بخشی از مقاله
چکیده - در این مقاله، ابتدا مدل دینامیکی سیستم قدرت و نحوه محاسبه مقادیر ویژه آن بیان میگردد. سپس به محاسبه پارامترهای PSS با فرض داشتن چند سطح بار معین پرداخته میشود. پس از آن، به منظور تعیین پارامترهای PSS احتمالاتی، بارها به عنوان متغیرهای تصادفی در نظر گرفته میشوند. برای اعمال طبیعت تصادفی بارها از توزیع نرمال استفاده میشود. تعیین پارامترهای PSS با نمونه برداری از بارها به کمک روش مونت کارلو و با هدف حداقل کردن احتمال قرار گرفتن مقادیر ویژه در نواحی نامطلوب انجام میگردد. مسئله بهینه سازی با الگوریتم ژنتیک حل میشود.
-1 مقدمه
تاکنون روشهای مختلفی برای طراحی پایدارسازهای سیستم قدرت ارائه شده است. در تعدادی از مراجع به بررسی نامعینیهای سیستم با به کار گیری تئوری احتمالات پرداخته میشود. در برخی از آنها حساسیت میانگین و واریانس ضریب و نسبت میرایی نسبت به پارامترهای PSS محاسبه شده و از آن برای تعیین پارامترها و محل PSS استفاده می-شود. به این صورت که دو شاخص حساسیت تعریف شده است. با استفاده از شاخص باقیمانده که در واقع معادل حساسیت مقدار ویژه نسبت به بهره PSS، در مقدار بهره صفر است، مکان نصب PSS مشخص میشود. شاخص دوم برای تعیین پارامترهای PSS، استفاده میشود.
به این ترتیب که به ازای مقادیر مختلف پارامترها، این شاخص محاسبه میگردد و پارامترهای مربوط به بهترین مقدار شاخص، انتخاب می-شوند.[1] در مرجع [2] تنها بار به عنوان متغیر تصادفی درنظر گرفته شده و به منظور در نظر گرفتن عدم قطعیت، سه شرایط بار گزاری کم، متوسط و زیاد اعمال شده است. در این مرجع، تنها پایداری سیگنال کوچک بررسی شده و پارامترهای PSS تعیین نمیگردد اما با استفاده از یک شاخص معرفی شده، به مکان یابی PSS میپردازد.
در [3] بر اساس شبیهسازی مونتکارلو، یک روش احتمالاتی برای بررسی تاثیر عدم قطعیت تولید مزرعه بادی بر پایداری سیگنال کوچگ سیستم قدرت پیشنهاد شده است. به این منظور، یک توزیع نرمال برای سطح تولید مزرعه بادی در نظر گرفته میشود و بر اساس آن تابع چگالی احتمال - PDF - مقادیر ویژه بحرانی تعیین میگردد. برای بار سه سطح کم، متوسط و زیاد در نظر گرفته شده و تابع هدفی ترکیبی برای مجموعه سطوح بار لحاظ شده است به گونه ای که احتمال وقوع نسبت میرایی بحرانی حداقل گردد. در این مرجع از الگوریتم ژنتیک - GA - برای تعیین پارامترهای PSS استفاده شده است.
آنالیز پایداری سیگنال کوچک احتمالاتی - PSSSA - با توجه به تصادفی بودن تولید باد در [4] انجام شده است. به این منظور از مدل سیگنال کوچک، برای مزرعه بادی با مولد القایی دو سو تغذیه - DFIG - استفاده میگردد. در این مرجع فقط به بررسی پایداری سیگنال کوچک پرداخته شده و پارامتر های PSS تعیین نمیشوند. در [5] تولید مزرعه بادی و بار، نامعین در نظر گرفته شده و از روش فرکانس مرکزی برای یافتن پارامترهای PSS استفاده شده است. با بهکار گیری منحنی روزانه برای تولید مزرعه بادی، از یک روش احتمالاتی برای محاسبه پخش بار و محاسبه مقادیر ویژه استفاده نموده است.
در [6] برای بارها و ولتاژهای PV، منحنیهای کاری روزانه استاندارد شده اختصاص داده شده است. از این منحنیها، 480 نمونه برداشته شده و کوواریانس بار تعیین میشود. سپس آنالیز مقادیر ویژه احتمالاتی انجام میشود. در [7] تنها به بررسی تعداد سیگنالهای ورودی PSS و اثر آن بر میرایی مدهای بحرانی پرداخته است. به این ترتیب که یک سیگنال محلی که میتواند سرعت یا توان مولد باشد به همراه یک سیگنال از راه دور به عنوان ورودی PSS درنظر گرفته می-شوند.
در این مقاله مدل سیستم قدرت آورده شده و پس از آن با اضافه شدن PSS به طراحی پارامترهای آن با استفاده از الگوریتم ژنتیک پرداخته میشود. به طور معمول طراحی PSS با درنظر گرفتن یک یا چند نقطه کار صورت میپذیرد که با توجه به تغییر شرایط بار و جابهجا شدن نقطه کار، این طراحی قابل اطمینان نیست. در این مقاله با در نظر گرفتن ویژگی احتمالاتی برای بار به طراحی پارامترهای PSS پرداخته میشود.
نتایج بر روی سیستم قدرت چند ماشینه شبیه سازی شده و برتری این روش را نسبت به روش معین نشان میدهد. در بخش دوم شرح مساله با توضیح مدل سیستم قدرت و همچنین روند اضافه شدن PSS آمده است. در بخش سوم تابع هدف پیشنهادی معرفی شده است. مطالعات موردی و نتایج شبیهسازی در بخش چهارم آورده شده است. درنهایت نتیجه-گیری انجامشده در بخش پنجم آمده است.
-2 شرح مساله
1-2 مدل سیستم قدرت خطی سازی شده
سیستم قدرت مطالعه، حول یک شرایط کاری خطی سازی شده است. مدل مولد مرتبه 4 برای هر ماشین مورد استفاده قرار گرفته است .[8] به علاوه، هر مولد به یک مدل ساده شده تحریک مجهز شده است.
2-2 پایدار ساز سیستم قدرت - PSS -
بلوک PSS مطابق شکل 1 از یک حذف کننده حالت ماندگار و یک جبرانگر فاز تشکیل شده است. ورودی PSS معمولا تغییر سرعت رتور مولد است - . - ∆ خروجی آن نیز به ورودی سیستم تحریک وارد میشود . - VS -
-4 مطالعه موردی
نمودار تک خطی سیستم قدرت مورد مطالعه که سیستم 39 شینه IEEE است در شکل 2 نشان داده میشود. این سیستم شامل 10 مولد، 21 بار، 34 خط انتقال و 12 ترانسفورماتور است. توان مبنای این سیستم 100 مگا ولت آمپر، فرکانس نامی 50 هرتز و سطح ولتاژ نامی 345 کیلو ولت است. بارها یک بار به صورت توان ثابت، و بار دیگر به صورت امپدانس ثابت در نظر گرفته میشوند.
دراین سیستم، شینِ شماره 1، شین مرجع استاطلاعات سیستم شامل پارامترهای بارها، خط انتقال، مولد و سیستم تحریک بهطورکامل در [11] ذکر شده است. نتایج شبیه سازی با بهکارگیری رایانهای با 12 RAM گیگابایت و پردازنده 7 هستهای 3/2 گیگاهرتزی بهدست آمده است. همانطور که در بخش قبل ذکر گردید، تغییرات بار پیش بینی نشده است و بنابراین، برای این که عملکرد مطلوبی برای PSS داشته باشیم لازم است که بار به صورت متغیر تصادفی درنظر گرفته شود. به این منظور سه سطح بار 0/8، 1/2 و 1/7 برابر بار نامی لحاظ میگردد.
