بخشی از مقاله
چکیده
تخمین و تعیین پارامترهاي دینامیکی ماشینهاي سنکرون با دقت کافی و با هدف کنترل بهتر و بهره برداري مناسب تر در شبکههاي قدرت داراي اهمیت بسیار میباشد. در این مقاله با استفاده از روش تست DC-Decay و الگوریتم PSO ، پارامترهاي ژنراتور سنکرون نیروگاه بخار بیستون تخمین زده میشود. اطلاعات DC-Decay در حوزه زمان مورد نیاز براي آنالیز و تخمین، با استفاده از تست ایستاي پاسخ پله، بر روي این ماشین برداشت شده است.
با استفاده از الگوریتم PSO ، به دلیل سرعت بالا و دقت لازم، و تخمینگر مینیمم مربعات، به دلیل دقت و سرعت آن در دستگاههاي غیرخطی، پارامترهاي ماشین تخمین زده میشود. روش جدید ارائه شده در این مقاله، بر اساس تخمین پارامترهاي دینامیکی ماشین به طور مستقیم استوار است. نتایج شبیه سازي و مقایسه آن با اطلاعات اندازه گیري شده نشان دهنده دقت روش ارائه شده میباشد.
-1 مقدمه
ماشینهاي سنکرون، بخش اصلی تولید توان در شبکههاي قدرت میباشند. به همین دلیل کنترل و بهره برداري مناسب تر از آنها باعث پایداري بهتر شبکه و در نهایت باعث بالا رفتن قابلیت اطمینان و کیفیت توان شبکه قدرت میباشد. تخمین و تعیین پارامترهاي ماشینهاي سنکرون، هم به منظور کنترل بهتر و هم به منظور شبیه سازي ماشین براي مطالعات دینامیکی سیستم قدرت داراي اهمیت میباشد.
به طور کلی براي تعیین پارامترهاي دینامیکی ماشین دو روش خارج از خط و در خط وجود دارد. براي تعیین پارامترهاي ماشین در حالت خارج از خط و ایستا نیز دو روش اصلی تحلیل زمانی و تحلیل پاسخ فرکانسی قابل اعمال است. روش ایستاي پاسخ فرکانسی یکی از روشهاي مناسب و در عین حال ساده براي پیاده سازي بر روي ماشین میباشد. براي انجام این تست، یک منبع تولید توان الکتریکی با فرکانس بین 200Hz تا 1MHz در جریانهاي بالا، مورد نیاز میباشد.
راهکار دیگر، که نیازي به تجهیزات پیچیده ندارد و باعث صرفه جویی در زمان و توان میشود، استفاده از روش DC-Decay میباشد .[4] در این روش با تزریق یک سیگنال پله ولتاژ به پایانههاي ماشین، شار در محور d-q روتور ایجاد میشود .[2] پس از شارژ سیمپیچهاي استاتور با اتصالکوتاه نمودن پایانههاي ماشین جریان افولی اندازهگیري میشود. در این مطالعه تست افول جریان در حالت ایستا بر روي ژنراتور نیروگاه بخاري بیستون انجام شده و اطلاعات جریانهاي افولی توسط دستگاه 16 DASبیتی ثبت و ذخیره شده است.
در روشهاي گذشته، تخمین پارامترهاي ماشین به طور غیرمستقیم انجام شده است. در روشهاي غیرمستقیم ابتدا پارامترهاي منحنی افولی با روشهاي ریاضی تخمین زده شده و سپس پارامترهاي دینامیکی ماشین تعیین میشوند. مزیت این روشها، سادهتر بودن الگوریتم و همگرایی بالا میباشد و از مشکلات آنها میتوان به عدم توانایی مناسب در تخمین پارامتر اندوکتانس و خطاي بالاي آنها اشاره کرد.
ایده اصلی مطرح شده در این مقاله، تخمین به روش مستقیم است. در این روش ابتدا پارامترهاي دینامیکی ماشین تخمین زده میشوند، سپس پاسخ سیستم تخمین زده شده، به همان ورودي استفاده شده در تست جریان افولی، محاسبه شده و با پاسخ واقعی، مقایسه میشود. الگوریتم ارائه شده سعی در کاهش خطاي میان این دو پاسخ دارد. این روش به دلیل حجم بالاي محاسباتی که نسبت به روش هاي گذشته دارد، با وجود دارا بودن دقت بالا، از سرعت به نتیجه رسیدن کمتري برخوردار است.
در این مقاله براي بالا بردن سرعت - تا حد امکان - ، از دو تخمینگر LS به همراه الگوریتم PSO استفاده می شود. در نهایت دقت روش ارائه شده، با اعمال آن بر روي نتایج آزمایش دیگري که بر روي همان ژنراتور انجام گرفته، تعیین میشود. اطلاعات مورد استفاده براي تعیین توانایی این روش در تخمین پارامترهاي ماشین، بر اساس اطلاعات برداشت شده در سال 1381 از ژنراتور نیروگاه بیستون می باشد .[8
-2 مشخصات ژنراتور نیروگاه بیستون
ژنراتور واحدهاي بخار نیروگاه بیستون، به صورت ژنراتور سنکرون قطب صاف بوده و سیستم تحریک آن جاروبکدار میباشد.
-3 مدل ماشین سنکرون مورد استفاده
به دلیل شکل روتور و سرعت بالاي چرخش آن، مدل انتحاب شده براي این ماشین، داراي دو سیم پیچ میراکننده در تحریک و دو سیم پیچ میرا کننده در محور q میباشد .[5]
-4 روش DC-Decay
روش DC-Decay شامل اعمال یک ولتاژ پله اي به ماشین سنکرون در حالت ایستا و ثبت جریانهاي افولی ناشی از آن میباشد. پارامترهاي ژنراتورهاي سنکرون غالباً تحت تأثیر محل روتور آنها میباشد. براي تحصیل مقدار کافی اطلاعات، لازم است که آزمایش در دو حالت روتور اتصال کوتاه شده و مدار باز انجام شود. حالت اتصال کوتاه به طور کلی براي تعیین پارامترهاي دینامیکی ماشین کافی میباشد. آزمایش افول جریان DC شامل دو بخش اصلی میباشد:
• تعیین و قراردادن روتور در محل محورهاي d و : q براي این کار باید ابتدا یک جریان سینوسی با دامنه 380 ولت به استاتور ماشین اعمال شود و سپس ولتاژ القا شده در سیم پیچ، تحریک اندازهگیري شود. در این تست، جریان باید ثابت نگه داشته شود. با چرخاندن روتور با دقت بالا میتوان محل این دو محور را به دقت مشخص نمود. مکانهایی که کمترین و بیشترین ولتاژ را القا میکنند، محور q و d میباشند.
• تزریق جریان dc به استاتور و سپس اتصال کوتاه نمودن
پایانههاي استاتور:
جریانهاي افولی باید توسط سیستم DAS ثبت شده و براي مطالعات بعدي آماده شود. مدار کلی این آزمایش براي هر دو محور d و q مطابق شکل 3 میباشد. براي انجام این آزمایش، منبع ولتاژ با یک مقاومت Rsh1 به سیم پیچ استاتور متصل میباشد. با بسته شدن کلید S1 مدار استاتور شارژ شده و با وصل شدن کلید S 2 ، جریان استاتور توسط مقاومت Rsc تلف شده و تنزل پیدا میکند.
