بخشی از مقاله
*** این فایل شامل تعدادی فرمول می باشد و در سایت قابل نمایش نیست ***
جایابی بهینه SVC با منطق فازی و هماهنگی بین SVC و ULTC توسط نرم افزار ETAP
خلاصه
یکی از مسائل مطرح در زمینه تثبیت ولتاژ سیستم های توزیع، مسئله جایابی مناسب برای SVC می باشد به دلیل هزینه بالای SVC، جایابی بهینه به منظور بالا بردن راندمان مطلوب است. در این مقاله از منطق فازی برای جایابی بهینه SVC استفاده شده است.
به منظور افزایش پایداری سیستم از ترانسفورماتور با قابلیت تغییر تپ زیر بار (ULTC) استفاده می شود. از آنجا که سرعت عملکرد ULTC نسبت به SVC کمتر است، لازم است هماهنگی بین این دو تجهیز برقرار شود. این مقاله به جایابی SVC با منطق فازی و هماهنگی لازم بین SVC و ULTC می پردازد و توسط نرم افزار ETAP شبیه سازی شده است. نتایج شبیه سازی نشان می دهد، استفاده از SVC باعث افزایش ظرفیت خطوط می شود که این موضوع منجر به کاهش سایز خطوط انتقال و تثبیت ولتاژ می شود.
1. مقدمه
در سیستم های توزیع سنتی، کنترل بهینه تجهیزات به طور کامل میسر نبوده و به صورت محلی انجام میشود.
)ULTCترانسفورماتور با قابلیت تغییر تپ زیر بار) ولتاژ باس ثانویه ترانسفورماتور را در یک محدوده مشخص با تغییر تپ تنظیم مینماید.[1] به دلیل سرعت پایین عملکرد ULTCنسبت به SVC و محدودیت در تعداد تپ های ترانس لازم است هماهنگی بین SVC و ULTCبرقرار شود. برای این منظور از یک سیستم حلقه کنترلی جهت هماهنگی SVC و ULTCاستفاده شده که بدون افزایش تپ ULTCحاشیه اطمینان کافی را برای SVC فراهم میکند .[2]
یکی از ابزارهای موثر در مکان یابی SVC استفاده از الگوریتم های هوشمند بهینه سازی در سیستم های قدرت است. در این مقاله از الگوریتم فازی برای مکان یابی بهینه SVC به منظور کاهش تلفات و پایداری ولتاژ استفاده شده [3-4] مسئله اشاره شده در این مقاله یک تکنیک بهینه سازی فازی است که با مکان یابی بهینه SVC باعث کاهش هزینه های انجام شده میشود. به این صورت که سهم عضویت هر خط در تابع به اندازه تلفات آن است، هر خط با تلفات کمتر دارای مقدار عضویت بیش تر و هر خط با تلفات بیش تر دارای مقدار عضویت کمتر میباشد. به همین صورت ولتاژ باس هم، چنانچه از حد مجاز خود خارج شود، مقدار عضویت آن کم و اگر در محدوده مجاز قرار بگیرد میزان عضویت آن بیش تر میشود .[5]
نتایج شبیه سازی در این مقاله براساس الگوریتم فازی برای جایابی SVC و نیز هماهنگی لازم بین SVC و ULTCروی یک شبکه 23 باسه تست گردیده و نتایج در بخش شبیه سازی آورده شده است .[6]
-2 به کارگیری منطق فازی برای تعیین نقاط کاندیدا برای نصب SVC
حداقل سازی تلفات توان راکتیو در شبکه مورد مطالعـه بـا اسـتفاده از نصـب SVC ترکیبـات مختلفـی از مکـان نصـب و انـدازه SVC را مطـرح میسازد، یکی از روش هایی که حساس ترین نقاط را برای نصب SVC مشخص مینماید روش منطق فازی است که از سرعت و دقـت بـالایی بـرای شـبکه های بزرگ برخوردار است.
در روش فوق تلفات توان راکتیو و حساسیت ولتاژ شین ها به عنوان ورودی سیستم فازی محسوب می شود. هر چه تلفـات شـاخه ای بـیش تـر باشـد مقدار تابع عضویت آن کمتر و هر چه تلفات شاخه ای کمتر باشد میزان تابع عضویت آن بیشتر میشود.
به طور کلی برای یافتن مکان کاندیدا به منظور نصب SVC هر دو عامل تلفات اکتیو و حساسیت ولتاژ باید در نظر گرفته شود.
بنابراین ابتدا پخش بار با استفاده از نرم افزار ETAP در شبکه مورد مطالعه بدون SVC انجام میشود. و ولتاژ باس ها و تلفات خطـوط بـا اسـتفاده از پخش بار و مقدار عضویت هر باس با کمک تابع عضویت اش به دست می آید. برای تعیین بـاس مـورد نظـر بـرای جبـران از عملگـر اشـتراک فـازی توابـع عضویت استفاده میکنیم و کمترین مقدار عضویت برای هر باس طبق رابطه (4) معین میشود در نهایت مطابق رابطـه min (5) مقـدار عضـویت و متناسـب بـا آن باس مورد نیاز iام برای جبران انتخاب میگردد.
همچنین مقدار SVC مورد نیاز برای هر باس مشخص شده با استفاده از نرم افزار ETAP تعیین میشود کـه در آن پـس از مشـخص شـدن min و max و نوع کنترلر نرم افزار به طور خودکار میزان توان راکتیو انتقالی توسط SVC را برای تنظیم ولتاژ مشخص میکند.
-3 مدل سازی
-1-3 مدل سازی ULTC
در ترانسفورماتورهای شامل ULTCتعداد تپ ها به نحوی تغییر می کند که ولتاژ در سمت ثانویه در محدوده مجـاز بـاقی بمانـد در صـورت خـارج شدن ولتاژ از محدوده مجاز، بعد از یک تأخیر زمانی تپ ULTCتغییر میکند. همچنین معادلات ULTCبه شرح زیر است .[2]
زمانی که ولتاژ کنترل شده از مقدار مشخص شده کمتر یا بیش تر شود پس از گذشت زمان Td به اندازه d به مقـدار تـپ n اضـافه یـا به اندازه کم میشود.
-2-3 مدل سازی SVC
جبران ساز SVC به صورت موازی به باسی که قرار است عمل جبران سازی انجام شود متصل میشود. SVC یک تولید کننده یا مصـرف کننـده توان راکتیو میباشد که به صورت موازی متصل شده و خروجی آن برای تغییر جریان خازنی یا سلفی تنظـیم مـیشـود بـه گونـه ای کـه ولتـاژ بـاس متصـل بـه SVC کنترل شود .[7]
XSLمعمولاً در رنج (1-5) درصد قرار دارد. معادلات بالا نشان میدهد که SVC در ناحیه کنترل همانند یک منبع ولتاژ با راکتانس داخلی و در سایر نواحی همانند یک سلف یا خازن عمل میکند که در شکل (1) نشان داده شده است.
-4 الگوریتم پیشنهادی جهت هماهنگی SVC و ULTC
در این روش از کنترل توان راکتیو ذخیره شده یا به عبارت دیگر کنترل نقطه کار استفاده میشود. به این صورت که در صورت تغییر ناگهـانی ولتـاژ در ابتدا SVC به سرعت به این تغییر پاسخ میدهد و پس از آن به آهستگی به نقطه کار قبلی خود برگشت داده میشود. در ایـن مـدت ULTC کـه کنـدتر میباشد فرصت پاسخ گویی یافته و ولتاژ باس را به مقدرا مورد نظر میرساند. با این روش از تمام ظرفیت SVC استفاده نمی شود و میزان ظرفیـت خـالی آن افزایش مییابد. با این روش مشخصه معمول SVC به شکل (2) تغییر میکند .[8]
-5 سیستم پیشنهادی به همراه حلقه کنترلی در این روش
در شکل (3) سیستم نمونه مورد استفاده جهت شبیه سازی و در شکل (4) چگونگی ترسیم به کـار رفتـه شـده نشـان داده شـده. در ایـن روش کنتـرل ULTC به صورت متعارف انجام میشود و این موضوع به قابل اجرایی بودن و سادگی این روش کمک میکند.
در این شیوه جریان و ولتاژ SVC به طور مداوم اندازه گیری شده و با جریان و ولتاژ مبنای تنظیم شده مقایسه میشود سیگنال خطای حاصل توسـط یک کنترل کننده کند با مقدار ولتاژ جریان مبنای ثابت جمع شده و ولتاژ مبنای جدید و متغیر حاصل به همراه ولتاژ باس بـه کنتـرل کننـده جبـران سـاز اعمـال میگردد.
در این روش ولتاژ متغیر جایگزین ولتاژ ثابت شده و با این عمل مشخصه نقطه کار SVC به نحوی جا به جا میشود که همواره مقدار کافی ظرفیـت خالی در SVC وجود داشته باشد.
-6 شبیه سازی
-1-6 انجام پخش بار و تحلیل نتایج توسط ETAP
پس از ورود کلیه اطلاعات مورد نیاز به نرم افزار ETAP از قبیل مشخصات ترانس، مشخصات خط و طـول آن، مشخصـات بـار و غیـره محاسـبات پخش بار در شبکه مورد آزمایش (شکل ((5) توسط نرم افزار انجام میشود. نتایج حاصل از پخش بار به شرح زیر است:
- میزان توان اکتیو و راکتیو تزریقی: میزان توان اکتیو و راکتیو تزریقی به هر یک از فیدرها متناسب با جریان عبوری از هر فیدر مـیباشـد و مجمـوع توان های اکتیو و راکتیو تزریقی به هر یک از فیدرهای موجود برابر کل توان اکتیو و راکتیو تحویلی از سوی شبکه میباشد.
