بخشی از مقاله
خلاصه: در این مقاله ادوات FACTS کنترل شده با تریستور به همراه پایدارساز قدرت سیستم - PSS - به منظور افزایش پایداری گذرا در سیستم قدرت و کاهش نوسانات سیستم ارائه گردیده است. مقادیر ضریب بهره و بلوکهای جبران ساز پایدارساز سیستم قدرت توسط الگوریتم ژنتیک بهینه و محاسبه گردیده است. مدل کنترل کننده که توسط شاخص کنترل بهینه - LQR - طراحی شده است، به گونهای عمل میکند که سیگنالهای استخراجی از سیستم قدرت را با سیگنالهای کنترلکننده، هماهنگ کرده و آنها را برای کنترل ادوات FACTS بکار میگیرد.
نتایج شبیه سازی غیر خطی نشان میدهد که کنترل کننده استفاده شده میتواند بهبود قابل توجهی بر روی میرایی سیستم قدرت بگذارد و باعث افزایش توان انتقالی در سیستم قدرت گردد. همچنین در این مقاله برای استفاده از یک ماتریس ybus فاکتورگیری شده ثابت در محاسبات و استفاده از جریانهای لحظهای و معادل در باسهای ترمینال یک مدل تزریق جریان برای ادوات FACTS ارائه شده است.
- 1 مقدمه
امروزه افزایش تقاضا و نیاز روز افزون به انرژی، قابلیت ضریب اطمینان و تأمین انرژی از مسائل مهم و کاربردی در صنعت برق میباشند. لذا استفاده از تجهیزات جدید و پیشرفته برای کاهش نوسانات و افزایش پایداری در سیستم قدرت در دستور کار مطالعاتی مهندسین صنعت برق قرار گرفته است .[1]در همین راستا در دهه 1970 فن آوری FACTS تولید و به بازار ارائه گردید. ادوات FACTS ظرفیتهای جدیدی را برای کنترل توان و افزایش ظرفیت قابل بهره برداری از خطوط موجود فراهم میکنند. کنترل کنندههای FACTS میتوانند با تامین انعطاف پزیری اضافی، یک خط انتقال را قادر به منتقل نمودن توان تا حد حرارتی آن بنمایند .[2]
فن آوری FACTS مجموعه ای از کنترل کننده میباشد که هر یک میتواند به تنهایی یا با هماهنگی دیگر کنترل کنندهها یک یا چند پارامتر از سیستم قدرت را کنترل نمایند. یکی از شاخصترین این کنترل کنندهها جبران کننده استاتیکی توان راکتیو در حالت اتصال موازی - SVC - میباشد، که برای کنترل ولتاژ اولین بار در نبراسکا به نمایش در آمد و به وسیله کمپانی GE در سال 1974عرضه شد.
یکی دیگر از کنترل کنندههای FACTS خازن سری کنترل شده با تریستور - TCSC - میباشد، که در سال 1986 به وسیله ویتایاتیل و دیگران، به عنوان روش تنظیم سریع امپدانس شبکه معرفی گردید .[3] این طرح شامل خازن جبران ساز سری است که با راکتور کنترل شده با تریستور، موازی شده است. در مطالعاتی که پس از ارائه این دو کنترل کننده صورت پذیرفت، محققان و دانشمندان به چگونگی عملکرد و تاثیر این دو کنترل کننده به صورت مجزا و ترکیبی پرداختند .[3]
برای ybus به ybus خازن سری کنترل شده با تریستور - TCSC - و جبرانگر توان راکتیو استاتیکی - SVC - ، هر دو از اعضای سیستم انتقال AC انعطافپذیر - FACTS - شناخته میشوند. TCSC یک ابزار جبرانکننده سری بوده که قادر است با کنترل مناسب زاویه آتش تریستورهایش، امپدانس موثر خروجی خودش و در نتیجه امپدانس کل خط انتقال را بطور پیوسته تغییر دهد. پس میتوان با تغییرات امپدانس خط انتقال بوسیله TCSC، میزان و جهت توان انتقالی را کنترل نمود. SVC نیز یک ابزار جبرانکننده در شبکه قدرت است که به صورت موازی به نقطهای از شبکه که باید جبرانسازی صورت بگیرد، اتصال مییابد .[4]
در این مقاله، کنترلی هماهنگ و همزمان بین TCSC، SVC و PSS برقرار میگردد تا میرائی و پایداری سیستم قدرت در هنگام بروز اغتشاشات افزایش یابد. مدل کنترلی ارائه شده عملیات کنترل TCSC را بطور ترکیبی با عملیات کنترل SVC انجام داده و با استفاده همزمان از PSS ، منجر به افزایش توان انتقالی و پایداری در سیستم قدرت میگردد. نتایج شبیهسازی در یک سیستم قدرت تک ماشینه متصل به شین بینهایت - SMIB - نشان میدهد که کنترلکننده ارائه شده میتواند باعث افزایش میرایی سیستم قدرت گردد. همچنین با اضافه نمودن PSS به این ساختار کنترلی، شاهد بهبود میرایی مضاعفی خواهیم بود.
-3 ساختار مدل تزریق جریانی TCSC
با نصب تاسیسات TCSCعملاً ماتریس ادمیتانس سیستم یک ماتریس نامتقارن تبدیل میگردد. زمانیکه از TCSC شبیهسازی در حوزه زمان استفاده میگردد، لازم است ماتریس ybus در هر تکرار تغییر کند. این روش شرایط خوبی را به همراه نخواهد داشت، زیرا یک ماتریس فاکتورگیری شده ثابت، زمانیکه که سیستم در شرایط پایداری گذرا است، مکرر نمیتواند مورد استفاده قرار گیرد.
به همین دلیل مدل تزریق جریانی TCSC برای جلوگیری از تغییرات ماتریس ybus ارائه گردیده است. این مدل تزریق جریانی میتواند برای پایداری سیگنال کوچک و مطالعات پایداری گذرا مورد استفاده قرار گیرد. این روش دارای مزیت سرعت در محاسبات و همچنین حافظه رایانهای کمتر در مقایسه با روش ماتریس ybus متغیر میباشد .[4]
