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
1-1 –مقدمه 1
1-2- مشخصة عمومي سيستم هاي قدرت 6
1-3- پايداري سيستم قدرت 7
1-3-1- پايداري زاويه اي رتور 9
1-3-2- پايداري ولتاژ 9
1 -4- اهميت پايداري ولتاژ در سيستم هاي قدرت توسعه يافته 11
1-5- تحليل پايداري ولتاژ 13
1-6- كنترل پايداري ولتاژ 15
1-7- تاريخچه اي از كارهاي انجام شده 16
1-8- – هدف از بررسي پايداري ولتاژ 20
1-9- – مروري بر وقايع پايداري ولتاژ در سطح جهان 21
1-9- محتواي فصل هاي بعدي 22
فصل دوم:پايداري و ناپايداري ولتاژ
مقدمه 34 2-1- تعاريف و مفاهيم پايداري ولتاژ 34
2-1-1 – تعاريف برطبق تعاريف /Ciqreص 36
2-1-2- تعاريف براساس Hill و Hiskensص 37
2-1-3 – تعاريف براساس I E E Eص 39
2-2- چارچوبهاي زماني و مكانيسم هاي ناپايداري ولتاژ 42
2-3 – مكانيسم ها و سنايورها 43
2-4- مكانيسم ها – ديناميك بارها 47
2-5- مشخصه هاي پايداري ولتاژ 50
2-6 – بررسي و تحليل يك سيستم كوچك 54
2-6-1- منحني هاي PV و VQ براي سيستمهاي كوچك 55
2-7- مفهوم پايداري ولتاژ در ارتباط با ماتريسهاي جاكوبين سيستم 57
2-7-1- مدل سيستم قدرت 58
2 ـ 7 ـ 2 – ارتباط بين پايداري ولتاژ و ماتريس جاكوبين سيستم 62
2-8- پايداري ولتاژ و مشخصه هاي v –p وv –q شبكه 72
2-8-1-پايداري ولتاژ اختلال كوچك و منحني V – P سيستم 74
2 ـ 8 ـ 2 – پايداري ولتاژ اختلال بزرگ و منحني V- P سيستم 78
فصل سوم: بررسي پايداري ولتاژ و روشهاي ارزيابي آن
3-1- مقدمه 84
3-2- روش هاي كلي تحليل پايداري ولتاژ 86
3-3- روشهاي استاتيكي آناليز پايداري ولتاژ 87
3-3-1- روشهاي تحليلي 88
3-3-2- شاخصها و روشهاي حساسيت براي آناليز پايداري ولتاژ 90
3-3-3- تجزيه و تحليل مدال ، براي ارزيابي پايداري ولتاژ 92
3-3-4- روشهاي حساسيت 103
3-3-5-شاخصهاي ديگر 109
3-3-6- منحني هاي V-Qص 110
3-3-7- منحني هاي V – Pص 115
3-3-8- پخش بار تداومي بعنوان يك ابزار جهت آناليز پايداري ولتاژ 117
3-3-8-1- مقدمه 117
3-3-8-2- پخش بار تداومي 121
3-3-9- ارزيابي ولتاژ با استفاده از تكنيك آناليز مدال بهبود يافته 136
3-3-9-1- مقدمه 136
3-3-9-2- آناليز تئوري 137
3-3-9-3- بحث و نتايج 145

فصل چهارم: مدلهاي بار

4-1- مقدمه 152
4-2- بارهاي استاتيكي 152
4-2-1- بارهاي وابسته به ولتاژ 153
4-2-2- مدل بارهاي ZIP شده 155
4-2-3- مدلهاي چند جمله اي و نمايي وابسته به فركانس و ولتاژ 155
4-2-4- موتور القايي 158
4-3- بارهاي ديناميكي 159
4-3-1- بارهاي بازيافتي خطي 160
4-3-2- بارهاي كنترل شده با ترموستات 161

فصل پنجم: روش آناليز منتخب
5-1- مقدمه 164
5-2- پخش بار 164
5-2-1- روش نيوتن رافسون 165
5-2-2- پخش بار استاتيكي ( در حالتي كه ديناميك ها در نظر گرفته نشوند ) 166
5-3- آناليز مدال 169
5-3-1- مشخص كردن باسهاي ضعيف 173
5-4- تأثير مدل بار بر پايداري حالت استاتيكي 174
5-5- روش پخش بار تداومي توسعه داده شده با مدلهاي بار 176
5-5-1- تغييرات بارهاي وابسته به ولتاژ 179
5-5-2- آناليز پخش بار تداومي با مدلهاي بار 181

فصل ششم: شبيه سازي ها و نتايج

6-1- مقدمه 187
6-2- توصيف سيستم تست ( Case study )ص187
6-3- روش آناليز و ارائة شبيه سازي ها 188
6-4- سيستم IEEE 14 باس 189
6-4-1- آناليز با بارهاي قدرت ثابت 190
6-4-2- آناليز با بارهاي جريان ثابت 203
6-4-3- آناليز با بارهاي امپدانس ثابت 216
6-5-مقايسه بارهاي قدرت ثابت,جريان ثابت,امپدانس ثابت. 230

نتيجه گيري وپيشنهادات 230

فهرست مراجع 232

چكيده
بررسي تأثير مدلهاي بارهاي استاتيكي خصوصاً بارهاي وابسته به ولتاژ بار در مطالعات پايـداري ولتـاژ ازاهميت خاصي برخوردار بوده و بعنوان يك نياز پايه براي ارزيابي امنيت ولتاژ شبكة قدرت محسـوب مـي شود.
در اين مقاله دو مدل وابسته به ولتاژ بار يعني بارهاي امپـدانس ثابـت و جريـان ثابـت بـه همـراه مـدلبارهاي توان ثابت مورد توجه و آناليز قرارگرفتهاند و تأثير اين سه نوع مدل بار بطور جداگانـه برپايـداريولتاژ ارزيابي شده و نتايج حاصله با هم مقايسه گرديدهاند. همچنين در اين مقاله محدوديت توليد نيـز در شبيهسازيها در نظر گرفته شده و در نتيجه نتايج حاصله بصورت واقعي تر ارائه گرديده اند . سيستم تست IEEE 14 باس جهت مطالعات عددي انتخاب شده است.

مقدمه

اين فصل مقدمه اي جهت ورود به موضوعات پاياننامه مي باشد. در ابتدا به موضوع اصلي پايداري ولتاژ و بيان كلياتي در مورد پايداري ولتاژ مي پردازيم و سپس به معرفي سيستم قدرت و ويژگيهاي لازم آن خواهيم پرداخت. يكي از مهمترين ويژگيهاي يك سيستم قدرت پايداري آن است. بيان اين ويژگي و انواع شكلهاي بروز ناپايداري در بخش بعد مطرح مي شود. بيان اهميت پايداري ولتاژ در سيستمهاي قدرت توسعه يافته امروزي و كلياتي در مورد روشهاي تحليل و مدلهاي بار , چگونگي تاثير اين مدلها بر پايداري ولتاژ و سپس روش هاي منتخب ارزيابي شد، در اين پاياننامه از مطالب بعدي هستند. در ادامة اين فصل تاريخچه اي از وقايع ناپايداري ولتاژ كه در دنيا اتفاق افتادهاند و همچنين كارهاي انجام شده بيان ميگردد. محتواي فصل هاي بعدي پاياننامه مطلبي هست كه در انتهاي اين فصل ارائه مي شود.
1-1- مقدمه
مسئلة پايداري ولتاژ يكي از اساسيترين مسائل سيستم قدرت است و كشورهاي مختلفي با ايـن مشـكل در شـبكههـاي خـود مواجه هستند . پايداري ولتاژ سيستم قدرت يكي از مهمترين مسائلي است كه در طراحي و بهرهبرداري نگراني ايجاد مـيكنـد . ايـننگراني ميتواند با افت ولتاژ سيستم مشخص گردد. اين افت ولتاژ در ابتداي كار بتدريج بوده اما در نهايت سريع ميشود. موارد زيـرمي توانند بعنوان فاكتورهاي شركت كننده در اين مسئله در نظر گرفته شوند:
1- در تنگنا گذاشتن سيستم يا فشار وارد كردن به آن بعنوان مثال بهرهبرداري از سيستم تحت شرايط ماكزيمم باردهي تـوان
راكتيو.
2- ناكافي بودن منابع توليد قدرت راكتيو.
3- مشخصات و نوع رفتار بارها در ولتاژهاي پائين و مغاير بودن اين رفتار با رفتار مدلهاي سنتي بارها كه در سيستمهاي قدرت مورد استفاده قرار گرفته اند.
4- پاسخ ترانسفورمرهاي تپ – چنجردار به كاهش اندازة ولتاژ در باسهاي بار.
5- عملكرد ناخواسته و غيرقابل پيشبيني رله ها كه در شرايط كاهش اندازة ولتاژ رخ خواهد داد.
مسئلة پايداري ولتاژ بيشتر يك پديدة ديناميكي است و شبيهسازي در حالت گذرا براي پايداري گذرا نيز ممكن است كه بكـاررود. در هر حال، بعضي از شبيه سازي ها نمي توانند اطلاعات حساسيت يا درجة پايداري را به آسـاني فـراهم آورنـد. و ايـن روشـهايشبيهسازي با صرف زياد وقت در شبيهسازيهاي كـامپيوتري و بكـارگيري كوشـش و روشـهاي مهندسـي در آنـاليز نتـايج را بيـانميدارند. اين مسئله به بازنگري و بازرسي شرايط سيستم در يك مقياس وسيع و همچنـين در نظـر گـرفتن تعـداد زيـادي رخـدادتصادفي احتياج دارد. بنابراين در بسياري از كاربردها روشهاي آناليز استاتيكي بسيار سودمندتر هستند. و ميتوانند بينش بيشتريرا در مورد ولتاژ و توان راكتيو بار فرآهم آورند[1و2] .
بنابراين، داشتن يك روش آناليز، كه بتواند مسئلة فروپاشي ولتاژ در سيستم قدرت را پيشبيني كند امري ضروي ميباشد.
در نتيجه، توجه قابل ملاحظهاي توسط محققان سيستم قدرت برروي اين مسئله شـده و روشـهاي مختلفـي در مقـالات بـرايآناليز اين مسئله پيشنهاد شده است [3].
مسئله قدرت راكتيو و كنترل ولتاژ از مسائل مشهور اين بحث هستند و توسط بسياري از محققان مورد توجه قـرار گرفتـهانـد .
ميدانيم كه براي حفظ يك پروفيل ولتاژ مورد قبول براي يك سيستم بايستي منابع كافي توان راكتيو در محلهاي مناسبي استفادهشوند. با اين همه داشتن يك پروفيل ولتاژ مناسب لزوماً پايداري ولتاژ را تضمين نخواهد كرد. بعبارت ديگر اگرچه ولتاژ پـائين اكثـراوقات از ناپايداري ولتاژ نشأت مي گيرد لزوماً باعث آن نخواهد شد. [4 و 5 ].
همانطور كه بيان شد روشهاي آناليز مختلفي در مقالات و نشريات براي آناليز پايداري ولتاژ ارائه شده است كه ميتوان از آناليز مدال و روش پخش بار تداومي نام برد. اساس روش آناليز مدال بر محاسبة مقادير ويژة كوچكتر ماتريس ژاكوبين كاهش يافته و همچنين بردارهاي ويژة چپ و راست متناظر با اين مقدار ويژة مي نيمم پايهگذاري شده است. مقادير ويژة نشأت گرفته يا وابسته به يك مد ولتاژ يا توان راكتيو متغير هستند. پايداري سيستم بوسيلة چك كردن مقادير ويژه قابل ارزيابي است. اگر تمام مقادير ويژه مثبت باشند آنگاه سيستم قدرت بعنوان يك سيستم پايدار در نظر گرفته خواهد شد. بعبارت ديگر حتي اكر يكي از مقادير ويژة سيستم منفي باشند آنگاه سيستم قدرت ناپايدار بوده و ولتاژ دچار فروپاشي خواهد شد. و مقدار ويژه صفر نشان دهندة آن است كه سيستم در حاشية ناپايداري قرار گرفته است. وضعيت فروپاشي ولتاژ براي يك سيستم پايدار با ارزيابي مقادير ويژة مينيمم قابل پيشگوئي است. اندازة هر كدام از مقادير ويژة مينيمم معياري جهت اندازة نزديك شدن به فروپاشي ولتاژ ميباشد.
با استفاده از فاكتور مشاركت باسهاي ضعيف يا ناحية ضعيف سيستم از جهت نزديكي به فروپاشي مشخص خواهنـد شـد. ايـنقسمت از سيستم در واقع بيشترين نقش را در فروپاشي ولتاژ اعمال خواهد كرد. و همانگونه كه بروز اتفاقات ناگهاني ميتواند باعـثناپايداري و از دست دادن سيستم گردد اين وضعيت (باسهاي ضعيف ) نيز اگر جبران نشوند باعث از دسـت دادن سيسـتم خواهنـدشد.
روش پخش بارتداومي يك روش آناليز است كه برمبناي پارامتري كردن معالات پخش بار و سپس حل اين معادلات با تكنيكرياضي انشعاب ميپردازد كه روش منتخب براي تعيين نقطة ناپايداري سيستم و همچنين مشـخص كـردن نقـاط ضـعيف سيسـتمعلاوه بر آناليز مدال است. اهميت اين روش نسبت به آناليز مدال در اين است كه در روش آناليز مدال بعلت منفرد شـدن مـاتريسژاكو بين سيستم(J) ادامة پخش بار و بدست آوردن نقاط كار پس از نقطة بحراني يا حداكثر توان ميسر نخواهـد بـود و در نتيجـهمنحني هاي V-Q و V-λ را فقط تا نزديك نقطة منفرد شدن ميتوان بدست آورد امـا در روش پخـش بـار تـداومي مـي تـوان بـاتكنيك اشاره شده براي تمام نقاط پخش بار را انجام داد و از نقطة حداكثر توان يا نقطة بحراني هـم گذشـت يعنـي در واقـع تمـاممنحني V-Q و V-λ بطور كامل رسم خواهد شد. و نقطة بحراني و در نتيجه حداكثر توان قابل تحويل سيستم مشخص ميشود.
قاعدة كلي كه برروش پخش بار تداومي حاكم است نسبتاً ساده و روان است. ايـن روش شـامل دو ابـزار پيشـگوئي و تصـحيحميباشند كه با استفاده از اين دو ابزار به حل معادلات پخش بار كه شامل پارامتر بار ميباشند (پارامتر بارλ در آنها اثر داده شـدهاست) مي پردازد و به اين ترتيب نقاط كار يكي پس از ديگري با افزايش پـارامتر بـار حاصـل شـده و منحنـيQ-V و V-λتوليـدخواهد شد كه يك منحني كاملاً پيوسته است [6].
منحنيهاي Q-Vو V-λ بعنوان ابزاري عمومي توسط بسياري از واحدهاي برقرساني براي بدست آوردن پايداري ولتاژ مورد استفاده قرار ميگيرند. آنها ميتوانند براي مشخص كردن نزديكي به نقطة فروپاشي ولتاژ از هنگاميكه توان راكت يو بطور مستقيم كمشود مورد استفاده قرار بگيرند. اين منحنيها بطور مؤثري حساسيت و تغييرات ولتاژ باس را نسبت به تـوان راكتيـو تزريقـي نشـانميدهندو با استفاده از منحنيهايQ-V وv-λ حاشية پايداري يا فاصلة تا نقطة فروپاشي در يك باس مخصـوص مـورد ارزيـابيقرار ميگيرد. رايج است كه در آناليز حالت پايدار بارها را بصورت تركيبي از امپدانس ثابت، جريان ثابت و قدرت ثابت نمايش دهيم.
بهرحال معلوم شده است كه پايداري ولتاژ تحت تأثير مشخصات بار است. نمايش مشخصة مناسب براي بارها در مطالعات پايـداريبراي يك سيستم قدرت از اهميت خاصي برخوردار است. موتورهاي القائي يكي از مهمترين بارها مخصوصاً در نواحي صـنعتي بـراييك سيستم قدرت ميباشند. معلوم شده است كه بعضي از بارها ميتوانند پايداري ولتاژ را در يك رنج وسيع تحت تأثير خـود قـراردهند. در نتيجه، اين بارها توسط محققين سيستم قدرت مورد توجه قابل ملاحظهاي قرار گرفتهاند.
1-2- مشخصة عمومي سيستم هاي قدرت [7]
وظيفة سيستم قدرت اين است كه انرژي را از يكي از صورتهاي طبيعي موجود به صورت انـرژي الكتريكـي در آورد و آن را بـهنقاط مصرف منتقل نمايد. طراحي يك سيستم قدرت و بهرهبرداري از آن بايد بگونهاي باشد كـه نيازهـاي اساسـي ذيـل را بـرآوردهسازد:
1- سيستم بايد بتواند تقاضاي بار حقيقي و راكتيو مرتباً در حال تغيير را تأمين نمايد.
2- سيستم بايد انرژي را با كمترين هزينه و حداقل تأثير روي محيط زيست تأمين نمايد.
3- كيفيت توان عرضه شده بايد از نظر تثبيت فركانس، تثبيت ولتاژ، شكل موج ولتاژ و سـطح قابليـت اعتمـاد داراي حـداقلاستانداردهاي لازم باشد.
به منظور تأمين نيازهاي فوق، سـطوح مختلـف كنتـرل شـامل مجموعـة پيچيـدهاي از تجهيـزات, بـه كـار گرفتـه مـيشـود .
كنترلكنندههاي يك مولد شامل كنترلهاي چرخانندة اصلي و سيستم تحريك است. وظيفة اصلي سيستم كنترل توليد آن است كهتعادل بين كل توليد سيستم از يك طرف و بار و تلفات را از طرف ديگر تأمين نمايد به طوري كه فركانس مطلوب و سطح موردنيازتبادل توان با سيستمهاي مج اور را از طريق خطوط ارتباطي حفظ نمايد. وظيفه كنترلكننـده در سيسـتم تحريـك، تنظـيم ولتـاژژانراتور و توان راكتيو خروجي آن است.
كنترلكنندههاي بخش انتقال سيستم، شامل ابزارهايي اسـت كـه تـوان و ولتـاژ را كنتـرل مـي كننـد . از آن جملـه مـيتـوانجبرانگرهاي استاتيكي توان راكتيو، كندانسورهاي سنكرون، خازنها و راكتورهاي قابل كليدزني، ترانسفورمرهاي با تاپ قابل تنظـيم،ترانسفورمرهاي تغييردهندة فاز و سرانجام از كنترل كننده هاي خطوط فشار قوي جريان مستقيم را نام برد.
كنترلكنندههاي ياد شده با حفظ ولتاژ، فركانس و ساير متغيرهاي سيستم در محـدودة مجـاز، بهـرهبـرداري مناسـب از آن راعملي مي سازند. همچنين اين كنترلكننده ها، تأثير زيادي بر عملكرد ديناميكي سيستم و قدرت مقابله با اختلالها را دارند.

نتیجه گیری
تكنيك آناليز مدال به همراه روش پخش بار تداومي فرموله شده با مدلهاي بار به طور موفق آميزي بر روي سيستم تست IEEE14باسه اعمال شده اند . منحني هاي V −λ براي باسهاي انتخاب شده به منظور نشان دادن حاشية پايداري ولتاژ استخراج مي شوند . مدلهاي مختلف بارهاي وابسته به ولتاژ در شبيه سازي ها مورد استفاده قرار گرفته اند . برنامة پخش بار بر پاية نرم افزار مطلب براي اهداف زير توسعه داده شده است :
1-محاسبات پخش بار و گزارش آن .
2-آناليز پايداري ولتاژ بر اساس مقادير ويژه ( آناليز مدال )
3-استخراج منحني هاي V−λ به منظور يافتن حداكثر پارامتر بارگذاري (λmax ) با استفاده از پخش بار تداومي.
4-نشان دادن تأثيرات بارهاي وابسته به ولتاژ بر پايداري ولتاژ سيستم .
6-2- توصيف سيستم تست ( Case study )
1-شبكة تست 14 باس IEEE كه قسمتي از سيستم قدرت الكتريكي ايالات متحده را نشان مي دهد . و دياگرام تك خطي آن در شكل 6-1 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