| پایان نامه کارشناسی ارشد مهندسی برق-كنترل بررسی پخش‌بار كنترل‌كننده یكپارچه توان و كاربردهای آن درمحیطهای تجدید ساختارشده
پایان نامه کارشناسی ارشد مهندسی برقكنترل بررسی پخش‌بار كنترل‌كننده یكپارچه توان و كاربردهای آن درمحیطهای تجدید ساختارشده
|
 |
| دسته بندی | مهندسی برق |
| فرمت فایل | doc |
| حجم فایل | 967 کیلو بایت |
| تعداد صفحات فایل | 94 |
پایان‌نامه كارشناسی ارشد مهندسی برق-كنترل با عنوان:
بررسی پخش‌بار كنترل‌كننده یكپارچه توان و كاربردهای آن درمحیطهای تجدید ساختارشده
چكیده
كنترل‌كننده یكپارچه توان(UPFC) از عناصر جدید ادوات FACTS می‌باشد كه قابلیتهای برجسته‌ای در تنظیم همزمان توان اکتیو و راکتیو به‌صورت مستقل از هم،بهبود رفتار سیستم در حالت دینامیك، کاهش تراكم و كاهش هزینه تولید را دارا می‌باشد. از موضوعات مهم این عنصر داشتن مدل مناسبی برای پخش‌بار می‌باشد.اولین مدل پخش‌بار در سال 1996 ارائه شد كه تا كنون 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:
كنترل‌كننده یكپارچه توان(UPFC)
(UPFC)
Unified Power Flow Controller
ادوات FACTS
کنترل‌کننده یکپارچه
لاگرانژ
منابع سری و موازی
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
عنوان صفحه
چكیده.................................................................................................................1
مقدمه..................................................................................................................2
فصل اول:کنترل‌کننده یکپارچه توان...............................................................................3
1-1. مشخصه‌ها و اصول عملكرد پایه............................................................................3
1-1-1. قابلیتهای مرسوم كنترل خط انتقال.........................................................5
فصل دوم: مدلسازی كنترل‌كننده یكپارچه توان در مطالعات پخش بار..........................................10
2-1. مدلسازی كنترل‌كننده یكپارچه توان در مطالعات پخش‌بار با روش الموش.................11
2-1-1. مبدل بدون تلفات خطوط تجهیزشده با UPFC................................11
2-1-2. روابط پخش‌بار بهینه شامل UPFC................................................................18
2-2. مدلسازی كنترل‌كننده یكپارچه توان در مطالعات پخش‌بار با روش نوروزیان .......... 20
2-2-1. مدل UPFC جهت مطالعات پخش‌بار............................................................20
2-2-1-1. مدل منبع ولتاژ سری (مبدل).........................................................20
2-2-1-2. مدل UPFC..................................................................................22
2-2-1-3. مدل تزریقیUPFC برای معادلات پخش‌توان...............................23
2-2-2. ابعاد UPFC...................................................................................................24
2-3. مدلسازی كنترل‌كننده یكپارچه توان در مطالعات پخش‌بار با روش نیوتن...................26
2-3-1. مدار معادل UPFC................................................................................26
2-3-1-1. مدل بر پایه منبع ولتاژ.....................................................................26
2-3-1-2. مدل نبوی نیاكی ایروانی.................................................................27
2-3-1-3. روابط UPFC جهت انجام معادلات پخش‌بار بهینه........................28
2-3-1-3-1. معادلات توان UPFC...............................................29
2-3-1-3-2. تابع لاگرانژ UPFC..................................................31
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 بهینه......................................40
2-3-2-1. دامنه‌ها و زوایای ولتاژ گرهی..........................................................40
2-3-2-2. برنامه زمانی (فهرست توان اكتیو)...................................................40
2-3-2-3. ضریب لاگرانژ................................................................................40
2-3-2-4. منبع سری.......................................................................................41
2-3-2-5. منبع موازی.....................................................................................41
2-3-2-6. بررسی محدودیتهای متغیرهای قابل كنترل UPFC........................42
فصل سوم: انتخاب مدل كنترل‌كننده یكپارچه توان در مطالعات پخش‌بار........................................43
3-1. مدل نیوتن – رافسون....................................................................................................45
3-2. مدل نبوی نیاكی ایروانی................................................................................................45
فصل چهارم: شبیه‌سازی پخش‌بار كنترل‌كننده یكپارچه توان در شبكه انتقال
سیستان و بلوچستان و شبكه نمونه 24 شین IEEE.................................................45
4-1. شبكه انتقال سیستان بلوچستان....................................................................................45
4-1-1. بررسی پخش‌بار اولیه شبكه سیستان و بلوچستان..........................................47
4-1-2. بررسی پخش‌بار شبكه سیستان و بلوچستان با UPFC..................................50
4-1-3. بررسی پخش بار بهینه بر روی شبكه سیستان بلوچستان...............................52
4-1-4. بررسی پخش بار بهینه بر روی شبكه سیستان بلوچستان با UPFC...............55
4-2. شبكه انتقال 24 شین IEEE.........................................................................................58
4-2-1. بررسی پخش‌بار اولیه شبكه 24 شین IEEE...................................................60
4-2-2. بررسی پخش‌بار شبكه 24 شین IEEE با UPFC............................................64
4-2-3. بررسی پخش بار بهینه بر روی شبكه 24 شین IEEE.......................................68
4-2-4. بررسی پخش بار بهینه بر روی شبكه 24 شین IEEE با UPFC......................72
فصل پنجم: نتیجه‌گیری و پیشنهادات
نتیجه‌گیری........................................................................................................................................77
پیشنهادات........................................................................................................................................78
فهرست منابع لاتین..........................................................................................................................79
فهرست منابع فارسی.......................................................................................................................80
چكیده انگلیسی...............................................................................................................................81
فهرست شكل‌ها
عنوان صفحه
شکل 1-1: نمایش یك UPFC در یك سیستم قدرت با دو ماشین...................................................3
شکل 1-2: یك UPFC با استفاده از دو مبدل منبع ولتاژی پشت به پشت........................................4
شکل 1-3: محدوده توان اكتیو قابل انتقالP و تقاضای توان راكتیو پایانه دریافت كننده Q
بر حسب زاویه یك خط انتقال كنترل‌شده بوسیله UPFC...........................................6
شکل 1-4: محدوده P توان اكتیو قابل انتقال و A تقاضای توان راكتیو انتهای دریافت كننده
بر حسب زاویه انتقال یك خط انتقال كه به وسیله UPFC كنترل‌شده است...............9
شکل 2-1: خطوط انتقال تجهیزشده با UPFC بدون تلفات............................................................11
شکل 2-2: مدل خط دارای UPFC كه توسط منبع جریان نشان داده شده است............................14
شکل 2-3: مدل خط مجهز به UPFC.........................................................................................15
شکل 2-4: توازن پخش بار در شین i و j......................................................................................17
شکل 2-5: منبع ولتاژ سری قابل كنترل...........................................................................................20
شكل 2-6: دیاگرام برداری..............................................................................................................21
شكل 2-7: جایگزینی منبع ولتاژ سری با منبع جریان......................................................................21
شكل 2-8: مدل تزریقی برای VCS................................................................................................22
شكل 2-9: مدل UPFC..................................................................................................................23
شكل 2-10: نمودار جریانی تعیین ابعاد بهینه UPFC....................................................................25
شكل 2-11: مدار معادل UPFC بر اساس مدل منبع ولتاژی.........................................................26
شكل 2-12: نمایش مدل نبوی نیاكی و ایروانی..............................................................................27
شكل 2-13: مدار معادل مدل نبوی نیاكی ایروانی...........................................................................27
شكل 3-1: نمایش مدل نبوی نیاكی و ایروانی................................................................................44
شكل 3-2: مدار معادل مدل نبوی نیاكی ایروانی.............................................................................44
شکل 4-1: شمای كلی شبكه 230KV انتقال سیستان بلوچستان...................................................47
شکل 4-2: شبکه سیستان و بلوچستان همراه با UPFC نصب شده بین مسیر خاش– ایرانشهر....50
شکل 4-3: شبکه سیستان و بلوچستان با توابع اقتصادی................................................................52
شکل 4-4: شبکه سیستان و بلوچستان با توابع اقتصادی و UPFC ...............................................55
شکل 4-5: سیستم نمونه 24 شین IEEE........................................................................................60
شکل 4-6: سیستم نمونه 24 شین IEEE با UPFC........................................................................64
شکل 4-7 سیستم نمونه 24 شین IEEE با توابع اقتصادی............................................................68
شکل 4-8: سیستم نمونه 24 شین IEEE با توابع اقتصادی و UPFC..........................................72
فهرست جدول‌ها
عنوان صفحه
جدول 2-1: اطلاعات مربوط به ماتریس ژاكوبین....................................................................24
جدول 4-1: مشخصات خطوط شبكه انتقال سیستان بلوچستان...............................................46
جدول 4-2: مشخصات ژنراتور‌های شبكه سیستان بلوچستان.................................................46
جدول 4-3: توزیع ژنراتورها و اثرات UPFC در میزان تولید.................................................57
جدول 4-4: مشخصات خطوط سیستم نمونه 24 شین IEEE................................................58
جدول 4-5: ضرائب تابع هزینه سیستم نمونه 24 شین IEEE................................................59
جدول 4-6: مشخصات بار سیستم نمونه 24 شین IEEE.......................................................59
جدول 4-7: نحوه توزیع ژنراتورها و اثرات UPFC در میزان تولید.......................................76
دانلود طرح توجیهی مدرسـه غير انتـفاعي