پایان نامه پیاده سازی شاخص های تشخیص پدیده ناپایداری ولتاژ و بهبود شاخص انتخابی (VSLBI)

پایان نامه پیاده سازی شاخص های تشخیص پدیده  ناپایداری ولتاژ و بهبود شاخص انتخابی (VSLBI)

چکیده:

پدیده ناپایداری ولتاژ از دهههای آغازین قرن بیستم و با رشد صنعت برق مورد توجه محققان، علاقهمند در این زمینه قرار گرفت و در طول دهههای گذشته روشهایی برای تشخیص این پدیده و جلوگیری از آن ارائه شده است. از طرف دیگر در شبکه های امروزی به دلیل رشد کم سیستمهای قدرت در برابر افزایش مصرف و از طرفی حرکت به سمت سیستمهای تجدید ساختار یافته، سبب افزایش فشار بر سیستمهای قدرت شده است بنابراین یکی از مهمترین دغدغه های صنعت برق بحث پایداری ولتاژ میباشد. این نکته باعث شده تا بار دیگر نظر محققان به این مسئله جلب شود. و باعث ارائه روشهای تازهای برای تشخیص پدیده ناپایداری ولتاژ گردیده است که پیچیدگی و محاسبات زیاد روشهای گذشته را نداشته و کارکرد قابل قبولی در نتیجههای بدست آمده ا ز آنها دیده میشود. بنابراین در این پایاننامه به کمک تعدادی از این روشها به بررسی تشخیص پدیده ناپایداری ولتاژ پرداخته خواهد شد.و در مواردی کارکرد آنها بهبود داده خواهد شد.

روشهای بررسی شده در این پایاننامه به دو دسته شاخصهای شین و شاخص های خط تقسیم شده و در یک شبکه استاندارد پیادهسازی خواهند شد. از آنجا که پدیده ناپایداری ولتاژ بطور عمده مربوط به ناحیههای بار بوده و به مشخصه بار بستگی دارد خواهیم دید که شاخصهای شین نسبت به شاخصهای خط دارای کارکرد بهتری هستند و پاسخ بدست آمده از آنها از دقت بیشتری برخوردار است. از بین شاخصهای شین شاخص VSLBI و ZL/Zs دارای کارکرد بهتری هستند و در هردو حالت اغتشاش کوچک و بزرگ به خوبی جواب خواهند داد. هرچند این شاخص ها در بارهای وابسته به ولتاژ به درستی کار نخواهند کرد اما پس از بهبود آنها توسط روشهای پیشنهادی به پاسخهای خوبی خواهند رسید. البته دیگر شاخصهای شین بررسی شده نیز تا حدودی درست جواب خواهند داد. اما در برخی حالتها ایرادهایی دیده میشود که باعث شده کارکرد کلی آنها همچون دو شاخص پیشین نباشد. 

از بین شاخصهای خط، شاخص LQP در هر دو حالت اغتشاش کوچک و بزرگ جوابهای بهتری نسبت به دیگر شاخصها از خود نشان خواهند داد. البته شاخصهای FVSI و Lmn هم دقت خوبی دارند اما در مقایسه با LQP با مقداری خطا پاسخ خواهند داد. 

مقدمه: 

پایداری سیستم قدرت از دهه های آغازین قرن گذشته به عنوان یک مسئله مهم در امنیت بهره برداری از سیستمهای قدرت، شناخته شده و مورد توجه قرار گرفته است. بسیاری از خاموشی های سراسری که در شبکه های قدرت مختلف دنیا رخ داده است، به دلیل ناپایداری سیستم قدرت بوده و توجه بسیاری از صنایع و شرکت های برق را ب ه این مساله معطوف نم وده است . گسترش سیستم های قدرت به دنبال افزایش خطوط ارتباطی و ایجاد شبکه های به هم پیوسته، استفاده از تکنولوژی های جدید در کنترل و حفاظت شبکه و افزایش میزان تقاضا و به دنبال آن بهره برداری از سیستم با حاشیه پایداری کم، به خصوص در سیستم های تجدید ساختار یافته، انواع مختلف

ناپایداری ها در سیستم های قدرت به همراه داشته است. به عنوان م ث ال، پایداری ولتاژ، پایداری فرکانس و نوسانات بین ناحیه ای بیش از گذشته دغدغه مهندسین سیستم های قدرت را برانگیخته است. بنابراین فهم و درک صحیح از انواع ناپایداری ها و چگونگی به وقوع پیوستن آنها جهت طراحی  و بهره برداری سیستم های قدرت، بسیار ضروری است. 

همان گونه که بیان گردید، یکی از انواع ناپایداری ها در شبکه های قدرت، ناپایداری ولتاژ است . در سال های اخیر با توجه به رشد میزان مصرف و هزینه بالای احداث نیروگاه ها و خطوط انتقال، به ویژه در سیستم های تجدید ساختار یافته، بعضاً بهر هبرداری شبکه های قدرت تا نزدیکی حداکثر ظرفیت نیروگاه ها و خطوط شبکه انجام می گیرد که در نتیجه شبکه تحت فشار زیادی قرار گرفته و از لحاظ ولتاژی دچار مشکل خواهد شد. وقوع خاموشی های سراسری اخیر در برخی شبکه های قدرت مهم دنیا مانند فروپاشی ولتاژ در کشور شیلی و فروپاشی شبکه شمال شرق آمریکا و کانادا در آگوست سال 2003 و فروپاشی شبکه قدرت جنوب ایتالیا در سپتامبر سال 2003 گویای این مطلب می باشند. به همین دلیل، بحث ناپایداری ولتاژ در سال های اخیر بسیار مورد توجه قرار گرفته است. از طرف دیگر همانطور که می دانید سیستم های قدرت قسمت زیادی از انرژی مورد نیاز ما را فراهم می کنند هنگامی که سیستم قدرت دچارناپایداری و فروپاشی شود دیگر سیستم های مهم همچون سیستم های حمل و نقل الکتریکی، چراغ راهنماها و سیستم های امنیتی و سیستم آب رسانی شهری و غیره هم دچار مشکل خواهند شد در نتیجه فروپاشی سیستم های قدرت باعث بروز مشکلات بزرگی می شود که اهمیت توجه به این موضوع را نشان می دهد.

در کشور ما نیز، با توجه به افزایش میزان مصرف و هزینه بالای احداث خطوط و نیروگاه های جدید، به ناچار بایستی در آینده ای نه چندان دور، بهره برداری از شبکه در ظرفیت بالاتر انجام گیرد. در نتیجه در این پایان نامه به بررسی روش های تشخیص پدیده ناپایداری ولتاژ پرداخته خواهد شد. 

در فصل اول پس از بیان مفاهیم اساسی مربوط به پایداری ولتاژ، چگونگی استفاده از منحنی ها P-V و V-Q به عنوان روشی برای تحلیل استاتیکی شبکه از لحاظ پایداری ولتاژ مورد بررسی قرار می گیرد و تاثیر پارامترهای گوناگون شبکه بر روی پایداری گفته خواهند شد. 

در فصل دوم روش های تشخیص پدیده ناپایداری ولتاژ که به دو دسته شاخص های مربوط به شینه بار و شاخص های مربوط به خط انتقالی تقسیم می شود و معرفی می گردند. 

در فصل سوم، این روش ها در ابتدا بر روی شبکه دوشینه ساده و سپس بر روی شبکه 9 شینه IEEE در حالت ناپایداری اغتشاش کوچک پیاده سازی می شوند از آنجا که بیشتر شاخص های مربوط به شین بار نیاز به مدار معادل تونن دارند در این فصل روش های گوناگون تخمین پارامترهای مدار معادل بیان خواهد گردید و در مورد بهبود عملکرد برخی شاخص ها پیشنهادهایی ارائه خواهد شد. 

در فصل چهارم نیز شاخص های تشخیص پدیده ناپایداری ولتاژ بر روی شبکه ی 9 شینه IEEE  در حالت اغتشاش بزرگ پیاده سازی خواهد شد و چگونگی به کار بردن و تعیین حد تنظیم پایداری برای یکی از شاخص ها ارائه خواهد شد.

در فصل پنجم نیز، نتیجهگیری کارهای انجام شده و پیشنهادهای در جهت ادامه کار ارائه خواهد شد.