بخشی از مقاله
چکیده
صدمات اقتصادی ناشی از پایین بودن کیفیت قدرت لزوم استفاده از جبران سازها را مشخص می نماید، SVC به عنوان یکی از جبران سازهای پیشرفته، به دلیل داشتن پاسخ سریع و عملکرد منعطف در وضعیتهای مختلف سیستم، امکان افزایش بازده و اعمال شاخص پایداری ولتاژ عام را به خوبی فراهم میآورند. در این پژوهش SVC با هدف دستیابی هم زمان به افزایش پایداری استاتیکی ولتاژ، افزایش بارپذیری شبکه، کاهش تلفات و بهبود پروفیل ولتاژ بررسی شده است. علاوه بر بررسی پایداری ولتاژ و تثبیت فرکانس باجبران ساز استاتیک var همچنین برای خطاهای مختلف درسیستم قدرت با و بدون تثبیت کنندههای قدرت - pss - مورد ارزیابی قرار گرفت. در مدل طراحی شده جبرانساز کنترلگر امپدانس متغیر بوده که با زاویه آتش راکتور کنترل شده تریستور - TCR - ، استفاده شده که در سیستم جهت کنترل تغییرات ولتاژ به کار گرفته شده است. همچنین اثر ادوات FACTS شنت مانند SVC در بهبود پایداری گذرای سیستم قدرت دو منطقه در حالات مختلف از جمله بررسی پاسخ SVC به پدیده گذرا با توجه به خطاها های مختلف از قبیل: خطای خط به خط، خطای تک خط به زمین، خطای خط به خط به زمین و نهیتاً خطای سه فاز به زمین مورد ارزیابی قرار گرفت. مطالعات سیستم قدرت با و بدون تثبیت کنندههای قدرت - pss - نشان داد هنگامی که جهت جریان برق واقعی پیش تعریف شده باشد، دستگاه FACTS شنت نیازمند آن است که جهت حداکثر بهره برداری از نقطه ثبات کمی نزدیکتر به مرکز جاگذاری گردد همچنین محل بهینه دستگاهها نیز به مقدار بار محلی وابسته بوده و مقدار بار محلی دقیق تر کارایی بهتر سیستم را در محل مطلوب افزایش میدهد.
مقدمه
پایداری سیستم قدرت طبق تعریف عبارت است از توانایی سیستم قدرت در حفظ حالت تعادل در شرایط بهره برداری عادی سیستم و یافتن نقطه کار متعادل جدید پس از حادث شدن اغتشاش در آن. پایداری استاتیکی به پایداری سیستم قدرت در اثر ایجاد تغییرات کوچک و پیوسته در بار و شرایط اولیه بار و باقی ماندن پایداری سیستم با وجود سیستمهای تحریک و گاورنر های مرسوم میباشد. پایداری استاتیکی ولتاژ به طور عمده در ارتباط با عدم توازن توان رآکتیو میباشد. در نتیجه توانایی بار در یک بأس سیستم بستگی به پشتیبانی توان رآکتیوی دارد که بأس میتواند از سیستم دریافت کند. بنابراین پشتیبانی توان راکیتو باید در محلی مناسب صورت گیرد. باید دقت نمود که گسترش آرام تغییرات، موجب کمبود برق و کاهش ولتاژ خواهد شد. جبرانساز SVC را میتوان از اولین نسل جبران سازهای پیشرفته دانست که در اوایل دهه هفتاد میلادی معرفی شد. این جبران سازها به صورت موازی به نقطه ای که قرار است. عمل جبران سازی انجام شود، متصل میشوند، SVCاساساً یک تولید کننده یا مصرف کننده توان رآکتیو ایستایی است که بصورت موازی متصل شده و خروجی آن برای تغییر جریان کاپاسیتیو یا اندکتیو تنظیم شده، به گونه ای که متغیرهای سیستم قدرت حفظ و یا کنترل شوند. متغیر کنترل شده، عموماً ولتاژ بأس SVC است. این تجهیز به عنوان وسیله ای جهت بهبود کیفیت توان، پیامدی از فشار اقتصادی بر سسیتم های انرژی الکتریکی در سراسر دنیا است. بنابراین درک صحیح ساختار و عملکرد کنترلی و رفتار دینامیکی آن، بسیار مهم است. تاکنون تحقیقات بسیار زیادی در زمینه پایداری ولتاژ و تثبیت فرکانس با انواع مختلفی از جبران سازاستاتیک ارائه شده است با این حال درسیستم قدرت با و بدون تثبیت کنندههای قدرت - pss - تحلیل پایداری ولتاژ و تثبیت فرکانس باجبران ساز استاتیک var انجام نگرفته است در ادامه تعدادی از تحقیقات که در داخل کشور انجام شده است به طور بسیار خلاصه ارائه شده است. آنالیز و شبیه سازی جبران ساز سنکرون استاتیکی 24 STATCOM پالسه سه سطحی توسط روش کنترل پهنای پالس در سوئیچینگ فرکانس اصلی FFC انجام گرفته است. مطالعات اخیر به برسی انتخاب الگوی جبران سازی استاتیک برای کنترل ولتاژهای گذرا در پستهای فشار قوی پرداخته و به بررسی پایداری استاتیک ودینامیک ولتاژ شبکه با اعمال نیروگاه بادی به سیستم وپیشنهاد راهکارهای جبران سازی را ارائه نموده و پایداری ولتاژ در نیروگاه بادی مجهز به DFIG، متصل به شبکه و قابلیتهای کنترلی آن پس از وقوع خطا در شبکه مورد بررسی قرار گرفته است.
پیچیدگی روز افزون بهره برداری تجهیزات الکتریکی، سیستمهای قدرت را با چالشهای جدیدی روبرو کرده است. ناپایداری ولتاژ یکی از مشکلاتی است که در سالهای اخیر و به سبب بهره برداری بیش از حد از تجهیزات و افزایش تقاضای بار بوجود آمده است. در حالت کلی دو روش برای تحلیل پایداری ولتاژ پیشنهاد شدهاند، تحلیل استاتیکی پایداری ولتاژ و تحلیل دینامیکی آن. تحلیل استاتیکی پایداری ولتاژ با استفاده از معادلات جبری و تجزیه و تحلیل صورت میگیرد. و در حالت کلی، این تحلیل، سریعتر از نوع دینامیکی انجام میشود. فراهم آوردن توان رآکتیو در محل مناسب، سبب حل مشکلات ناپایداری ولتاژ خواهد شد. کمبود توان رآکتیو در شبکههای قدرت سیستم را به سوی ناپایداری سوق میدهد و منجر به ایجاد افت ولتاژ و نوسانات ولتاژی میگردد. مصرف کنندهها باید ولتاژ را در حالت بسیار نزدیک به مقدار نامی نگه دارند. زیرا در غیر این صورت، آسیبهایی به دلیل جریانهای بالا به تجهیزات وارد خواهد شد. در حال حاضر انواع مختلفی از ادوات FACTS در سیستم های قدرت به کار میرود که مشهورترین آنها عبارتنداز: جبرانساز استاتیک Var، خازن سری کنترل تریستوری، ترانسفورماتور شیفتدهنده فاز - تنظیمکننده زاویه فاز - ، جبرانساز استاتیک، جبرانساز سری سنکرون استاتیک، کنترلکننده یکپارچه توان، کنترلکننده توان بین خطوط، جبرانساز استاتیک تغییرپذیر. جبرانساز استاتیک Var یکی از مهمترین عناصر FACTS است که سالهاست به دلیل مزیت فنی و اقتصادی در حل مساله دینامیک ولتاژ مورداستفاده قرار میگیرد. دقت،
دسترسپذیری و پاسخ سریع SVC در مقایسه با جبرانگرهای موازی کلاسیک آنرا به وسیلهای بسیار کارآمد در کنترل ولتاژ حالت گذرا و حالت ماندگار تبدیل نموده است. در پژوهش حاضر با استفاده از تواناییهای نرم افزار بررسی روشهای مختلف پایدارسازی سیستمهای قدرت سیستم قدرت یک سیستم غیر خطی میباشد که میتوان آن را به وسیله یک سری معادلات غیر خطی مدل نمود. برای بررسی پایداری سیستم قدرت در یک نقطه کاری، با فرض ورودی سیگنال کوچک - ورودیای که باعث تغییر نقطه کار سیستم قدرت نمیشود - میتوان معادلات غیر خطی را حول نقطه کار خطی نمود. نمونهای از سیستم قدرت خطی شده مدل هفرن- فیلیپس نام دارد که آن را در شکل - 1 - مشاهده مینمایید. با بررسی سیستم خطی شده مشاهده میگردد که پاسخ سیستم دارای میرایی لازم نمیباشد و حتی در برخی نقاط کار ناپایدار میباشد؛ جهت پایدارسازی سیستم قدرت از پایدارسازهای سیستم قدرت استفاده میگردد.
MATLAB جبران ساز استاتیک var برای خطاهای مختلف درسیستم قدرت با و بدون تثبیت کنندههای قدرت - pss - از نظر پایداری ولتاژ و تثبیت فرکانس مورد ارزیابی قرار خواهد گرفت. در یک تقسیم بندی کلی روند طراحی پایدارسازهای سیستم قدرت را میتوان به دو قسمت تقسیم نمود: یکی از این روشها، مبتنی بر طراحی یک کنترل کننده برای یک سیستم قدرت است، و دیگری مبتنی بر تعیین فیدبکهای گینی برای پایدارسازی سیستم میباشد Paithankar & ] Bhide، .[2010 در روش مبتنی بر تابع تبدیل، از تغییرات سرعت ژنراتور فیدبک گرفته و سیگنالی بهعنوان مکمل ولتاژ تحریک ایجاد میشود. هنگام طراحی PSS بهروش سنتی، مکان هندسی قطبهای سیستم اهمیتی ندارد و تنها مسئله مورد بررسی، پایدارسازی حلقه فیدبک میباشد Paithankar & Bhide]، 2010 و Phadke Arun&
شکل 1 مدل خطی شده ژنراتور سنکرون
-1 استفاده از PSS و کنترل کننده PID جهت پایدارسازی سیستم قدرت پایدارساز سیستم قدرت - PSS - دارای تابع تبدیل پاسخ سیستم قدرت را میرا میکند. برای جلوگیری از تأثیر lead-lag میباشد که نوسانات فرکانس پایین ایجاد شده در تغییرات و نویز فرکانس پایین بر عملکرد این پایدارساز قبل
