بررسی تأثیر مدلهای وابسته به ولتاژ بار بر پایداری ولتاژ شبکه های قدرت – برق

مشخصات فایل

مقطع:کارشناسی ارشد
رشته تحصیلی:مهندسی برق
نوع ارائه:پایان نامه
تعداد صفحات:157
قالب بندی:word قابل ویرایش

نحوه خرید

بررسی تأثیر مدلهای وابسته به ولتاژ بار بر پایداری ولتاژ شبکه های قدرت – برق

شما میتوانید تنها با یک کلید به راحتی فایل مورد نظر را دریافت کنید. 🙂

برای دسترسی به این فایل ابتدا باید اشتراک خریداری کنید. برای خرید اشتراک بر روی لینک زیر کلیک کنید.

ارتقاء عضویت

چکیده

فصل اول:مقدمه
۱-۱ –مقدمه ۱
۱-۲- مشخصه عمومی سیستم های قدرت ۶
۱-۳- پایداری سیستم قدرت ۷
۱-۳-۱- پایداری زاویه ای رتور ۹
۱-۳-۲- پایداری ولتاژ ۹
۱ -۴- اهمیت پایداری ولتاژ در سیستم های قدرت توسعه یافته ۱۱
۱-۵- تحلیل پایداری ولتاژ ۱۳
۱-۶- کنترل پایداری ولتاژ ۱۵
۱-۷- تاریخچه ای از کارهای انجام شده ۱۶
۱-۸- – هدف از بررسی پایداری ولتاژ ۲۰
۱-۹- – مروری بر وقایع پایداری ولتاژ در سطح جهان ۲۱
۱-۹- محتوای فصل های بعدی ۲۲
فصل دوم:پایداری و ناپایداری ولتاژ
مقدمه ۳۴ ۲-۱- تعاریف و مفاهیم پایداری ولتاژ ۳۴
۲-۱-۱ – تعاریف برطبق تعاریف /Ciqreص ۳۶
۲-۱-۲- تعاریف براساس Hill و Hiskensص ۳۷
۲-۱-۳ – تعاریف براساس I E E Eص ۳۹
۲-۲- چارچوبهای زمانی و مکانیسم های ناپایداری ولتاژ ۴۲
۲-۳ – مکانیسم ها و سنایورها ۴۳
۲-۴- مکانیسم ها – دینامیک بارها ۴۷
۲-۵- مشخصه های پایداری ولتاژ ۵۰
۲-۶ – بررسی و تحلیل یک سیستم کوچک ۵۴
۲-۶-۱- منحنی های PV و VQ برای سیستمهای کوچک ۵۵
۲-۷- مفهوم پایداری ولتاژ در ارتباط با ماتریسهای جاکوبین سیستم ۵۷
۲-۷-۱- مدل سیستم قدرت ۵۸
۲ ـ ۷ ـ ۲ – ارتباط بین پایداری ولتاژ و ماتریس جاکوبین سیستم ۶۲
۲-۸- پایداری ولتاژ و مشخصه های v –p وv –q شبکه ۷۲
۲-۸-۱-پایداری ولتاژ اختلال کوچک و منحنی V – P سیستم ۷۴
۲ ـ ۸ ـ ۲ – پایداری ولتاژ اختلال بزرگ و منحنی V- P سیستم ۷۸
فصل سوم: بررسی پایداری ولتاژ و روشهای ارزیابی آن
۳-۱- مقدمه ۸۴
۳-۲- روش های کلی تحلیل پایداری ولتاژ ۸۶
۳-۳- روشهای استاتیکی آنالیز پایداری ولتاژ ۸۷
۳-۳-۱- روشهای تحلیلی ۸۸
۳-۳-۲- شاخصها و روشهای حساسیت برای آنالیز پایداری ولتاژ ۹۰
۳-۳-۳- تجزیه و تحلیل مدال ، برای ارزیابی پایداری ولتاژ ۹۲
۳-۳-۴- روشهای حساسیت ۱۰۳
۳-۳-۵-شاخصهای دیگر ۱۰۹
۳-۳-۶- منحنی های V-Qص ۱۱۰
۳-۳-۷- منحنی های V – Pص ۱۱۵
۳-۳-۸- پخش بار تداومی بعنوان یک ابزار جهت آنالیز پایداری ولتاژ ۱۱۷
۳-۳-۸-۱- مقدمه ۱۱۷
۳-۳-۸-۲- پخش بار تداومی ۱۲۱
۳-۳-۹- ارزیابی ولتاژ با استفاده از تکنیک آنالیز مدال بهبود یافته ۱۳۶
۳-۳-۹-۱- مقدمه ۱۳۶
۳-۳-۹-۲- آنالیز تئوری ۱۳۷
۳-۳-۹-۳- بحث و نتایج ۱۴۵

فصل چهارم: مدلهای بار

۴-۱- مقدمه ۱۵۲
۴-۲- بارهای استاتیکی ۱۵۲
۴-۲-۱- بارهای وابسته به ولتاژ ۱۵۳
۴-۲-۲- مدل بارهای ZIP شده ۱۵۵
۴-۲-۳- مدلهای چند جمله ای و نمایی وابسته به فرکانس و ولتاژ ۱۵۵
۴-۲-۴- موتور القایی ۱۵۸
۴-۳- بارهای دینامیکی ۱۵۹
۴-۳-۱- بارهای بازیافتی خطی ۱۶۰
۴-۳-۲- بارهای کنترل شده با ترموستات ۱۶۱

فصل پنجم: روش آنالیز منتخب
۵-۱- مقدمه ۱۶۴
۵-۲- پخش بار ۱۶۴
۵-۲-۱- روش نیوتن رافسون ۱۶۵
۵-۲-۲- پخش بار استاتیکی ( در حالتی که دینامیک ها در نظر گرفته نشوند ) ۱۶۶
۵-۳- آنالیز مدال ۱۶۹
۵-۳-۱- مشخص کردن باسهای ضعیف ۱۷۳
۵-۴- تأثیر مدل بار بر پایداری حالت استاتیکی ۱۷۴
۵-۵- روش پخش بار تداومی توسعه داده شده با مدلهای بار ۱۷۶
۵-۵-۱- تغییرات بارهای وابسته به ولتاژ ۱۷۹
۵-۵-۲- آنالیز پخش بار تداومی با مدلهای بار ۱۸۱

فصل ششم: شبیه سازی ها و نتایج

۶-۱- مقدمه ۱۸۷
۶-۲- توصیف سیستم تست ( Case study )ص۱۸۷
۶-۳- روش آنالیز و ارائه شبیه سازی ها ۱۸۸
۶-۴- سیستم IEEE 14 باس ۱۸۹
۶-۴-۱- آنالیز با بارهای قدرت ثابت ۱۹۰
۶-۴-۲- آنالیز با بارهای جریان ثابت ۲۰۳
۶-۴-۳- آنالیز با بارهای امپدانس ثابت ۲۱۶
۶-۵-مقایسه بارهای قدرت ثابت,جریان ثابت,امپدانس ثابت. ۲۳۰

نتیجه گیری وپیشنهادات ۲۳۰

فهرست مراجع ۲۳۲

چکیده
بررسی تأثیر مدلهای بارهای استاتیکی خصوصاً بارهای وابسته به ولتاژ بار در مطالعات پایـداری ولتـاژ ازاهمیت خاصی برخوردار بوده و بعنوان یک نیاز پایه برای ارزیابی امنیت ولتاژ شبکه قدرت محسـوب مـی شود.
در این مقاله دو مدل وابسته به ولتاژ بار یعنی بارهای امپـدانس ثابـت و جریـان ثابـت بـه همـراه مـدلبارهای توان ثابت مورد توجه و آنالیز قرارگرفتهاند و تأثیر این سه نوع مدل بار بطور جداگانـه برپایـداریولتاژ ارزیابی شده و نتایج حاصله با هم مقایسه گردیدهاند. همچنین در این مقاله محدودیت تولید نیـز در شبیهسازیها در نظر گرفته شده و در نتیجه نتایج حاصله بصورت واقعی تر ارائه گردیده اند . سیستم تست IEEE 14 باس جهت مطالعات عددی انتخاب شده است.

مقدمه

این فصل مقدمه ای جهت ورود به موضوعات پایاننامه می باشد. در ابتدا به موضوع اصلی پایداری ولتاژ و بیان کلیاتی در مورد پایداری ولتاژ می پردازیم و سپس به معرفی سیستم قدرت و ویژگیهای لازم آن خواهیم پرداخت. یکی از مهمترین ویژگیهای یک سیستم قدرت پایداری آن است. بیان این ویژگی و انواع شکلهای بروز ناپایداری در بخش بعد مطرح می شود. بیان اهمیت پایداری ولتاژ در سیستمهای قدرت توسعه یافته امروزی و کلیاتی در مورد روشهای تحلیل و مدلهای بار , چگونگی تاثیر این مدلها بر پایداری ولتاژ و سپس روش های منتخب ارزیابی شد، در این پایاننامه از مطالب بعدی هستند. در ادامه این فصل تاریخچه ای از وقایع ناپایداری ولتاژ که در دنیا اتفاق افتادهاند و همچنین کارهای انجام شده بیان میگردد. محتوای فصل های بعدی پایاننامه مطلبی هست که در انتهای این فصل ارائه می شود.
۱-۱- مقدمه
مسئله پایداری ولتاژ یکی از اساسیترین مسائل سیستم قدرت است و کشورهای مختلفی با ایـن مشـکل در شـبکههـای خـود مواجه هستند . پایداری ولتاژ سیستم قدرت یکی از مهمترین مسائلی است که در طراحی و بهرهبرداری نگرانی ایجاد مـیکنـد . ایـننگرانی میتواند با افت ولتاژ سیستم مشخص گردد. این افت ولتاژ در ابتدای کار بتدریج بوده اما در نهایت سریع میشود. موارد زیـرمی توانند بعنوان فاکتورهای شرکت کننده در این مسئله در نظر گرفته شوند:
۱- در تنگنا گذاشتن سیستم یا فشار وارد کردن به آن بعنوان مثال بهرهبرداری از سیستم تحت شرایط ماکزیمم باردهی تـوان
راکتیو.
۲- ناکافی بودن منابع تولید قدرت راکتیو.
۳- مشخصات و نوع رفتار بارها در ولتاژهای پائین و مغایر بودن این رفتار با رفتار مدلهای سنتی بارها که در سیستمهای قدرت مورد استفاده قرار گرفته اند.
۴- پاسخ ترانسفورمرهای تپ – چنجردار به کاهش اندازه ولتاژ در باسهای بار.
۵- عملکرد ناخواسته و غیرقابل پیشبینی رله ها که در شرایط کاهش اندازه ولتاژ رخ خواهد داد.
مسئله پایداری ولتاژ بیشتر یک پدیده دینامیکی است و شبیهسازی در حالت گذرا برای پایداری گذرا نیز ممکن است که بکـاررود. در هر حال، بعضی از شبیه سازی ها نمی توانند اطلاعات حساسیت یا درجه پایداری را به آسـانی فـراهم آورنـد. و ایـن روشـهایشبیهسازی با صرف زیاد وقت در شبیهسازیهای کـامپیوتری و بکـارگیری کوشـش و روشـهای مهندسـی در آنـالیز نتـایج را بیـانمیدارند. این مسئله به بازنگری و بازرسی شرایط سیستم در یک مقیاس وسیع و همچنـین در نظـر گـرفتن تعـداد زیـادی رخـدادتصادفی احتیاج دارد. بنابراین در بسیاری از کاربردها روشهای آنالیز استاتیکی بسیار سودمندتر هستند. و میتوانند بینش بیشتریرا در مورد ولتاژ و توان راکتیو بار فرآهم آورند[۱و۲] .
بنابراین، داشتن یک روش آنالیز، که بتواند مسئله فروپاشی ولتاژ در سیستم قدرت را پیشبینی کند امری ضروی میباشد.
در نتیجه، توجه قابل ملاحظهای توسط محققان سیستم قدرت برروی این مسئله شـده و روشـهای مختلفـی در مقـالات بـرایآنالیز این مسئله پیشنهاد شده است [۳].
مسئله قدرت راکتیو و کنترل ولتاژ از مسائل مشهور این بحث هستند و توسط بسیاری از محققان مورد توجه قـرار گرفتـهانـد .
میدانیم که برای حفظ یک پروفیل ولتاژ مورد قبول برای یک سیستم بایستی منابع کافی توان راکتیو در محلهای مناسبی استفادهشوند. با این همه داشتن یک پروفیل ولتاژ مناسب لزوماً پایداری ولتاژ را تضمین نخواهد کرد. بعبارت دیگر اگرچه ولتاژ پـائین اکثـراوقات از ناپایداری ولتاژ نشأت می گیرد لزوماً باعث آن نخواهد شد. [۴ و ۵ ].
همانطور که بیان شد روشهای آنالیز مختلفی در مقالات و نشریات برای آنالیز پایداری ولتاژ ارائه شده است که میتوان از آنالیز مدال و روش پخش بار تداومی نام برد. اساس روش آنالیز مدال بر محاسبه مقادیر ویژه کوچکتر ماتریس ژاکوبین کاهش یافته و همچنین بردارهای ویژه چپ و راست متناظر با این مقدار ویژه می نیمم پایهگذاری شده است. مقادیر ویژه نشأت گرفته یا وابسته به یک مد ولتاژ یا توان راکتیو متغیر هستند. پایداری سیستم بوسیله چک کردن مقادیر ویژه قابل ارزیابی است. اگر تمام مقادیر ویژه مثبت باشند آنگاه سیستم قدرت بعنوان یک سیستم پایدار در نظر گرفته خواهد شد. بعبارت دیگر حتی اکر یکی از مقادیر ویژه سیستم منفی باشند آنگاه سیستم قدرت ناپایدار بوده و ولتاژ دچار فروپاشی خواهد شد. و مقدار ویژه صفر نشان دهنده آن است که سیستم در حاشیه ناپایداری قرار گرفته است. وضعیت فروپاشی ولتاژ برای یک سیستم پایدار با ارزیابی مقادیر ویژه مینیمم قابل پیشگوئی است. اندازه هر کدام از مقادیر ویژه مینیمم معیاری جهت اندازه نزدیک شدن به فروپاشی ولتاژ میباشد.
با استفاده از فاکتور مشارکت باسهای ضعیف یا ناحیه ضعیف سیستم از جهت نزدیکی به فروپاشی مشخص خواهنـد شـد. ایـنقسمت از سیستم در واقع بیشترین نقش را در فروپاشی ولتاژ اعمال خواهد کرد. و همانگونه که بروز اتفاقات ناگهانی میتواند باعـثناپایداری و از دست دادن سیستم گردد این وضعیت (باسهای ضعیف ) نیز اگر جبران نشوند باعث از دسـت دادن سیسـتم خواهنـدشد.
روش پخش بارتداومی یک روش آنالیز است که برمبنای پارامتری کردن معالات پخش بار و سپس حل این معادلات با تکنیکریاضی انشعاب میپردازد که روش منتخب برای تعیین نقطه ناپایداری سیستم و همچنین مشـخص کـردن نقـاط ضـعیف سیسـتمعلاوه بر آنالیز مدال است. اهمیت این روش نسبت به آنالیز مدال در این است که در روش آنالیز مدال بعلت منفرد شـدن مـاتریسژاکو بین سیستم(J) ادامه پخش بار و بدست آوردن نقاط کار پس از نقطه بحرانی یا حداکثر توان میسر نخواهـد بـود و در نتیجـهمنحنی های V-Q و V-λ را فقط تا نزدیک نقطه منفرد شدن میتوان بدست آورد امـا در روش پخـش بـار تـداومی مـی تـوان بـاتکنیک اشاره شده برای تمام نقاط پخش بار را انجام داد و از نقطه حداکثر توان یا نقطه بحرانی هـم گذشـت یعنـی در واقـع تمـاممنحنی V-Q و V-λ بطور کامل رسم خواهد شد. و نقطه بحرانی و در نتیجه حداکثر توان قابل تحویل سیستم مشخص میشود.
قاعده کلی که برروش پخش بار تداومی حاکم است نسبتاً ساده و روان است. ایـن روش شـامل دو ابـزار پیشـگوئی و تصـحیحمیباشند که با استفاده از این دو ابزار به حل معادلات پخش بار که شامل پارامتر بار میباشند (پارامتر بارλ در آنها اثر داده شـدهاست) می پردازد و به این ترتیب نقاط کار یکی پس از دیگری با افزایش پـارامتر بـار حاصـل شـده و منحنـیQ-V و V-λتولیـدخواهد شد که یک منحنی کاملاً پیوسته است [۶].
منحنیهای Q-Vو V-λ بعنوان ابزاری عمومی توسط بسیاری از واحدهای برقرسانی برای بدست آوردن پایداری ولتاژ مورد استفاده قرار میگیرند. آنها میتوانند برای مشخص کردن نزدیکی به نقطه فروپاشی ولتاژ از هنگامیکه توان راکت یو بطور مستقیم کمشود مورد استفاده قرار بگیرند. این منحنیها بطور مؤثری حساسیت و تغییرات ولتاژ باس را نسبت به تـوان راکتیـو تزریقـی نشـانمیدهندو با استفاده از منحنیهایQ-V وv-λ حاشیه پایداری یا فاصله تا نقطه فروپاشی در یک باس مخصـوص مـورد ارزیـابیقرار میگیرد. رایج است که در آنالیز حالت پایدار بارها را بصورت ترکیبی از امپدانس ثابت، جریان ثابت و قدرت ثابت نمایش دهیم.
بهرحال معلوم شده است که پایداری ولتاژ تحت تأثیر مشخصات بار است. نمایش مشخصه مناسب برای بارها در مطالعات پایـداریبرای یک سیستم قدرت از اهمیت خاصی برخوردار است. موتورهای القائی یکی از مهمترین بارها مخصوصاً در نواحی صـنعتی بـراییک سیستم قدرت میباشند. معلوم شده است که بعضی از بارها میتوانند پایداری ولتاژ را در یک رنج وسیع تحت تأثیر خـود قـراردهند. در نتیجه، این بارها توسط محققین سیستم قدرت مورد توجه قابل ملاحظهای قرار گرفتهاند.
۱-۲- مشخصه عمومی سیستم های قدرت [۷]
وظیفه سیستم قدرت این است که انرژی را از یکی از صورتهای طبیعی موجود به صورت انـرژی الکتریکـی در آورد و آن را بـهنقاط مصرف منتقل نماید. طراحی یک سیستم قدرت و بهرهبرداری از آن باید بگونهای باشد کـه نیازهـای اساسـی ذیـل را بـرآوردهسازد:
۱- سیستم باید بتواند تقاضای بار حقیقی و راکتیو مرتباً در حال تغییر را تأمین نماید.
۲- سیستم باید انرژی را با کمترین هزینه و حداقل تأثیر روی محیط زیست تأمین نماید.
۳- کیفیت توان عرضه شده باید از نظر تثبیت فرکانس، تثبیت ولتاژ، شکل موج ولتاژ و سـطح قابلیـت اعتمـاد دارای حـداقلاستانداردهای لازم باشد.
به منظور تأمین نیازهای فوق، سـطوح مختلـف کنتـرل شـامل مجموعـه پیچیـدهای از تجهیـزات, بـه کـار گرفتـه مـیشـود .
کنترلکنندههای یک مولد شامل کنترلهای چرخاننده اصلی و سیستم تحریک است. وظیفه اصلی سیستم کنترل تولید آن است کهتعادل بین کل تولید سیستم از یک طرف و بار و تلفات را از طرف دیگر تأمین نماید به طوری که فرکانس مطلوب و سطح موردنیازتبادل توان با سیستمهای مج اور را از طریق خطوط ارتباطی حفظ نماید. وظیفه کنترلکننـده در سیسـتم تحریـک، تنظـیم ولتـاژژانراتور و توان راکتیو خروجی آن است.
کنترلکنندههای بخش انتقال سیستم، شامل ابزارهایی اسـت کـه تـوان و ولتـاژ را کنتـرل مـی کننـد . از آن جملـه مـیتـوانجبرانگرهای استاتیکی توان راکتیو، کندانسورهای سنکرون، خازنها و راکتورهای قابل کلیدزنی، ترانسفورمرهای با تاپ قابل تنظـیم،ترانسفورمرهای تغییردهنده فاز و سرانجام از کنترل کننده های خطوط فشار قوی جریان مستقیم را نام برد.
کنترلکنندههای یاد شده با حفظ ولتاژ، فرکانس و سایر متغیرهای سیستم در محـدوده مجـاز، بهـرهبـرداری مناسـب از آن راعملی می سازند. همچنین این کنترلکننده ها، تأثیر زیادی بر عملکرد دینامیکی سیستم و قدرت مقابله با اختلالها را دارند.

نتیجه گیری
تکنیک آنالیز مدال به همراه روش پخش بار تداومی فرموله شده با مدلهای بار به طور موفق آمیزی بر روی سیستم تست IEEE14باسه اعمال شده اند . منحنی های V −λ برای باسهای انتخاب شده به منظور نشان دادن حاشیه پایداری ولتاژ استخراج می شوند . مدلهای مختلف بارهای وابسته به ولتاژ در شبیه سازی ها مورد استفاده قرار گرفته اند . برنامه پخش بار بر پایه نرم افزار مطلب برای اهداف زیر توسعه داده شده است :
۱-محاسبات پخش بار و گزارش آن .
۲-آنالیز پایداری ولتاژ بر اساس مقادیر ویژه ( آنالیز مدال )
۳-استخراج منحنی های V−λ به منظور یافتن حداکثر پارامتر بارگذاری (λmax ) با استفاده از پخش بار تداومی.
۴-نشان دادن تأثیرات بارهای وابسته به ولتاژ بر پایداری ولتاژ سیستم .
۶-۲- توصیف سیستم تست ( Case study )
۱-شبکه تست ۱۴ باس IEEE که قسمتی از سیستم قدرت الکتریکی ایالات متحده را نشان می دهد . و دیاگرام تک خطی آن در شکل ۶-۱ آمده است .

نحوه خرید

دانلود رایگان فایل
شما میتوانید تنها با یک کلید به راحتی فایل مورد نظر را دریافت کنید. 🙂

برای دسترسی به این فایل ابتدا باید اشتراک خریداری کنید. برای خرید اشتراک بر روی لینک زیر کلیک کنید.

ارتقاء عضویت

در صورت بروز هر گونه مشکل در روند خرید اینترنتی، بخش پشتیبانی کاربران آماده پاسخگویی به مشکلات و سوالات شما می باشد

راهنمای سایت

برخلاف سایت های دیگر که فایل ها را به صورت تکی می فروشند روال سایت ما این است که شما با عضویت در سایت ما میتوانید از تمام فایل های موجود استفاده کنید.

تمام مطالب سایت فقط برای اعضای سایت رایگان است.

نحوه عضویت در سایت

آخرین مطالب

مطالب مرتبط