بخشی از مقاله
چکیده
یکی از مؤثرترین ومعروف ترین روش ها براي میرا کردن نوسانات ناشی از خطا در سیستم قدرت استفاده از پایدار ساز سیستم قدرت - PSS - 1 می باشد. باتوجه به این مسأله روش طراحی PSS اهمیت زیادي دارد. در این مقاله براي اولین بار طراحی PSS متداول براي رسیدن به یک پاسخ خوب، براساس الگوریتم بهینه سازي چند هدفه Strength Pareto که بر مفهوم تئوري بازي استوار می باشد، انجام شده است.هنگامی که خطا رخ می دهد، حداقل دو فاکتور مهم وجود دارند که پاسخ سیستم را تعیین می کنند و عبارتند از زاویه رتور وتغییرات سرعت زاویه اي رتور. از طرفی زمان استقرار و ماکزیمم اورشوت پاسخ خیلی مهم هستند، به عبارت دیگرما می خواهیم یک پاسخ گذرا با دامنه کم و زمان استقرارکوچک داشته باشیم.
این در حالیست که در بسیاري از موارد تلاش براي کاهش یکی از این فاکتورها منجر به افزایش فاکتور دیگر می شود.در این مقاله فاکتورهاي بیان شده به عنوان دو تابع هدف مجزادر نظر گرفته شده اند، در حالی که پارامترهاي PSS به عنوان متغیرهاي طراحی هستند. الگوریتم بهینه سازي مجموعه اي از پارامترهاي بهینه را تولید می کند که به آن ها مجموعه پرتو گفته می شود. برخی از نتایج جالب این بهینه سازي در این مقاله آورده شده اند که نشان دهنده برتري چشمگیر این روش نسبت پایدارساز سیستم قدرت متداول در خطاي تک فاز، سه فاز و افزایش ناگهانی توان ورودي است.
واژههاي کلیدي: پایدار ساز سیستم قدرت، تئوري بازي، الگوریتم Strength Pareto
- 1 مقدمه
افزایش پیچیدگی روزافزون سیستم قدرت باعث شده است که تلاش ها براي یافتن راه حل هاي سریع تر و مناسب ترطراحی PSS افزایش یابد. PSS از آنجاییکه حد پایداري سیستم قدرت را افزایش می دهد، مؤثرترین روش براي میراکردن نوسانات فرکانس پایین است.[1]در حقیقت PSS یک سیگنال تکمیل کننده هم فاز با تغییرات سرعت زاویه اي رتور براي سیستم تحریک فراهم می کند که باعث افزایش پایداري ژنراتور می شود.طی دو دهه گذشته انواع مختلفی از PSS طراحی شده اند.PSS متداول2 یکی از انواع ابتدایی است که متشکل از چند جبرانگر پیش فاز-پس فاز است و در سیستم هاي قدرت به وفور استفاده شده است. PSS سازگار بر مبناي کنترلر نیزیکی از انواعی است که به وفور استفاده شده است. همچنینPSS فازي - - FLPSS نیز مورد علاقه بوده است.[5-8]در این مقاله براي اولین بار با سناریو طراحی PSS به عنوان یک بهینه سازي چند هدفه برخورد می شود.
این در حالیاست که پاسخ سیستم به خطا با زمان استقرار و ماکزیمم اورشوت آن سنجیده می شود. 2 پارامتر یاد شده توسط روش Strength Pareto به عنوان تابع هدف در نظر گرفته می شوند تا بهینه سازي شوند. مجموعه جوابهاي حاصل شده از این روش را مجموعه بهینه pareto می نامند که از دیدگاه pareto شامل تمام متغیرهاي بهینه می باشد و بسته به مسائل طراحیو تکنیکی یکی از آن ها به عنوان جواب بهینه انتخاب می شود. در واقع این روش یک مجموعه بزرگ از نامزدها را براي طراح فراهم می کند تا از میان آن ها یکی را به دلخواه به
عنوان بهترین انتخاب نماید.ساختار این مقاله به صورت زیر است:در بخش 2 یک PSS متداول نمایش داده شده است. همچنین مدل استفاده شده براي شبیه سازي که تک ماشین متصل به شین بی نهایت3 است، شرح داده می شود. در بخش3 روش Strength Pareto و مفاهیم مرتبط با آن نمایش داده می شود.همجنین بخش 4 و5 به ترتیب شامل نتایج شبیه سازي ونتیجه گیري می باشند.
- 2تک ماشین متصل به شین بی نهایت
در این مقاله براي بررسی روش طراحی پیشنهاد شده از مدل تک ماشین متصل به شین بی نهایت استفاده شده است.در این مدل یک ژنراتور500MVA، 13/8KVو 50HZ ازطریق ترانسفورماتور500MVA، 13/8 / 400KV و یکخط انتقال 400KV به طول 350Km به یک شین بی نهایت متصل شده است.[12-15]PSS استفاده شده از نوع متداول است که در شکل1 نمایشداده شده است. تنها متغیر خروجی در این نوع PSS، PSSoutاست، در حالی که 5 متغیر مجهول T1، T2، T3، T4و Ks دارد.دیاگرام تک خطی سیستم در شکل 2 نمایش داده شده است.مدل ریاضی هر یک از اجزاي مدل در بخش بعدي توضیح داده می شود.
- 1-2واحد تولیدي
یک واحد تولیدي شامل یک ژنراتور سنکرون، گاورنر،سیستم تحریک، رگولاتور ولتاژ اتوماتیک و PSS است.شکل3 دیاگرام واحد تولیدي را نشان می دهد.
الف - ژنراتور سنکرون
در این مقاله مدل حالت گذراي ماشین سنکرون در نظر گرفته شده است. قسمت مکانیکی ماشین سنکرون می تواند توسطمعادله زیر مدل شود.که در آن Δω تغییرات سرعت، ω سرعت مکانیکی رتور، Hثابت اینرسی، TM/TE نسبت گشتاور مکانیکی به گشتاورالکتریکی و Kd ضریب میرایی است. بخش مکانیکی ماشین سنکرون می تواند توسط مدل فضاي حالت درجه 6 توصیفشود.
- 3-2خط انتقال
مدل ریاضی خط انتقال بر اساس مدل گسترده آن است.[14]پاسخ گذراي حلقه باز سیستم به اتصال کوتاه تک فاز که درفاز a و در لحظه 0/1 ثانیه اتفاق می افتد و تا 0/2 ثانیه ادامهدارد، به صورت شکل5 است. با توجه به این شکل ملاحظهمی شود که سیستم حلقه باز ناپایدار است.
ب - توربین و گاورنر
همانطور که در شکل4 نشان داده شده است، یک مدل غیر خطی براي توربین هیدرولیک و گاورنر در نظر گرفته شدهاست.[12]ج - AVR و سیستم تحریک
AVR و سیستم تحریک بر اساس استاندارد IEEE 421.5مدل شده اند. [13]
- 2-2ترانسفورماتور قدرت
مدل ریاضی ترانسفورماتور اشباع هسته، تلفات هسته و سیمپیچی و شار نشتی را در نظر می گیرد.
- 3بهینه سازي چند هدفه
گروه عمده اي از روش هاي بهینه سازي چند هدفه بر مفهومتئوري بازي که از روش هاي تکاملی براي رسیدن به نتایجبهینه استفاده می کند، استوارند.[19]-[16]برخی از این روش هاي تکاملی پیشرفته عبارتند از:یکی از بهترین روش ها، روش SPEA است[18]، که براساس مفهوم بهینه پرتو می باشد.به طور کلی یک مسأله بهینه سازي جند هدفه می تواند به این صورت نمایش داده شود:
