بخشی از مقاله
چکیده
گسترش و پیشرفت صنعت و مکانیزه شدن کارگاهها و کارخانه-ها سبب افزایش خاصیت سلفی شبکه شده و پیچیدگی روز افزون بهرهبرداری تجهیزات الکتریکی که مشکلات زیادی را اعم از افت ولتاژ در انتهای خط، کاهش ضریب توان، پرشدگی خطوط و ... را به دنبال دارد. در این مقاله، جایگذاری بهینه ادوات فکتس با استفاده از الگوریتم به منظور بهبود پروفیل ولتاژ و جلوگیری از فروپاشی ولتاژ صورت میگیرد. به این منظور، سیستم 33 شینه استاندارد انتخاب شده و ادوات فکتس ، ، به منظور جایگذاری در آن انتخاب شده است. جایابی بهینه ادوات فکتس شامل تعداد، نوع، مکان و اندازه آنها با هدف کاهش تلفات و کاهش هزینه و کاهش انحراف ولتاژ انجام میگردد. نتایج بدست آمده در این مقاله شامل اندازه ولتاژ و تلفات اکتیو و راکتیو در مقایسه با قبل از جایگذاری ادوات فکتس نشاندهنده بهبود پایداری سیستم در اثر جایگذاری صحیح ادوات فکتس است.
کلید واژه: جبرانسازی توان راکتیو، ادوات فکتس، انحراف ولتاژ، الگوریتم .
-1 مقدمه
در گذشته کنترل سیستمهای قدرت توسط ادوات مکانیکی منجر به ناپایداری سیستم، پرشدگی خطوط و افزایش تلفات سیستم و بسیاری ازسیستمهای انتقال فشارقوی زیر حد حرارتی خود بهره-برداری میشدند، بنابراین این وضعیت نیازمند به بازنگری در روش-های انتقال قدیمی و تعریف مفاهیم جدید میباشد. یکی از راههای پیشنهاد شده برای بهبود پروفیل ولتاژ، استفاده از ادوات در شبکه قدرت است. در زمینه جایابی بهینه و اندازه ادوات فکتس تاثیرات ادوات فکتس بر بهبود پایداری سیستم در مقاله [1] بررسی شده است. مقایسه سه نوع الگوریتم ابتکاری GA - ، TS ، - SA در جایابی ادوات فکتس برای سه پارامتر مکان، نوع و اندازه از قبیل TCSC، TCVR، TCSR وSVC طبق مقاله [2] در نظر گرفته شدهاند
که شینهای نصب ادوات فکتس در مراحل بهینهسازی تنها نوع و مقدار ادوات فکتس طبق منبع [3] تعیین میشود. در مرجع [4] جایابی بهینه ادوات فکتس ، ، با استفاده از الگوریتم بهبود یافته ازدحام ذرات IPSO با اهداف کاهش هزینه تولید توان و کاهش هزینه به کارگیری ادوات فکتس صورت گرفته است. جبرانسازی و جایابی بهینه ادوات فکتس با یک الگوریتم با هدف جبرانسازی توان راکتیو انجام شده و یک شاخص پایداری تعریف می شود و در مقاله [5] این شاخص به عنوان تابع هدف تعریف شده که به انحراف ولتاژ و مشخصات خط مربوط است.
تزریق توان راکتیو در محل مناسب در سیستم قدرت، سبب حل مشکلات ناپایداری ولتاژ خواهد شد، کمبود توان راکتیو در شبکههای قدرت، سیستم را به سوی ناپایداری سوق میدهد و منجر به ایجاد افت ولتاژ و نوسانات ولتاژ میگردد. برای افزایش پایداری ولتاژ و جلوگیری از فروپاشی ولتاژ از روشهای حذف بار و تولید توان راکتیو و جبرانسازی توان راکتیو استفاده میشود. که ادوات فکتس پیشنهادی طبق منبع [6] برای جبرانسازی در این مقاله عبارتند از:
در این مقاله، با توجه به اهمیت موضوع پایداری ولتاژ در سیستم قدرت جایابی بهینه ادوات فکتس و جبرانسازی توان راکتیو با هد ف کاهش تلفات، کاهش هزینه و افزایش پایداری ولتاژ و جلوگیری از فروپاشی ولتاژ در سیستم قدرت انجام میگردد. ادوات دارای نقش اساسی در افزایش انعطاف پذیری انتقال توان و امنیت
پایداری دینامیک سیستمهای قدرت می باشند. ویژگی جالب این تجهیزات ایجاد امکان کنترل مستقیم توان عبوری از خطوط انتقال به وسیله تغییر پارامترهای ساختار شبکه با استفاده از کنترلرهای گین بالا بر مبنای کلید زنی سریع است.
-2 مدلسازی انواع ادوات
بطور کلی طبق مقاله [7] کنترل کنندههای FACTS را میتوان به سه دسته اصلی تقسیم کرد:
-1 کنترل کنندههای سری: این عناصر به صورت سری در خط انتقال قرار میگیرند و معمولا با تغییر راکتانس خط به تولید و جذب توان راکتیو میپردازند. پرکاربردترین عضو این مجموعه TCSC می-باشد.
-2 کنترل کنندههای موازی : این عناصر به صورت موازی در خط انتقال قرار میگیرند و معمولا به یکی از شینهای شبکه متصل می-شوند و با جذب و تزریق توان راکتیو به شبکه، ولتاژ نقطه اتصال را کنترل میکنند. معروفترین عضو این خانواده نام دارد.
-3 کنترل کنندههای ترکیبی سری- موازی: این عناصر، مجموعهای از دو دسته قبلی میباشند و مهمترین عضو این خانواده می-باشد که از نظر عملکرد بسیار قوی بوده، و تنها محدودیت آن، هزینه بالای آن است.
به منظور جایابی بهینه ادوات فکتس در سیستم قدرت باید مدل مربوط به هر نوع جبرانساز را بدست آورد و با مشخص نمودن پارامترهای آن، متغیرهای بهینهسازی را مشخص نمود. در این مقاله، از هر گروه ادوات فکتس که پیشتر ذکر گردید یک نمونه معروف و پرکاربرد آنها شامل بررسی خواهند شد.
-1-2 مدل جبرانساز
از یک موازی با یک بانک خازنی تشکیل شده است. در مدار به عنوان یک راکتانس متغیر موازی با جذب یا تولید توان راکتیو، ولتاژ نقطه اتصال خود به شبکه را تنظیم میکند. کاربرد عمده این عنصر، تامین سریع توان راکتیو و پشتیبانی ولتاژ بوده وکنترل زاویه آتش تایریستور را قادر به پاسخگویی تقریبا آنی کرده است. در شکل - 1 - شمای داخلی را مشاهده میکنیم. سلفی تشکیل شده که با کنترل شاخه سلفی به اصلاح راکتانس خط میپردازد. راکتانس از رابطه - 3 - بدست میآید. که در این رابطه، زاویه آتش تایریستور، راکتانس خازنی و راکتانس سلفی میباشد. به صورت سری در خط قرار میگیرد و طبق رابطه - 4 - با راکتانس خط در ارتباط است.
-3-2 مدل جبرانساز
اساسا دارای دو منبع ولتاژ اینورتری - - و یک خازن مشترک بین آنها میباشد که توسط دو ترانسفورماتور به صورت سری-موازی به شبکه متصل میشود. .[9] در شکل - 3 - ساختار کلی نشان داده شده است.
-4 تابع هدف
هر فرایند بهینهسازی با یک یا چندین هدف مشخص انجام می-پذیرد که روند بهینهسازی در جهت حداقلسازی و یا حداکثرسازی تابع مورد نظر است. این اهداف ممکن است به صورت همزمان و یا مرحلهبه مرحله با استفاده از الگوریتمهای تک هدفه و چندهدفه بهینه شوند. در این مقاله، در هر سناریو یک تابع هدف دنبال می-شود. -1-4 سناریو اول: کاهش انحرافات ولتاژ در این سناریو، تابع هدف به صورت مجموع انحرافات ولتاژ کلیه شینها توسط معادله - 14 - تعریف میشود.
