بخشی از مقاله

چکیده

یکی از دلایل وقوع خاموشیهاي گسترده در سیستم قدرت ناپایداري ولتاژ میباشد. براي جلوگیري از این پدیده ابتدا باید نقاط ضعف سیستم را شناسایی کرد که تحلیل مدال یک روش قدرتمند براي شناسایی مدهاي بحرانی سیستم و اجزایی از آن که بیشترین سهم را در ایجاد ناپایداري دارند، می باشد. از جمله عوامل تاثیر بر گذار بر پایداري ولتاژ، تنظیم بهینه تپ ترانسفورماتورها و ولتاژ مرجع پایانه ژنراتورها میباشد. یکی از روشهاي بهبود پایداري ولتاژ نصب جبران کنندههاي استاتیکی توان راکتیو - SVC - در شینهاي ضعیف میباشد.

در ابتدا با استفاده از تحلیل مدال شینهاي کاندید براي نصب SVC ، ترانسفورماتورها و ژنراتورهاي کاندید براي تنظیم بهینه تپ و ولتاژ مرجع پایانه مشخص می شوند. سپس با تعریف یک تابع هدف چند منظوره مناسب مقدار کمینه ظرفیت SVC، بهینهترین تنظیمات تپ ترانسفورماتورها و ولتاژ مرجع ژنراتورها، بهترین پروفیل ولتاژ، حداکثر بارپذیري سیستم و بیشترین حاشیه پایداري ولتاژي در بدترین پیشامدها جهت جلوگیري از عملکرد رله- هاي حذف بار ولتاژي محاسبه میشوند. پیادهسازي این روش بر روي شبکه سیستان و بلوچستان در پیک سال 1389 کارآمدي آنرا تایید میکند.

-1 مقدمه

در سالهاي اخیر وقوع خاموشیهاي گسترده به دلیل ناپایداري ولتاژ باعث توجه روزافزون طراحان و بهرهبرداران سیستمهاي قدرت به این مسأله شده است. پایداري ولتاژ به توانایی سیستم قدرت براي حفظ ولتاژ ماندگار و قابل قبول در همهي شینها در شرایط عادي عملکرد و پس از وقوع اختلال اطلاق میگردد.[1] وقوع اختلال، افزایش تقاضاي بار یا تغییر در وضعیت سیستم، میتواند باعث افت فزاینده و غیر قابل کنترل ولتاژ گردد و سیستم را وارد حالت ناپایداري ولتاژ نماید. دلیل اصلی ناپایداري ولتاژ، عدم توانایی سیستم قدرت J PV ، J QV جایابی SVC در شبکه سیستان و بلوچستان با استفاده از ترکیب تحلیل مدال و الگوریتم PSO جهت جلوگیري از فروپاشی ولتاژ در تأمین توان راکتیو مورد تقاضاست و مشکل اصلی افت ولتاژي است که به هنگام عبور توان حقیقی و راکتیو از راکتانسهاي خطوط انتقال ایجاد میگردد.

به منظور اجتناب از پیچیدگیهاي متناظر با معادلات دینامیکی سیستم، عمده روشهاي تحلیل پایداري ولتاژ و به کارگیري کنترلهاي مناسب براي جلوگیري از ناپایداري ولتاژ بر مدلهاي استاتیک سیستم و اجزاء آن و روشهاي تحلیل استاتیکی بنا می شوند.[2-5] عملیات کنترلی لازم براي تأمین پایداري ولتاژ به دو صورت پیشگیرانه و اصلاحی انجام میشود. عملیات پیشگیرانه بیشتر در جهت بالا بردن قابلیت اطمینان سیستم است. عملیات اصلاحی در مواقع بروز پیشامدهاي یگانه یا چندگانه انجام شده و هدف آنها جلوگیري از فروپاشی سیستم قدرت میباشد.[6] یکی از مؤثرترین ابزارهاي اصلاحی حذف بار میباشد که براي جلوگیري از فروپاشی ولتاژ هم مورد استفاده قرار میگیرد.

یکی از اجزاء بسیار مؤثر برپایداري استاتیکی ولتاژ، جبران کنندههاي توان راکتیو، بالاخص خازنهاي شنت می باشند. اجزاء فوق که توان راکتیو تولیدي آنها متناسب با مجذور ولتاژ بوده و به دلایل اقتصادي به مقدار وسیع درشبکه هاي قدرت استفاده شدهاند، درمساله ناپایداري ولتاژ بسیار تأثیرگذار بوده و جایابی آنها از حساسیت ویژهاي برخوردار میباشد چرا که با کاهش ولتاژ، توان راکتیو تولیدي آنها با توان دو کاهش یافته و در مشکلات ناپایداري ناشی از کمبود منابع توان راکتیو که قلب اکثرمسائل ناپایداري ولتاژ می باشد، این موضوع سبب تشدید وضعیت گشته و ناپایداري را تسریع می بخشد.

با هر چه بیشتر شدن نقش ادوات FACTS در شبکههاي قدرت امکان به کارگیري روشهاي پیشگیرانه بیشتر شده است8]و.[7 یکی از متداولترین این عناصر براي بهبود پایداري ولتاژ SVC میباشد که در این مقاله سعی شده است همزمان با پیداکردن بهترین مکان نصب تعیین بهینه ظرفیت SVC با تنظیم بهینه تپ ترانسفورماتورها  ولتاژ مرجع ژنراتورها از فروپاشی ولتاژ به هنگام پیشامدها تا حد ممکن بدون نیاز به کنترلهاي اصلاحی - حذف بار - و ایجاد خاموشی جلوگیري شود. در ضمن این کار باعث بالا رفتن حداکثر بارپذیري سیستم نیز میشود که اجتناب از به مدارآوردن واحدهاي گازوییل سوز در منطقه که استارت آنها تنها جهت پایداري ولتاژ میباشد از اثرات آن خواهد بود و نهایتا این امر صرفهجویی زیادي را در مصرف سوخت درپی خواهد داشت.

-2 تحلیل مدال

یکی از روشهاي مناسب جهت تحلیل استاتیکی پایداري ولتاژ و محاسبه حساسیت پارامترهاي مختلف سیستم - باراکتیو و راکتیو شین ها و تولید توان اکتیو و راکتیو ژنراتورها - تحلیل مدال می باشد .[16] در این روش مشخصه هاي پایداري ولتاژ سیستم را می توان با محاسبه مقادیر و بردارهاي ویژه ماتریس ژاکوبین شناسایی نمود . در روش تحلیل مدال بایستی ماتریس ژاکوبین را در نقطه کار سیستم محاسبه نمود.

مقادیر ویژه ماتریس ژاکوبین - - λi می تواند به عنوان شاخص پایداري ولتاژ استفاده شود . در صورتیکه تمام مقادیر ویژه مثبت باشند، نشان دهنده پایداري ولتاژ سیستم است و اگر حداقل یکی از مقادیر ویژه ماتریس ژاکوبین منفی باشد ، مبین ناپایداري ولتاژ در سیستم قدرت است . هر چه مقدار - - λi کوچکتر باشد ، به معناي این است که مد i ام ناپایدارتر است . به کوچکترین مقدار ویژه ماتریس ژاکوبین ، مقدار ویژه بحرانی - مد بحرانی - گویند . با توجه به بزرگ بودن ابعاد جایابی SVC در شبکه سیستان و بلوچستان با استفاده از ترکیب تحلیل مدال و الگوریتم PSO جهت جلوگیري از فروپاشی ولتاژ ماتریس ژاکوبین و زمان بر بودن محاسبات که در تحلیل On Line اهمیت دارد از ماتریس ژاکوبین کاهش یافته با فرض P = 0  به صورت 2 - و - 3 استفاده می شود. [9 ]

مشارکت نسبی شین Kام در مد iام که به ضریب مشارکت شین معروف است از رابطه - 5 - محاسبه میشود. Yki ، X ki عناصر ماتریسهاي ویژه چپ و راست هستند. با توجه به اینکه بردارهاي ویژه راست و چپ نرمالیزه هستند ، لذا مجموع ضرایب مشرکت براي هر مد برابر یک است. اندازه مشارکت شین در هر مد ، میزان مؤثر بودن اقدامات انجام شده در آن شین را براي پایدار سازي مد نشان میدهد. به عنوان نمونه براي انجام حذف بار با هدف بهبود پایداري استاتیکی ولتاژ ، ضرایب مشارکت شین در مد بحرانی - کمترین مقدار ویژه ماتریس - JRQV محاسبه شده و شینهایی که داراي ضرایب مشارکت بالاتري هستند جهت حذف بار انتخاب می شوند.

همچنین مشارکت نسبی شاخه kام در مدi ام که ضرایب مشارکت شاخه نام دارد برابر است با نسبت تلفات توان راکتیو شاخه k ام به حداکثر تلفات توان راکتیو کل شاخه ها. ضرایب مشارکت براي شاخه نشان می دهند که براي هر مد کدامین شاخه بیشترین توان راکتیو را در پاسخ به تغییرات نموي بار راکتیو مصرف میکند. شاخههاي با مشارکت بالا یا داراي ارتباطات ضعیفی هستند و یا به شدت بارگذاري شدهاند. ضرایب مشارکت ژنراتور براي هر مد، نشان میدهد کدامین ژنراتور بیشترین توان راکتیو را در پاسخ به تغییر نموي در بارگذاري راکتیو سیستم، فراهم میآورد.ضرایب مشارکت ژنراتورها اطلاعات مهمی را دربارهي توزیع مناسب ذخیره توان راکتیو بین کلیه ماشین ها،به منظور حفظ حاشیه پایداري ولتاژ به دست میدهد.[1]

-3 روش بهینه سازي اجتماع ذرات - PSO -

PSO یکی از الگوریتمهاي جدید است که در سال 1996 توسط Kennedy و Eberhart بنا نهاده شده است. در مقایسه با دیگر الگوریتمهاي بهینهسازي، PSO جستجویی قابل مقایسه یا حتی بهتر براي برخی مسائل بهینهسازي سنگین با نرخ همگرایی سریعتر دارد.[10] با توجه به اینکه این الگوریتم تنها به تعداد اندکی پارامتر براي تنظیم نیاز دارد آن را از نقطه نظر پیاده سازي نسبت به سایر الگوریتمها در موقعیت برجستهتري قرار داده است الگوریتمهاي بهینهسازي در PSO بر حسب اینکه از کدام توپولوژي ذرات استفاده کرده باشند و ارتباط بین ذرات در آن به چه صورت باشد، به سه صورت Global Best، Local Best و Individual Best دسته بندي میشوند10]و.[11

-1-3 مراحل انجام الگوریتم :

-1 تشکیل جمعیت اولیه بصورت تصادفی
-2 محاسبه ارزش ذرات با استفاده از موقعیت فعلیشان
-3 مقایسه ارزش کنونی ذرات و بهترین تجربیاتشان

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