مطالب علمي

جوانبي از توان راكتيو در ارزيابي قابليت اطمينان سيستم هاي قدرت

Reactive Power Aspects in Reliability Assessment of Power Systems

چكيده- توان راكتيو نقش قابل توجهي در بهره برداري سيستم هاي قدرت ايفا مي كند. با اين حال، در ارزيابي قابليت اطمينان، توجه آنچناني به توان راكتيو نشده است. در ارزيابي هاي مرسوم قابليت اطمينان سيستم قدرت، مقادير كمينه و بيشينه ثابتي به عنوان محدوديت هاي توان راكتيو ژنراتورها اعمال مي شود. نواقص و معايب منابع توان راكتيو به ندرت مورد توجه قرار گرفته اند. دلايل تفصيلي خطاهاي شبكه براي يك پيشامد خاص نيز خيلي مطالعه نشده اند. قطع بار توان حقيقي معمولا براي رفع خطاهاي شبكه بدون در نظر گرفتن نقش توان راكتيو به كار مي رود. در روش هاي موجود هيچ شاخص قابليت اطمينان متناظري براي كمبود توان راكتيو تعريف نشده است. كمبود توان راكتيو و ناهماهنگي هاي ولتاژ حاصل از نواقص منابع توان راكتيو، در اين مقاله مورد توجه قرار گرفته اند. شاخص هاي قابليت اطمينان جديدي ارائه مي شوند تا نشان دهنده تاثير كمبود توان راكتيو روي قابليت اطمينان سيستم باشند. شاخص هاي قابليت اطمينان حاصل از كمبود توان راكتيو تعريف و از شاخص هاي مربوط به كمبود توان حقيقي جدا شده اند. محدويت هاي توان راكتيو كه توسط خروجي توان حقيقي ژنراتور و با استفاده از منحني P-Q  تعيين مي شود، مورد مطالعه قرار گرفته است. يك تكنيك تزريق توان راكتيوي معرفي مي شود تا ميزان كمبود توان راكتيو و محل آن تعيين شود. براي تشريح تكنيك ارائه شده، يك سيستم 30 شين IEEE اصلاح شده و مورد تحليل قرار مي گيرد. نتايج حاصل از اين بررسي باعث مي شود در زمينه مديريت توان حقيقي و راكتيو، اطلاعات مهم و قابل توجهي عايد طراحان و بهره برداران شود.

هماهنگي بهينه رله‌هاي اضافه جريان جهتي در يك سيستم ريزشبكه به كمك بهينه‌سازي ازدحام ذرات هيبريدي + نسخه انگليسي

Optimal Coordination of Directional Overcurrent Relays in a Microgrid System Using a Hybrid Particle Swarm Optimization

چكيده- با رشد كاربرد منابع انرژي تجديدپذير پراكنده در سيستم قدرت، اخيرا عملكرد ريزشبكه به طور قابل توجهي افزايش يافته است. ريزشبكه‌ها قادرند تا با و بدون شبكه اصلي كار كنند. جريان‌هاي خطا در حالت‌هاي عملكردي جزيره‌اي و متصل به شبكه كاملا با هم متفاوت‌اند. بنابراين، حفاظت ريزشبكه يكي از مسائل مهم در عملكرد ريزشبكه است. در اين مقاله، براي هماهنگي رله‌هاي اضافه جريان جهتي (DOCR) در يك سيستم ريزشبكه، يك روش بهينه‌سازي ازدحام ذرات هيبريدي (HSPO) توسعه يافته است. قيود هماهنگي شامل عملكرد متصل به شبكه و خودكفاي ريزشبكه است. در رويه بهينه‌سازي، تنظيمات جريان (I_set) رله‌ها به عنوان پارامترهاي گسسته و تنظيمات ضريب زمان (TMS) به عنوان پارامتر پيوسته در نظر گرفته شده‌اند. الگوريتم پيشنهادي داراي دو بخش است، در بخش اول، براي محاسبه I_set از بهينه‌سازي ازدحام ذرات و در بخش دوم، براي محاسبه TMS هر رله از برنامه‌نويسي خطي استفاده مي‌شود. در مورد مطالعه‌اي هم، بارهاي متصل به شبكه به دو دسته بارهاي ضروري و غيرضروري تقسيم مي‌شوند. در عملكرد طبيعي سيستم، توليدات پراكنده (DG) بصورت موازي با شبكه اصلي (utility) كار مي‌كنند. وقتي خطايي در سمت شبكه اصلي رخ مي‌دهد، بارهاي غيرضروري از شبكه جدا شده و DG ها در ريزشبكه به حالت جزيره‌اي كار مي‌كنند. با توجه به نتايج شبيه‌سازي، رله‌هاي اضافه جريان جهتي در هر دو وضعيت ريزشبكه (متصل به شبكه يا جزيره‌اي)، عملكرد مناسب و قابل اطميناني دارند. علاوه بر اين، زمان كل علمكرد رله‌هاي اوليه به طور مناسبي كمينه مي‌شود

تخصيص‌ واحد سود محور و توزيع اقتصادي توليد‌كنندگان مستقل برق به كمك تكنيك جديد

Profit based unit commitment and economic dispatch of IPPs with new technique

چكيده

هر شركت توليدي ممكن است داراي تعداد زيادي واحد توليد با مشخصات مختلف مصرف سوخت باشد، برخي واحدها در مقايسه با برخي ديگر مصرف سوخت بيشتري دارند و همين موضوع به طور مستقيم هزينه توليد و سود شركت را تحت تاثير قرار مي‌دهد. هزينه توليد و سود شركت نيز توسط تخصيص‌واحد و توزيع اقتصادي تحت تاثير قرار مي‌گيرد. هر كدام از شركت‌هاي توليد برق مي‌خواهند سود خود را بيشينه/زياد كنند، كه اين موضوع براي توليدكنندگان مستقل برق (IPPها) نيز برقرار است. با تغيير راهبرد تخصيص‌واحد و توزيع اقتصادي مي‌توان سود را بيشينه كرد. قبلا اين كار به اين شيوه انجام شده است كه هزينه توليد به كمترين سطح برسد. اما از آنجا كه روز به روز رقابت در بازار برق افزايش مي‌يابد، تمايل IPPها به راهكار تخصيص‌واحد به سمت دستيابي به سود بيشينه پيش مي‌رود. پاسخ بدست آمده توسط LR-PBUC كند بوده و ممكن است با مشكل همگرايي مواجه شود. در اين مقاله، روشي را خواهيم ديد كه به كمك آن GENCO (شركت توليدي) يا IPP مي‌تواند توسط تخصيص‌واحد سود بيشتري را بدست آورد، در عين حال كه زمان محاسبه كمينه شده و همواره به پاسخ نهايي دست يابد. براي توزيع اقتصادي از روش هميلتن استفاده شده است. به منظور اثبات كارايي تخصيص‌واحد سودمحور و توزيع اقتصادي هميلتن، اين موارد روي دو مورد تست مورد آزمون واقع شده‌اند. مقايسه سود و زمان محاسباتي تكنيك ارائه شده، با تكنيك‌هاي موجود مقايسه شده است تا عملكرد اين روش ارزيابي شود.

جوانبي از توان راكتيو در ارزيابي قابليت اطمينان سيستم هاي قدرت

Reactive Power Aspects in Reliability Assessment of Power Systems

چكيده- توان راكتيو نقش قابل توجهي در بهره برداري سيستم هاي قدرت ايفا مي كند. با اين حال، در ارزيابي قابليت اطمينان، توجه آنچناني به توان راكتيو نشده است. در ارزيابي هاي مرسوم قابليت اطمينان سيستم قدرت، مقادير كمينه و بيشينه ثابتي به عنوان محدوديت هاي توان راكتيو ژنراتورها اعمال مي شود. نواقص و معايب منابع توان راكتيو به ندرت مورد توجه قرار گرفته اند. دلايل تفصيلي خطاهاي شبكه براي يك پيشامد خاص نيز خيلي مطالعه نشده اند. قطع بار توان حقيقي معمولا براي رفع خطاهاي شبكه بدون در نظر گرفتن نقش توان راكتيو به كار مي رود. در روش هاي موجود هيچ شاخص قابليت اطمينان متناظري براي كمبود توان راكتيو تعريف نشده است. كمبود توان راكتيو و ناهماهنگي هاي ولتاژ حاصل از نواقص منابع توان راكتيو، در اين مقاله مورد توجه قرار گرفته اند. شاخص هاي قابليت اطمينان جديدي ارائه مي شوند تا نشان دهنده تاثير كمبود توان راكتيو روي قابليت اطمينان سيستم باشند. شاخص هاي قابليت اطمينان حاصل از كمبود توان راكتيو تعريف و از شاخص هاي مربوط به كمبود توان حقيقي جدا شده اند. محدويت هاي توان راكتيو كه توسط خروجي توان حقيقي ژنراتور و با استفاده از منحني P-Q  تعيين مي شود، مورد مطالعه قرار گرفته است. يك تكنيك تزريق توان راكتيوي معرفي مي شود تا ميزان كمبود توان راكتيو و محل آن تعيين شود. براي تشريح تكنيك ارائه شده، يك سيستم 30 شين IEEE اصلاح شده و مورد تحليل قرار مي گيرد. نتايج حاصل از اين بررسي باعث مي شود در زمينه مديريت توان حقيقي و راكتيو، اطلاعات مهم و قابل توجهي عايد طراحان و بهره برداران شود.

مديريت توليد توان راكتيو جهت بهبود حاشيه پايداري ولتاژ سيستم قدرت+ نسخه انگليسي

Reactive Power Generation Management for the Improvement of Power System Voltage Stability Margin

چكيده- حاشيه پايداري ولتاژ (VSM) سيستم قدرت با ذخاير توان راكتيو شبكه در ارتباط است. اين مقاله روشي جهت بهبود VSM معرفي مي كند كه از زمانبندي مجدد توليد توان راكتيو ژنراتور استفاده مي كند. مديريت توليد var به صورت يك مساله بهينه سازي معرفي شده است و براي دستيابي به پاسخ بهينه از برنامه نويسي تكاملي مبتني بر شبه گراديان (شيب كاذب) (PGEP) استفاده شد. براي هدايت مسير جستجو از تكنيك تحليل مودال استفاده شده است. نتايج شبيه سازي روي سيستم 39 باس New England نشان مي دهد كه روش ارائه شده بسيار موثر است. در مقايسه با روش برنامه نويسي تكاملي استاندارد (SEP)، پاسخ بهتري حاصل مي شود و سرعت همگرايي الگوريتم نيز بهبود يافته است. همچنين نتايج شبيه سازي نشان دهنده اين است كه پس از برنامه ريزي مجدد بهينه توان راكتيو، ذخاير توان راكتيو سيستم افزايش يافته و در عين حال تلفات اكتيو/ راكتيو كاهش مي يابد. اما مهم ترين مزيت اين روش اين است كه بدون اينكه تجهيز جبرانساز توان راكتيوي به سيستم افزوده و يا توزيع توان اكتيو تغيير داده شود، حاشيه پايداري ولتاژ سيستم قدرت را مي توان بهبود بخشيد.

         مقدمه

در سال هاي اخير، به مسائل پايداري ولتاژ در سيتسم هاي قدرت الكتريكي توجه زيادي شده است. به علت افزايش پيوسته تقاضاي برق و فعل و انفعالات سيستم مقياس بزرگ و نيز توجه به هر دو مزاياي اقتصادي و حفاظت محيط زيست، سيستم هاي قدرت امروزي بسيار نزديك به شرايط عملكرد بيشينه خود عمل مي كنند. در اين شرايط، ناپايداري ولتاژ سيستم ها به احتمال زياد قريب الوقوع است كه عملكرد پايدار كل سيستم را به شدت تهديد خواهد كرد. ناپايداري ولتاژ سيستم قدرت ممكن است با يك اغتشاش و يا حادثه و تحت شرايطي كه معمولا با كمبود ذخاير توان راكتيو مشخص مي شود، آغاز شود. لذا، پايداري ولتاژ سيستم هاي قدرت ارتباط بسيار نزديكي با ذخاير توان راكتيو سيستم ها دارد. از آنجا كه فروپاشي ولتاژ با اين واقعيت در ارتباط است كه به علت محدوديت هاي توليد و انتقال توان راكتيو، تقاضاي توان راكتيو را نمي توان پاسخگو بود، ميزان ذخاير توان راكتيو در پست هاي توليد را مي توان به عنوان معياري براي پايداري ولتاژ سيستم قدرت استفاده كرد. در طي سال ها، اپراتورهاي سيستم جهت اندازه گيري سطح پايداري ولتاژ سيستم قدرت، به ذخاير var ژنراتور تكيه كرده بودند. ذخاير توان راكتيو ژنراتورهاي مهم در شبكه نيز براي مانيتورينگ (پايش) آنلاين پايداري ولتاژ برخي تجهيزات عملي به كار گرفته مي شود

مطالعه روي تست‌هاي عملكرديِ دريچه‌هاي تريستور ادوات FACTS+ نسخه انگليسي

Study on Operational Tests for FACTS Thyristor Valves

چكيده- در اين مقاله مدارهاي تست تركيبي توسعه يافته براي دريچه‌هاي تريستور سيستم‌هاي انتقال ac انعطاف‌پذير (FACTS) بنا شده است. با كنترل دريچه‌هاي تريستور مدارهاي تست تركيبي، مي‌توان تنش‌هاي تست روي دريچه‌هاي تريستوري ادوات FACTS را بازتوليد كرد، منجمله ولتاژ بالاي پيشرو قبل از اينكه دريچه تريستور اضافه جريان را تحمل كند و ولتاژ بازيابي معكوس پس از تحمل اضافه جريان توسط دريچه‌هاي تريستور، كه اين تنش‌ها مي‌توانند برابر يا بزرگتر از تنش‌هايي باشند كه در پروژه‌هاي تجاري ظاهر مي‌شود. با مدارهاي تست متناظر و راهبردهاي كنترلي، تست افزايش دما، تست اضافه‌جريان و تست تركيبي براي دريچه‌هاي تريستور را مي‌توان به ترتيب انجام داد. سپس، يك روش حفاظت مدارهاي تست تركيبي ارائه مي‌شود. در نهايت، يك پايگاه تست افزايش دما، پايگاه تست اضافه‌جريان، و پايگاه تست تركيبي براي دريچه‌هاي تريستور به ترتيب بنا مي‌شوند. نتايج تست نشان مي‌دهند كه مدار توسعه يافته و راهبردهاي كنترلي و حفاظتي ارائه شده را مي‌توان براي تست دريچه‌هاي تريستوري به كار رفته در ادوات FACTS به كار گرفت.

عبارات كليدي: ديود break over  (BOD)، راكتور شنت ولتاژ بالاي كنترل‌پذير (CSR)، سيستم‌هاي انتقال ac انعطاف‌پذير (FACTS)، تست‌هاي عملكردي، جبرانسازهاي استاتيك var (SVC)، مدارهاي تست تركيبي، دريچه تريستور، جبرانسازي سري با تريستور كنترل‌شده (TCSC).

جولاي 2013

پياده سازي الگوريتم توليد پراكنده (IDG) براي افزايش كارايي فيدرتوزيع،  تحت رشد بسيار زياد بار + نسخه انگليسي

Implementation of Distributed Generation (IDG) algorithm for performance
enhancement of distribution feeder under extreme load growth

چكيده

اين مقاله الگوريتم جديدي را معرفي مي كند كه در زبان برنامه نويسي C نوشته شده است و اين الگوريتم براي اجراي توليد پراكنده (IDG) در فيدر توزيع شعاعي به كار مي رود كه اين فيدر به شدت توسط باري با توزيع غيريكنواخت دچار اضافه بار شده است. اكثر الگوريتم هاي موجود، براي فيدرهاي توزيعي طراحي شده اند كه داراي بار با توزيع يكنواخت هستند. كاربرد اين الگوريتم ها محدود است چون ضريب توان واحد بوده و حجم محاسبات بالاست. روش ارائه شده در اين مقاله تحقيقاتي قادر است تحت شرايط بار با توزيع تصادفي با ضريب توان پايين براي DG تنها همانند سيستم با چند DG كار كند. الگوريتم مبتني است بر روش تحليل كه با در نظر گرفتن بدترين شرايط ممكن، روي شبكه با توزيع شعاعي اجرا مي شود. تحليل هاي انجام گرفته نشان مي دهد كه الگوريتم قادر است با بهبود پروفيل ولتاژ گره و كاهش تلفات توان كارايي سيستم توزيع را افزايش دهد. نتايج شبيه سازي نشان مي دهد كه اجراي توليد پراكنده (IDG) اين توانايي را دارد كه محل و اندازه بهينه DG در هر سيستم توزيعي را بطور موثري تعيين كند. نتايج بدست آمده تاييد شده و در محدود استانداردهاي بين المللي هستند.

         مقدمه

قبل از ظهور توليد پراكنده (DG)، طراحي شبكه هاي توزيع اغلب به گونه اي بود كه بدون هيچ منبع پراكنده اي در فيدر كار كنند. بي نظمي هاي بازار برق و نگراني هاي جهاني در مورد محيط زيست باعث شد كه توليد پراكنده مورد توجه طراحان شبكه هاي توزيع قرار گيرد. حضور DG در سيستم توزيع باعث مي شود پيكربندي پخش توان در شبكه هاي مرسوم سيستم هاي توزيع قدرت از حالت يك جهته به چند جهته تغيير كند. معرفي DG در سيستم توزيع موجب تغيير ويژگي هاي عملكردي شده و تاثيرات فني و اقتصادي قابل توجهي دارد. يكي از معايب اصلي حضور عمده DG در فيدر توزيع، اثر افزايش ولتاژ است كه با انتخاب مناسب اندازه و تعداد DG ها مي توان بر اين نقص غلبه كرد

انتخاب زير مجموعه براي برآورد پارامتر بهبود يافته در شناسايي خط از يك ژنراتور سنكرون+ نسخه انگليسي

Subset Selection for Improved Parameter Estimation in On Line Identification of a synchronous Generator

در اين مقاله اثبات مي‌كنيم كه براي مدل ژنراتور سنكرون به كار رفته در آزمايش‌هاي شناسائي مرجع [16]، و براي اندازه‌گيري‌هاي با كيفيت مشابه (تركيب با مدل مرجع [16]، چون داده‌هاي اصلي در اختيار ما قرار نداشتند)، استراتژي ارائه شده منجر به فرايند تخمين كاهش مرتبه و تخمين‌ ديگر پارامترهاي مرتبطي مي‌شود كه نسبت به حالتي كه همه پارامترها با هم تخمين زده ‌شوند، رفتار بهتري از خود نشان مي‌دهد. بخش II مقاله به طور خلاصه مساله حداقل مربعات غيرخطي را مرور كرده و روي نقش ژاكوبينِ (يا گراديان يا ماتريس مشتق اول) بردار خطا نسبت به بردار پارامتري در يافتن تخمين حداقل مربعات روش گوس- سايدل تاكيد دارد؛ همچنين Hessian (يا ماتريس مشتق دوم) معيار خطا نسبت به بردار پارامتري تعريف مي‌شود. سپس همين بخش، ايده اصلي فرايند انتخاب زيرمجموعه‌اي را كه به ژاكوبين يا Hessian اعمال مي‌شود را بيان كرده و در نهايت الگوريتم را به صورت جزئياتي تشريح مي‌كند. بخش III سيستم تست را توصيف كرده و نحوه استخراج مقادير آزمايش‌هاي شناسائي را توضيح مي‌دهد، سپس نتايج آزمايش‌هاي تخمين مختلفِ انجام شده روي سيستم را ارائه مي‌كند. برخي نتيجه‌گيري‌ها نيز در بخش IV بيان شده است.

كنترل يك ريزشبكۀ داراي منابع متعدد با توانائي تشخيص دروني جزيره‌اي شدن و محدودسازي جريان+ نسخه انگليسي

 Control of a Multiple Source Microgrid With Built-in Islanding Detection and Current Limiting

چكيده- روشي براي كنترل يك محيط ريزشبكه‌اي با منابع انرژي پراكنده و رابط مبدل منبع ولتاژ كه داراي چند منبع انرژي است، تحليل شده و به تاييد مي‌رسد. اين روش كنترلي به گونه‌اي طراحي شده است كه در هر دو حالت عملكرد متصل به شبكه و جزيره‌اي كار كرده و بين اين دو حالت يك گذراي صاف و نرمي را فراهم مي‌كند. ديگر ويژگي‌هاي اين روش كنترلي شامل تشخيص جزيره‌اي شدن با پسخور مثبت و محدودسازي ديناميكي اضافه‌جريان نيز بررسي مي‌شود. تصديق اين ويژگي‌هاي بيان شده از طريق نتايج حاصل از يك سيستم نمونه كوچك كه داراي نتايجي از شبيه‌سازي حوزه زمان ريزشبكه ولتاژ متوسط است، بدست مي‌آيد.

عبارات كليدي: خودكار، كنترل، اينورتر، جزيره‌اي، ريزشبكه، مبدل منبع ولتاژ (VSC)

      مقدمه

وقتي عمق نفوذ منابع انرژي پراكنده (DER) افزايش مي‌يابد تا افزايش تقاضاي برق را در عين كاهش اثرات زيست‌محيطي فراهم كند، ريزشبكه‌ها بسيار مرسوم خواهند بود. منابعي كه بخشي از ريزشبكه را تشكيل مي‌دهند داراي نيازمندي‌هاي خاصي هستند: هر منبع انرژي پراكنده (DER)، حال اينكه يك منبع توليد پراكنده (DG) باشد يا يك واحد ذخيره پراكنده (DS)، بايد قادر باشد تا بدون ايجاد اثرات چشم‌گير روي ريزشبكه، به اين مجموعه افزوده شده و يا از آن خارج شود. همچنين ريزشبكه بايد بتواند در هر دو شرايط از پيش برنامه‌ريزي شده و يا اضطراري، بين حالات متصل به شبكه (GC) و جزيره‌اي (IS) گذراي آرام و صافي را تجربه كند

كاربرد خازن سري توزيع براي استارت بهبوديافته موتور و كاهش (اصلاح) فليكر

Distribution Series Capacitor Application for Improved Motor Start and Flicker Mitigation

چكيده- چنانچه بارهاي موتوري بزرگي در محل‌هاي دوردست سيستم قرار داشته باشند، موضوع فليكر ولتاژ مي‌تواند به يك مساله قابل توجهي براي توزيع‌كنندگان برق تبديل شود. نصب يك خازن سري در فيدر شبكه را تحكيم كرده و به اين بارها اجازه مي‌دهد تا به خطوط موجود متصل شده و مانع سرمايه‌گذاري چشمگير در پست‌هاي جديد يا خطوط توزيع جديد شوند.

اين مقاله يكي از كاربردهاي خازن سري توزيع در آلبرتاي كانادا را توصيف مي‌كند كه در آن يك فيدر طويل جبرانسازي مي‌شود تا فليكر حاصل از استارت موتورهاي بزرگ كاهش يابد. براي اطمينان از عملكرد در محدوده پارامترهاي كاري فيدر، ابزارهاي شبيه‌سازي شبكه براي طراحي و مهندسي خازن سري به كار مي‌رود. سيستم حفاظت اضافه ولتاژ و روش‌هاي تشخيص و غلبه بر مسائل مربوط به رزونانس زيرسنكرون در طي استارت موتورهاي بزرگ نيز در اين مقاله توصيف و تشريح مي‌شود.

اين مقاله اينگونه نتيجه‌گيري مي‌كند كه استفاده از خازن‌هاي سري توزيع يكي از روش‌هاي موثر و ارزان براي بهره‌برداران شبكه است تا بارهاي موتوري بزرگ را انتهاي خطوط بلند توزيع متصل كنند.

        مقدمه

تعادل توان راكتيو در يك شبكه الكتريكي توسط خود سيستم قدرت تنظيم مي‌شود، خطوط توان و موتورهاي الكتريكي مصرف‌كننده‌هاي اصلي توان راكتيو بوده و خازن‌ها و ماشين‌هاي سنكرون نيز تامين كننده اين توان هستند.

تنها توان اكتيو حاصل از جريان اكتيو است كه در نقطه مصرف مورد بهره‌برداري قرار مي‌گيرد. توان راكتيو به عنوان توان مفيد تلقي نمي‌شود اما براي استخراج و استفاده از توان اكتيو، حضور توان راكتيو ضروري است.

توان راكتيو را مي‌توان با معرفي خازن‌هاي سري بصورت محلي توليد كرد تا با كاهش طول الكتريكي خط، انتقال توان اكتيو بهبود يابد.