بخشی از مقاله
چکیده-
کنترل خودکارتولید - Automatic Generation Control - نقش مهمی در اتوماسیون شبکه قدرت دارد. این مقاله اثرات معادل سازی سیستم را روی مسئله ی کنترل خودکار تولید برای یک سیستم چند ناحیه ای بیان می کند. کنترل کننده فازی منطقی برای شبکه چهار ناحیه ای به هم پیوسته وسیستم معادل به دست آمده وپاسخ های دینامیکی سیستم نسبت به تغییرات ناگهانی بارمطالعه شده است.
شبیه سازی برای یک شبکه چهار ناحیه ای حرارتی به هم پیوسته بادر نظر گرفتن قید نرخ تولید - - Generation Rate Constraint وسیستم معادل شده انجام شده است و بیان می کند که طرح به خوبی کار می کند. تحلیل دینامیکی در هر دو مدل شبیه سازی، با استفاده از کنترل فازی توسط سیمولینک-متلب انجام شده است. مقایسه بین پاسخ ها نشان می دهد که طرح پیشنهاد شده در گذاره های فراجهش وزمان نشست عملکرد بهتری دارد. کنترلر پیشنهاد شده در این مقاله ترکیب سری کنترلر فازی وکنترلر تناسبی ،انتگرالی است.
-1 مقدمه:
یکی ازعوامل مهم در عملکرد مطلوب سیستم قدرت ثابت ماندن فرکانس درمحدودهای مشخص است. فرکانس، یک فاکتور عمومی در کل سیستم بوده و کوچک ترین تغییر در توان اکتیو تقاضا شده، با تغییر در فرکانس سیستم منعکس می شود. بنابراین مسئله کنترل فرکانس یکی ازموارد بسیار مهم در کنترل سیستم های قدرت می باشد .AGC یک نیاز فنی برای عملکرد ویژه ی سیستم های به هم پیوسته به خصوص شبکه های مقیاس بزرگ که شامل نواحی کنترلی به هم پیوسته هستند، می باشد. در مواردی از تغییرات بار وشرایط غیر عادی مانند خروج ژنراتور وتغییرات پارامترهای سیستم، عدم تطبیقی در فرکانس و شارش توان برنامه ریزی شده ی خطوط ارتباطی بین نواحی ایجاد می شود.
این عدم تطبیق ها توسط کنترل فرکانس از طریق تثبیت خروجی ژنراتور ها در حدود یک ناحیه ی پیش فرض اصلاح می شوند.در واقع تنظیم توان خروجی ژنراتورهای قابل کنترل در محدوده مشخص در پاسخ به تغییرات فرکانس سیستم، بارگذاری خط ارتباطی یا نسبتی از آن ها است. هدف اصلی AGC نگه داری فرکانس سیستم خیلی نزدیک به مقدار نامی مشخص برای نگه داری ژنراتور های واحدهای خاص در اقتصادی ترین مقدار ونگهداری مقدار مشخصی ازتوان خط بین نواحی مختلف کنترلی است.
در واقع حفظ تعادل بین تولیدکننده ومصرف کننده است. مرجع[3]اثر لینکHVDC به طورموازی با لینک HVAC بر پاسخ دینامیکی سیستم درشبکه قدرت چند ناحیه ای نشان داده است که هر ناحیه شامل یک ژنراتور است. مرجع[4] به بررسی کنترل خودکار تولید سیستم معادل شده بادر نظر گرفتن واحد SMESپرداخته است. مرجع[5]به بررسی کنترل خودکار تولید سیستم معادل شده در فضای رقابتی صنعت برق پرداخته است. مرجع[6] اثرکنترلر فازی را در یک سیستم 4 ناحیه ای بررسی کرده است.
مرجع[7]مسئله ی کنترل خودکار تولید را در یک سیستم دو ناحیه ای با در نظر گرفتن قید نرخ تولید وکنترلر فازی بررسی کرده است.این مطالعه بادید جدیدی به بررسی کنترل خودکار تولید میپردازد. درابتدا سیتم قدرت چهار ناحیه ای با کنترلر پیشنهاد شده مدل سازی شده وسپس مدل معادل سیستم محاسبه و نتایج با هم مقایسه می شوند.
مطالعات بادر نظر گرفتن مقادیر نامی پارامترهای سیستم بعداز خطی سازی حول نقطه ی کاری انجام شده اند به خاطر مشخصه های ذاتی تغییر بار،پیچیدگی وشرایط چند متغیره ی سیستم های قدرت روش های کنترلی متعارف ممکن است نتوانند حل رضایت بخشی نتیجه دهندبه عبارت دیگر مقاومت وقابلیت اطمینان کنترلرفازی درحل رنج وسیعی از مسائل کنترل از جمله AGC سیستم های به هم پیوسته بهتر است
در این مقاله یک کنترلر فازی مبتنی بر کنترلر انتگرالی تناسبی طراحی شده وبرای تحلیل عملکرد سیستم چهار ناحیه ای حرارتی به کار گرفته شده است وانحراف بار به صورت پله ای وبا دامنه ی %1 بار نامی در هر ناحیه برای تحلیل سیستم در نظر گرفته شده است.
ساختار این مقاله به صورت زیر است:
دربخش دوم ساختار کنترل پیشنهادی بررسی خواهد شد .در بخش سوم مدل چهار ناحیه ای شبکه قدرت که هر ناحیه یک واحد تولیدی دارد مدل سازی خواهد شد.در بخش 4 پارامترهای سیستم معادل محاسبه و سیستم دو ناحیه ای که هر ناحیه دو واحد تولیدی دارد مدل سازی خواهد شد ونهایتادر بخش 5 نتایج شبیه سازی بررسی خواهند شد پارامتر های سیستم از [3]اتخاذ شده اند.
-2 کنترل کننده فازی:
به خاطر مشخصه های ذاتی تغییر بار،پیچیدگی وشرایط چند متغیره ی سیستم های قدرت، روش های کنترلی متعارف ممکن است نتوانند حل رضایت بخشی نتیجه دهند.هوش مصنوعی مبتنی بر برنامه ریزی بهره، یک روش جایگزین رایج برای طراحی کنترلر سیستم های غیر خطی است.سیستم فازی دانش بشری رابه فرمول های ریاضی تبدیل می کند
کنترل کننده فازی برای تحلیل سیستم در شکل1 نشان داده شده است.اولین گام در طراحی کنترلر فازی انتخاب ورودی مناسب است.
-1-2 ساختار کنترلر فازی:
ساختار کنترلر فازی به صورت شکل 1 خواهد بود.
شکل :1 ساختار کنترلر فازی
سیگنال کنترلی به صورت k i .u t .dt k p .ut u - t - خواهد بود.
Kp وki به ترتیب بهره ی تناسبی وانتگرالی هستندکه برابر با یک در نظر گرفته می شوند.
-2-2 مولفه های اصلی کنترلر فازی:
کنترلر فازی همان طور که در شکل 4 نشان داده شده است شامل چهار مولفه ی اصلی است:
· تبدیل مقادیر عددی به مجموعه های فازی
· موتور استتنتاجی
· قاعده ی مبنا
· تبدیل مجموعه های فازی به مقادیر عددی
موتور استتنتاجی تمام دست کار ی های منطقی رادریک کنترلر فازی انجام می دهدومهم ترین مولفه ی کنترلر است. قاعده مبنا شامل توابع عضویت ها ودستورات کنترلی است. در این مقاله خطای کنترل ناحیه ومشتق آن به عنوان ورودی کنترلر فازی در نظر گرفته می شوند وهم چنین Mamadani به عنوان ابزار استتنتاج فازی وروش مرکزواره در مرحله ی تبدیل مجموعه های فازی به مقادیر عددی استفاده میشود
-1-3سیستم قدرت چهار ناحیه ای:
بررسی ها برروی شبکه قدرت باچهار ناحیه حرارتی نابرابربادر نظر گرفتن قید نرخ تولیدانجام شده است. توان ناحیه اول 2000مگاوات، ناحیه دوم 4000مگاوات، ناحیه سوم 8000مگاوات، ناحیه چهارم 10000مگاوات است. به منظور تحلیل سیستم،بار به میزان ا%مقدار نامی به صورت پله ای تغییر کرده است.انحراف در توان خط ارتباطی به عنوان یک اختلال توان اضافی برای سایر ناحیه ها در نظر گرفته می شود
برای کنترل بار فرکانس ازترکیب سری کنترلر فازی وکنترلر انتگرالی تناسبی استفاده شده است.
