بخشی از مقاله
چکیده
مشکل ثبات و پایداری دینامیکی سیستم قدرت ز بیش از سه دهه مهندسی سیستم قدرت را به چالش کشیده است. در یک ژنراتور، تزویج1 الکترومکانیک بین روتور و بقیه سیستم باعث می شود که آن به شیوه ای مشابه با یک سیستم دمپر جرم فنر2 رفتار نماید، که رفتار نوسانی را در اطراف حالت تعادل نشان می دهد، که از هر گونه اختلال، از قبیل تغییر در بارها ، تغییر در پارامترهای خط انتقال، نوسانات در خروجی توربین و خطا و غیره تبعیت می کند. تنظیم و تیونیگ بهینه چند دستگاه پایدارساز قدرت - PSSs - با استفاده از الگوریتم ژنتیک در این مقاله ارائه شده است.
انتخاب پارامترهای پایدارساز سیستم قدرت که به طور همزمان باعث ایجاد ثبات در نوسانات سیستم می شود به یک مسئله بهینه سازی ساده تبدیل می شود که توسط الگوریتم ژنتیک حل می شود. مزیت استفاده از روش GA در تنظیم پارامترهای PSS ، مستقل بودن پیچیدگی شاخص عملکرد در نظر گرفته شده می باشد.
بهره وری روش پیشنهادی و ارائه شده در دو مورد از سیستم چند ماشینی شامل -3ماشین 9سیستم باس و 10 ماشین 39 باس سیستم جدید انگلستان آزمایش گردیده است. روش ارائه شده تنظیم PSS یک گزینه جذاب نسبت به موارد ثابت معمولی برای بدست آوردن طراحی پایدارساز می باشد همانطور که آن باعث حفظ سادگی PSSمعمولی می شود و در همان زمان عملکرد قوی قابل قبول را برای بیش از یک طیف گسترده ای از عملکرد و شرایط سیستم تضمین می نماید.
مقدمه
در اوایل دهه شصت، بسیاری از ژنراتورها در حال دستیابی به اتصال درونی بودند و تنظیم کننده ولتاژ خودکار - AVR - کارآمد تر بود. با انتقال حجم قدرت در خطوط انتقال طولانی و ضعیف و استفاده از دستیابی و بهره1 بالا، عمل سریع AVRها ، نوسانات کمتر حتی از فرکانس پایین تر، مشاهده شد. ثبات سیستم، در اصل، می تواند با استفاده از نوعی کنترل بازخورد با حلقه بسته، افزایش یابد. در طول این سالها تلاش های قابل توجهی در تحقیقات آزمایشگاهی و مطالعات در محل برای طراحی چنین کنترل کننده هایی افزایش یافته است. مشکل، زمانی که اولین بار مواجه می شود، با متناسب سازی ژنراتورها با یک کنترل کنده فیدبک که لغزش روتور و یا تغییر در قدرت ترمینال ژنراتور را حس کرده و آن را در ورودی مرجع AVRبا بار فاز مناسب و بزرگی به عقب تغذیه کرده به طوری که برای تولید گشتاور اضافی دامپینگ در روتور بکار می رود، حل گردید .
دامپینگ نوسانات قدرت با استفاده از کنترل های تکمیلی از طریق توربین، حلقه حاکم، دارای موفقیت محدود شده بود. با ظهور روش والوینگ2 سریع، برخی از توجهات در این نوع از کنترل احیا گردید. این دستگاه به عنوان پایدارساز سیستم قدرت - PSS - شناخته شده است. PSS دستگاه های کنترل کمکی در ژنراتورهای سنکرون می باشد که در رابطه با سیستمهای تحریک خود برای فراهم سازی سیگنال های کنترل به سمت افزایش دامپینگ سیستم و افزایش محدودیت انتقال قدرت مورد استفاده قرار گرفت.
در طول سال، تعدادی از تکنیک ها برای طراحی PSSs و دیگر کنترل کننده های هوشمند توسعه یافته که با روش هوشمند مانند کنترل کننده های منطقی فازی و کنترل کننده های شبکه های عصبی مصنوعی طراحی شده است. همچنین روش دیگر جدیدی برای بهینه سازی پارامترهای PSS مانند الگوریتم ژنتیک - GA - و ضد کلونی - AC - و بهینه سازی ازدحام ذرات - PSO - وجود دارد.
طراحی های پایدارساز قبلی، در مفاهیم برگرفته از نظریه کنترل کلاسیک بودند. بسیاری از چنین طرح ها از نظر فیزیکی درک شده و به طور گسترده ای در سیستم های واقعی استفاده می شود. این کنترل کننده های به طور مناسبی سیگنال های جبرانی فاز به دست آمده از قدرت، سرعت و فرکانس ژنراتور عامل را به تنهایی یا در ترکیب مختلف به عنوان سیگنال های ورودی فیدبک می دهد به طوری که برای تولید گشتاور روتور اضافی برای کاستن از نوسانات فرکانس پایین بکار می رود.
دستیابی یو بهره و بار فاز مورد نیاز / تاخیر پایدارساز های با استفاده از مدل های ریاضی مناسب تنظیم شده و با درک مناسب از عملیات سیستم تکمیل شده است. اصول بهره برداری از این کنترل کننده ها براساس مفاهیم دامپینگ و هماهنگ سازی گشتاورها در ژنراتورها می باشد. تجزیه و تحلیل جامع این گشتاور توسط دیملئ و کونکوردیا در مقاله به عنوان نقطه عطفی در سال [1] 1969 پرداخته شده است.
این کنترل کننده ها به کار مناسب در این زمینه شناخته شده اند و برای انجام و پیاده سازی بسیار ساده هستند. با این حال، تنظیم این جبران کننده ها همچنان به صورت یک کار دشوار به ویژه در سیستم های چند ماشینی بزرگ با حالت های مختلف نوسانی ادامه می یابد. همچنین برخی اطلاعات در مورد این مسئله طبق نظر لارسن و سوان - 7 - وجود دارد که در جزئیات به تشریح روش تنظیم کلی برای این نوع از پایدارساز ها می پردازد.
طراحی PSS با استفاده از این روش شامل برخی مقادیر آزمون و خطا و تجربه در بخشی از کار طراح می باشد. بیشتر این کنترل کننده ها در شرایط عملیاتی خاص تنظیم می شوند و با تغییر در شرایط عملیاتی آنها به تنظیم دوباره نیاز پیدا می کنند. برای این مشکلات روش های کلاسیک وجود دارد و معادله بزرگ این روش در مدل سیستم قدرت منجر به استفاده از روش های جدید می گردد.
از سوی دیگر، الگوریتم ژنتیک یکی از مهم ترین روش های هوشمند برای تنظیم پارامترهای پایدارساز [8]می باشد. در حالی که این روش در دو مورد مطالعه در این مقاله تست شده است. در ادامه، ما می توانیم مفهوم الگوریتم ژنتیک و اثر این روش در دو مطالعه را ببینییم
.2 الگوریتم بهینه سازی ژنتیک
در مقابل، کاربرد GA در طراحی پایدارساز سیستم قدرت، پیشنهاد جذابی مطرح می شود که انعطاف پذیری بیشتری در رابطه با ساختار کنترل و عملکرد هدف فراهم می کند. علاوه بر محدودیت ها در مرزهای پارامتر، مشکل بهینه سازی بر اساس GA به آسانی می تواند محدودیت عملکرد کنترل ، از جمله عملکرد حداقل حلقه بسته مورد نیاز را به اتمام برساند . - 9-10 - علاوه بر این، GA برای به دست آوردن تنظیم بهینه برای تمام پارامترهای PSSبه طور همزمان کمک می کند، که مراقبت تعاملات بین PSSs متفاوت را در برمیگیرد.
الگوریتم ژنتیک با مجموعه ای از افراد شامل جمعیت فعالیت می کند. جمعیت اولیه متشکل از N افرادی که به طور تصادفی ایجاد شده اند که در آن، N ادازه جمعیت است. در هر تکرار الگوریتم، تناسب هر فرد در جامعه کنونی محاسبه می شود. بنابراین جمعیت در مراحل به عملکرد یک جمعیت فعلی جدید برای تکرار بعدی تبدیل می شود. انتقال معمولا در سه مرحله به صورت پی در پی با استفاده از عملگرهای ژنتیکی زیر انجام می شود
