بخشی از مقاله

خالصه:

با گسترده شدن سیستمهای قدرت ، مشخص شد که سیستمهای انتقال را نمی توان جهت حفظ شرایط دینامیکی سیستم، به سرعت کنترل نمود، این عامل باعث می شود برای حفظ پایداری دینامیکی سیستم، در طراحی سیستم انتقال از حاشیه پایداری زیادی استفاده شود، با این وجود بواسطه تقاضای مداوم انرژی الکتریکی ، ممکن است سیستم قادر به واکنش سریع جهت تامین توان اکتیو و راکتیو کافی نباشد. این مقاله رویکرد مناسبی برای جبران توان اکتیو و راکتیو و همچنین میرایی نوسانات در یک سیستم چند ماشینه مشتمل بر چهار ماشین و هفت باس با استفاده از جبران ساز سری سنکرون استاتیکی - SSSC - که یکی از پرکاربردترین جبران سازهای سری در سیستم های انتقال قدرت می باشد ، ارائه می نماید. هر دو خطای تک فاز و سه فاز در این مطالعه در نظر گرفته شده اند. شبیه سازی با استفاده از نرم افزار MATLAB/SIMULNK در سه حالت ، بدون SSSC ، با SSSC و بدون کنترل ، با SSSC همراه با سیستم کنترل قدرت POD انجام شده است. نتیجه شبیه سازی نشان می دهد که بدون استفاده از SSSC ، سیستم در مدت خطا ناپایدار میشود . با ورود SSSC در شبکه سیستم پایدار می شود. در حالت SSSC با POD مولفه های سیستم سریعتر به حالت پایداری میرسند بنابراین با PSC عملکرد سیستم به شدت بهبود یافته و نوسانات سیستم قدرت به سرعت میرا میشوند.

کلمات کلیدی : جبران کننده SSSC ، میرا کننده نوسانات قدرت  POD ، سیستم قدرت چند ماشینه

-1 مقدمه :

پیشرفتهای اخیر در الکترونیک قدرت به استفاده از ادوات FACTS در سیستم قدرت منجر شده است . این تجهیزات قادر به کنترل سریع شبکه در شرایط مختلف بوده و این خصوصیت امکان استفاده از آنها برای بهبود پایداری سیستم قدرت را ممکن می سازد.[1] جبران کننده استاتیکی سنکرون سری SSSC یکی از ادوات FACTS است که به صورت سری به خط انتقال متصل میشود . این عنصر میتواند به صورت موثری بخش توان سیستم قدرت را کنترل کند و دلیل این توانایی ، قابلیت تغییر مشخصه راکتانسی خط از القایی به خازنی و برعکس می باشدSSSC .[2] از عناصری است که در آن یک خازن dc از طریق یک اینورتر ولتاژ ،VSC ، ولتاژ سه فاز متقارنی را به شبکه تحویل می دهد3]،.[4 برای آنکه این ولتاژ با شبکه تنها تبادل توان راکتیو داشته باشد باید بر جریان به اندازه π/2 رادیان تقدم فاز داشته باشد که VSC همانند سلف و اگر تاخیر فاز داشته باشد همانند خازن است .

نوسانات سیستم قدرت یکی از معضالت بزرگ بوده و برای سالها مهندسین برق و کنترل را به چالش کشیده اند . به منظور بهبود میرایی نوسانات سیستم قدرت ، یک سیگنال کنترلی کمکی میتوان به SSSC افزود.[5] کاربرد SSSC برای میرایی نوسانات توان ، بهبود پایداری و پایداری فرکانسی ارائه شده است . یک سیگنال پایدار ساز کمکی میتواند با اضافه شدن به تابع کنترلی SSSC در بهبود نوسانات سیستم قدرت نقش داشته باشد.[6] از SSSC برای تنظیم توان عبوری از خط به منظور بهبود پایداری گذرا استفاده شده است .

-2 ساختار SSSC

SSSC یک کانورتر منبع ولتاژی - - VSC بوده که قابلیت تولید یک ولتاژ AC قابل کنترل را دارد و در سیستم قدرت به صورت سری به خط انتقال متصل می شود. SSSC با تزریق ولتاژ Vq به صورت سری با خط انتقال، قابلیت جبرانسازی امپدانسی خط انتقال را داراست . Vq بر جریان خط عمود بوده و قادر است امپدانس خط را از القایی به خازنی تغییر دهد. همچنین Vq تزریقی مستقل از اندازه جریان خط بوده و بر پخش توان خط انتقال تاثیر می گذارد.[7] تغییرات Vq توسط کانورتر منبع ولتاژی متصل به ثانویه ترانسفورماتور کوپالژ صورت می گیرد. مراحل جبرانسازی به صورت پیوسته با تغییر اندازه و فاز ولتاژ تزریقی میتواند تغییر کند این المان هم در حالت القایی و هم در حالت خازنی میتواند مورد بهره برداری قرار گیرد. VSC به عنوان یکی از ادوات الکترونیک قدرت، ولتاژ AC از یک منبع ولتاژ DC تولید می کند. خازن متصل شده به قسمت DC کانورتر مانند یک منبع ولتاژ DC عمل میکند. برای تامین تلفات ترانسفورماتور، کانورتر و همچنین شارژ نگه داشتن خازن ، مقدار کمی توان حقیقی از خط انتقال کشیده میشود.                                    
معادالت پایه برای نمایش سیالن توان در خط انتقال به صورت زیر می باشد:                                    
که Vs و Vr ولتاژهای طرف فرستنده و گیرنده ، و زاویه فاز منابع ولتاژ Vs و Vr هستند . جهت ساده سازی Vs=Vr=V و = − در نظر گرفته می شود. SSSC ، توانایی اعمال یک راکتانس جبرانسازی Xq به صورت سلفی یا خازنی را سری با راکتانس خط انتقال XL دارد، بنابراین معادالت سیالن توان به صورت زیر قابل نوشتن می باشد :
که Xeff راکتانس موثر خط انتقال بین دو انتها ، شامل راکتانس متغیر شبیه سازی شده ، تامین شده توسط تزریق منبع ولتاژ از سوی جبران ساز سری سنکرون استاتیکی SSSC می باشد. وقتی SSSC در حالت سلفی است راکتانس جبرانساز Xq به صورت منفی تعریف می شود و Xq مثبت است، هنگامی که SSSC در حالت خازنی کار می نماید. ، نمودار زیر روند کار و اتصال SSSC با خط انتقال را نشان می دهد.

شکل : 1 دیاگرام اتصال SSSC به خط انتقال

-3 ساختار کنترلر POD

سیستم کنترلر نشان داده شده در شکل - - 2 به عنوان سیستم کنترل تکمیلی POD برای SSSC در نظر گرفته شده است. این سیستم شامل بهره Ks، washout و دو طبقه lead-lag است. بلوک washout یک فیلتر باال گذر بوده که باعث میشود سیستم کنترلی سیگنال های مربوط به فرکانس نامی سیستم را بدون تغییر عبور داده و لذا برای عملکرد حالت دائمی سیستم تاثیر نگذارد . ثابت زمانی بلوک washout معموال در رنج 1-20 قرار دارد.[8] دو طبقه lead-lag جبران فاز مورد نیاز را در سیستم فراهم می کند و بلوک بهره برای جابجایی قطبها و پایداری سیستم قدرت بکار می رود.

در متن اصلی مقاله به هم ریختگی وجود ندارد. برای مطالعه بیشتر مقاله آن را خریداری کنید