بخشی از مقاله
خلاصه
با گسترش روزافزون توسعه صنعتی و مصارف الکتریکی، تقاضای توان و انرژی به شدت در حال افزایش است، از سوی دیگر کیفیت توان امری اجتناب ناپذیر است. با گسترش فنآوری تولیدات پراکنده و نیز ادوات D-FACTS کاربرد این واحدها و تجهیزات نقش حیاتی در پارامترهای اساسی چون بهبود پروفیل ولتاژ، کاهش تلفات توان الکتریکی، افزایش پایداری استاتیکی ولتاژ، کیفیت توان و قابلیت اطمینان و غیره ایفا میکند. در این مقاله، مسئله تعیین مکان و ظرفیت بهینه ادوات D-STATCOM در حضور DG به طور همزمان ارزیابی شده و برای بهینهسازی مسئله از الگوریتم تکاملی جبهه پارتو - SPEA - بهره گرفته شده است.
.1 مقدمه
شبکههای توزیع در سالهای اخیر به طور فزایندهای با اهمیت تر در نظر گرفته شدهاند. به طوریکه آنها نقش ضروری در طرحریزی و کیفیت سیستمهای قدرت ایفا میکنند. به همین علت استفاده از تجهیزات پیشرفته برای بهبود کیفیت شبکههای توزیع به امری ضروری مبدل شده است.
از طرف دیگر، محدودیتهای متعدد از قبیل موانع مالی و زیست محیطی در تجهیز و راهاندازی شبکههای جدید موجب شدهاند که شبکه تحت فشار شدید و در نزدیکی ظرفیت نامی مربوطه مورد بهرهبرداری قرار گیرد. بهرهبرداری کامل از ظرفیت خطوط در این شبکهها به چندین دلیل اعم از فروپاشی ولتاژ مجاز و تحدید پایداری ممکن نیست، که این عوامل به افزایش تلفات توان، کندی زمان پاسخگویی و کاهش حدود پخشبار منجر شدهاند به همین دلیل پایداری ولتاژ در این شبکهها از اهمیت فراوانی برخوردار خواهد بود.
با توجه به اینکه وظیفه اصلی سیستمهای قدرت تأمین انرژی است، تغذیه بار و تضمین پایداری سیستمهای قدرت مستلزم تأمین خدماتی است که از آنها به عنوان سرویسهای جانبی نام برده میشود. از جمله این خدمات میتوان به تأمین توان راکتیو مورد نیاز شبکه اشاره نمود.تأمین توان راکتیو مورد نیاز شبکه که معمولاَ هزینه بالایی را بر سیستم تحمیل می-نماید، نقش بسزایی در تأمین پایداری و جلوگیری از فروپاشی ولتاژ دارد.
مشکلات رایج در تأمین توان که موجب بهره-برداری نامناسب میگردید منجر شد با بهرهگیری از تکنیکها و ادوات الکترونیک قدرت مدرن جبرانسازهای نسل جدید در اواخر دهه هفتاد میلادی ظهور کنند. این ادوات به دلیل قابلیت انعطافی که در سیستمهای AC از خود نشان میدهند، ادوات * FACTSنامیده شدهاند.
این ادوات میتوانند با کنترل اندازه و زاویه ولتاژ شینها و امپدانس خطوط در تغییر توان اکتیو و راکتیو جاری خطوط مؤثر باشند. با پیشرفت تکنولوژی، نسل جدیدی از این ادوات ارائه شد که عملکرد بهتری را نسبت به گذشته خود به نمایش گذاشته و به جبرانسازهای بدون رقیب شبکه انتقال و توزیع مبدل شدهاند. این ادوات که به سیستمهای انتقال AC انعطاف پذیر توزیع شده D-FACTS مشهورند در ابعاد و ظرفیتهای کوچکتری ساخته شده به طور مستقیم در شبکه توزیع به کار میروند. یکی از روشهای کنترل برای بهبود سیستمهای توزیع ادوات D-STATCOM میباشند.
D-STATCO به عنوان یک مبدل منبع ولتاژ همراه با یک خازن DC است که یک ولتاژ سه فاز سنکرون در فرکانس پایه تولید میکند. D-STATCOM به صورت موازی توسط یک ترانسفورماتور کاهنده به سیستم قدرت متصل میشود و قادر است با تولید یا جذب توان راکتیو ولتاژ باسی را که به آن متصل شده است تنظیم کند. بلوک الکترونیکی اصلی تشکیل دهندهی D-STATCOM یک اینورتر منبع ولتاژ است که در واقع ولتاژ ورودی DC را به ولتاژ خروجی AC - سه فاز - تبدیل میکند که مدار قدرت تجهیز D-STATCOM در شکل 1 نشان داده شده است.
در این مقاله، به جایابی و تعیین ظرفیت بهینه D-STATCOM در شبکههای توزیع پرداخته شده است، به گونه ای که در ابتدا به مدل سازی D-STATCOM و بیان روابط مربوط به آن پرداخته شده و سپس برای حل معادلات شبکه، از نوعی پخش بار جاروب رفت و برگشت استفاده شده است. جایابی و تعیین ظرفیت بهینه D-STATCOM در شبکه نمونه 33 باسه مورد مطالعه قرار گرفته و نتایج آن ارائه شده است. حضور منابع پراکنده در شبکههای توزیع نیز با توجه به روند رو به رشد حضور این منابع در شبکه توزیع، به عنوان منابع کوچک تولید توان در شبکهی مورد جایابی قرار گرفته و در روند جایابی D-STATCOM به عنوان منبع ثابت تولید توان اکتیو لحاظ شده است.
شکل :1 مدار قدرت D-STATCO
.2 مدل سازی D-STATCOM و حل معادلات حاکم بر سیستم
در این مقاله از پخش بار جاروب رفت و برگشت برای محاسبهی تلفات کل شبکه استفاده شده است. تعداد زیادی از شبکههای توزیع دارای ساختار شعاعی هستند و همچنین به دلیل بار نامتعادل، نسبت بالای R به X خطوط و تعداد زیاد شاخهها و گرهها سبب شده که روشهای پخش بار متداول از قبیل روشهای گاوس و نیوتون رافسون کارایی مناسبی در محاسبات پخش بار شبکههای توزیع نداشته باشند از این رو برای به دست آوردن پارامترهای اساسی شبکه توزیع مورد مطالعه در این مقاله از روش جاروب رفت و برگشت بهرهگرفته شده است.
در شکل 2 قسمتی از یک شبکه توزیع نمونه نشان داده شده است.[4] در حالیکه شبکه توزیع شعاعی سه فاز متعادل فرض شده است. امپدانس بین باسهای i و j با jxij Rij نشان داده شده است و بارهای محلی متصل شده به باسهای متوالی i و j ،به ترتیب jQij Pij و jQji Pji نامگذاری شده است و همچنین Vi و Vj به ترتیب ولتاژ این باسها میباشند
شکل :2 دیاگرام تک خطی از دو شین متوالی شبکه توزیع
.3 اعمال مدل D-STATCOM در محاسبات پخش بار
در محاسبه دقیق پخش توان، بایستی تلفات حالت ماندگار تجهیز D-STATCOM ملاحظه گردد. تلفات مبدل، اساساً به سه بخش تلفات توان در خازن DC، تلفات کلیدزنی و تلفات رسانایی تقسیم میشود. مدار معادل D-STATCOM در شکل 3 نشان داده شده است. در این شکل، x s اندوکتانس نشتی ترانسفورماتور، rs مقاومت سری، rp جمع تلفات رسانایی و کلیدزنی و مقاومت موازی، تلفات توان در خازن DC را نشان میدهد.
شکل :3 مدار معادل تجهیز D-STATCOM
