.u.)           46

شکل 2-13 پاسخ سیستم تحت شرایط بار سبک (P=3.12pu) 47

شکل 2-14 پاسخ سیستم تحت شرایط بار سنگین (Pe2=7.0pu, Ptran = 4.0pu)            47

شکل 2-15 اختلاف سرعت G3 و G1 برای بار سنگین  47

شکل 2-16 پاسخ سیستم تحت شرایط بار سنگین    49

شکل 2-17 انحراف سرعت ژنراتور # 9 برای خطای اعمال شده روی خط 29-28     52

شکل 2-18 انحراف سرعت ژنراتور # 9 برای خطای اعمالی روی خط 1-2. 52

شکل 4.1 ساختار UPFC    57

شکل 4.2 نمودار اجمالی مدل UPFC            58

شکل 4-5 بلوک دیاگرام کنترل کانورتر شنت   70

شکل 4-6 ساختار کلی کنترل UPFC و میانجی با سیستم قدرت           70

شکل 4.7 تقسیم سیستم            73

شکل 4.8 قیود روی Vm     82

شکل 4.9  فلوچارت برای حل کردن قیود UPFC در شبیه سازی گذرا       85

شکل 4.10 دیاگرام سیستم برای طراحی کنترلر دمپینگ UPFC 87

شکل 4-11 سیستم دو ناحیه ای    88

شکل 4.13 نمودار روت لوکاس برای طراحی کنترلر دمپینگ ، با استفاده از سرعت درون ناحیه ای بعنوان ورودی کنترلر 92

شکل 4.14 نمودار روت لوکاس برای طراحی کنترلر دمپینگ،  با استفاده از توان خط موازی بعنوان ورودی کنترلر           93

شکل 4.15 بخشهای بزرگ شده نمودار روت لوکاس شکل 4-12 پیرامون ناحیه حالت درون-ناحیه ای            93

شکل 4.16 توان حقیقی روی خط 102-13 برای حالت 1           99

شکل 4.17 توان راکتیو روی خط 102-13 برای حالت 1  100

شکل 4.18 ارسال ولتاژ باس انتها برای حالت 1          101

شکل 4.19 ولتاژ خازن DCUPFC برای حالت 1            102

شکل 4.20 توان حقیقی روی خط 102-13 برای حالت 2           103

شکل 4.21 توان راکتیو خط روی خط 102-13 برای حالت 2         104

شکل 4.22 ارسال ولتاژ باس انتها برای حالت 2          105

شکل 4.23 ولتاژ خازن DCUPFC برای حالت 2            106

شکل 4.24 توان حقیقی روی خط 102-13 برای حالت 3           107

شکل 4.25 توان راکتیو روی خط 102-13 برای حالت 3  108

شکل 4.26 ولتاژ باس انتهای ارسالی برای حالت 3     109

شکل 4.27ولتاژ خازن DCUPFC برای حالت 3: تغییر VkrefUPFC            109

3-19-تغییر بار      109

شکل 4.28 توان حقیقی روی خط 102-13 برای تغییر بار           111

شکل 4.29 توان راکتیو روی خط 102-13 برای تغییر بار  112

شکل 4.30 ولتاژ باس انتهای ارسالی برای تغییر بار     113

فهرست جداول

جدول 2.1 ماتریس قوانین   20

جدول 4.1 حالتهای مشخص شده و باقیمانده ها تابع انتقال بین سرعت درون ناحیه ای و Pref        90

جدول 4.2 حالتهای مشخص شده و باقیمانده های تابع انتقال بین توان خط موازی و Pref   91

جدول 4.3 درجه های UPFC و پارامترهای مبدل تزویج   98