الف – پرداخت وجه بحساب وب سایت ایران ترجمه(شماره حساب)ب- اطلاع جزئیات به ایمیل irantarjomeh@gmail.comشامل: مبلغ پرداختی – شماره فیش / ارجاع و تاریخ پرداخت – مقاله مورد نظر --مقالات آماده سفارش داده شده پس از تایید به ایمیل شما ارسال خواهند شد.
قیمت
قیمت این مقاله: 38000 تومان
(ایران ترجمه - Irantarjomeh)
توضیح
بخش زیادی از این مقاله بصورت رایگان ذیلا قابل مطالعه می باشد.
شماره
۷۳
کد مقاله
ELC73
مترجم
گروه مترجمین ایران ترجمه – irantarjomeh
نام فارسی
تضعیف نوسانات درون ناحیه ای با استفاده از پایدارسازهای سیستم قدرت و اندازه گیریهای فازور سنکرون شده
نام انگلیسی
Inter-Area Oscillation Damping with Power System Stabilizers and Synchronized Phasor Measurements
تعداد صفحه به فارسی
۲۶
تعداد صفحه به انگلیسی
۱۳
کلمات کلیدی به فارسی
نوسانهای درون ناحیه ای، پایدارسازهای سیستم قدرت، اندازه گیریهای فازور سنکرون شده
کلمات کلیدی به انگلیسی
Inter-Area Oscillations, Power System Stabilizers, Synchronized Phasor Measurements
مرجع به فارسی
انستیتو پلی تکنیک ویرجینیا و دانشگاه ایالتی، بلکسبرگ، ویرجینیا
مرجع به انگلیسی
Faculty of the Virginia Polytechnic Institute and State University
کشور
ایالات متحده
تضعیف نوسانات پایدارسازهای سیستم قدرت
تضعیف نوسانات درون ناحیه ای با استفاده از پایدارسازهای سیستم قدرت و اندازه گیریهای فازور سنکرون شده
انستیتو پلی تکنیک ویرجینیا و دانشگاه ایالتی، بلکسبرگ، ویرجینیا
کلمات کلیدی: نوسانهای درون ناحیه ای، پایدارسازهای سیستم قدرت، اندازه گیریهای فازور سنکرون شده
۱- مقدمه
۱-۱ تعریف مسئله
بعضی از اولین مشکلات پایداری سیستم قدرت شامل نوسانهای خودبخودی سیستم قدرت در فرکانس های پائین بود. این نوسانهای فرکانس پائین (Low Frequency Oscilations یا بطور مخفف، LFO) به پایداری سیگنال کوچک یک سیستم قدرت ارتباط دارد و برای اهداف انتقال حداکثر قدرت و امنیت سیستم قدرت مضر است. زمانی که راه حل استفاده از سیم پیچ های خفه کننده روی روتورهای ژنراتور و توربین ها برای کنترل این نوسانات رضایت بخش تشخیص داده شد، مسئله پایداری در آنجا برای مدتی نادیده گرفته شد. اما، به محض اینکه شروع به بکارگیری سیستم های قدرت در محدوده هائی نزدیکتر به محدوده های پایداریشان شد، ضعف یک گشتاور سنکرون کننده بین ژنراتورها به عنوان علت اصلی ناپایداری سیستم شناخته شد. رگولاتورهای اتوماتیک ولتاژ (AVR) به بهبود پایداری حالت دائم سیستم های قدرت کمک کردند، اما پایداری حالت گذرا تبدیل به یک نگرانی برای اپراتورهای سیستم قدرت شد. با تولید سیستم های قدرت بزرگ و متصل به هم، یک نگرانی دیگر عبارت بود از انتقال مقدار زیادی نیرو از طریق خطوط بسیار طولانی انتقال. افزودن یک کنترل کننده تکمیلی به حلقه کنترل، مانند نصب پایدارسازهای سیستم قدرت (PSS) روی AVRهای ژنراتورها، ابزاری برای کاهش اثرات بازدارنده نوسانهای فرکانس پائین فراهم می آورد [۱].
تضعیف نوسانات پایدارسازهای سیستم قدرت
۱-۱-۱ راه حل های معاصر
PSSها و AVR ها بطور محلی کنترل می‌شوند؛ یعنی، وقتی که یک ناپایداری احساس شد، کنترل کننده (در شکل ۱٫۱ نشان داده شده) طوری طراحی شده تا روی اندازه گیریهایی مانند ولتاژ باس، سرعت شفت ژنراتور، یا زاویه روتور کنترلهای ماشین مربوطه عمل کند. این نوع از کنترل برای آنچه که بعدا به عنوان محلی و نوسانات مود کنترل تعریف می‌شوند مفیدند، اما ممکن است برای نوسانات درون ناحیه ای رضایت بخش نباشند.
…
۲-۱-۱ راه حل پیشنهادی
یک روش جدید که در شکل ۱٫۲ به تصویر کشیده شده است، یعنی کنترل از راه دور با فیدبک متغیر، از اندازه گیریهای سنکرون شده فازورهای جریان و ولتاژ (که به آنها اندازه گیریهای سنکرون شده فازور یا بطور مخفف SPM میگویند)، سرعت و زاویه روتور ژنراتور و فرکانس استفاده میکند. اندازه گیریهای سنکرون شده که از راه دور خوانده شده اند، یا SPMهایی که توسط واحدهای اندازه گیری فازور(PMU) فراهم شده اند [۳]، یا در ترکیب با یا به عنوان یک جایگزین برای متغیرهای ورودی که بطور محلی اندازه گیری شده اند، برای کنترلهای مجموعه های ژنراتور-توربین در سیستم قدرت مورد استفاده قرار میگیرند [۲].
…
۲-۱ اهداف تحقیق
تمرکز این رساله روی طراحی یک کنترل فیدبک از راه دور برپایه SPM، که برای تضعیف نوسانات درون ناحیه ای فرکانس پائین در یک سیستم قدرت ۴ ماشینه و دو ناحیه ای مورد استفاده قرار میگیرد، میباشد. یک روش شناسی برپایه تحلیل مقادیر ویژه بدست خواهد آمد تا کنترل کننده های برپایه SPM را در سیستم تست قرار دهد. نشان داده خواهد شد که این کنترل کننده ها رویت پذیری و کنترل پذیری مودهای مورد علاقه نوسانی درون ناحیه ای، در مقایسه با کنترل کننده فیدبک محلی برپایه PSS، را تقویت میکنند. همچنین نشان داده خواهد شد که مودهای درون ناحیه ای از مودهای محلی، در زمانی که کنترل کننده برپایه SPM در سیستم تست نصب شده است، مجزا می‌شوند. میزان تقویت انتقال نیروی خط ارتباطی ژنراتورها حاصل از تضعیف نوسانات ، نیز ارائه گردیده است. درآخر، شبیه سازیهای زمانی روی سیستم تست اعمال خواهد شد تا پاسخ غیرخطی پس از وقوع اغتشاشات بزرگ مورد مطالعه قرار بگیرد.
…
تضعیف نوسانات پایدارسازهای سیستم قدرت
۲- نوسانات فرکانس پائین
۱-۲ تعریف
نوسانات فرکانس پائین (LFO) عبارتند از نوسانات زاویه روتور ژنراتور، که دارای فرکانسی بین ۰٫۱ تا ۳٫۰ هرتز هستند، و براساس اینکه—چگونه ایجاد شده اند یا کجای سیستم قدرت قرار دارند—تعریف شده اند. استفاده از تحریک کننده های تقویت بالای ژنراتور، تحریک ژنراتور که بصورت ضعیفی میزان شده است، مبدلهای HVDC یا جبرانسازهای استاتیک var ممکن است LFO هائی با میرائی منفی ایجاد کنند؛ این یک مسئله از نوع پایداری سیگنال کوچک می باشد [۱۱]. کاهش این نوسانها عموما توسط پایدارسازهای سیستم قدرت (PSS) انجام می‌شود [۱]. LFO ها شامل مودهای پلانت محلی، مودهای کنترل، مودهای گشتاوری که بدلیل اثر متقابل بین مودهای مکانیکی و الکتریکی یک سیستم توربین-ژنراتور القا می‌شوند، و مودهای درون ناحیه ای که ممکن است در اثر تحریک کننده های تقویت بالا یا انتقالات سنگین قدرت در طول خطوط ارتباطی ژنراتورها بوجود بیایند، می‌شوند [۱].
از بین اینها، نوسانات درون ناحیه ای مورد علاقه خاص ما در مرتبه ۰٫۱ تا ۰٫۷ هرتز هستند، و توسط گروههای ژنراتورهای همدوس که مخالف یکدیگر میچرخند مشخص می‌شوند. وقتی این نوع از نوسانها در یک سیستم قدرت پیدا شوند، باعث محدودیت در میزان انتقال انرژی روی خطوط ارتباطی ژنراتورها بین مناطقی که دارای گروه های ژنراتورهای همدوس هستند میگردند [۱۱].
۲-۲ تحلیل
LFO ها میتوانند توسط اغتشاشات کوچک در سیستم، مثل تغییرات بار، بوجود آیند، و معمولا تحت پایداری سیگنال کوچک (پاسخ خطی) سیستم قدرت مورد تحلیل و بررسی قرار میگیرند. این اعتشاشات کوچک منجر به افزایش یا کاهش مداوم زاویه ژنراتور روتور، که بدلیل فقدان گشتاور سنکرون سازی بوجود می آید، یا نوسانات روتور با دامنه در حال رشد، بدلیل فقدان گشتاور کافی تضعیف کننده، می‌شوند. بیشترین ناپایداری نوعی عبارت است از فقدان یک گشتاور کافی تضعیف کننده روی نوسانات فرکانس پائین روتور. ابزارهای تحلیلی پایداری سیگنال کوچک به شناسائی و تحلیل LFO ها کمک میکنند. همانگونه که در فصل بعدی تعریف شده است، بردارهای ویژه ماتریس حالت سیستم ضرائبی حاصل میکنند که اطلاعات شناسائی و کلاسه بندی را فراهم می آورند. بطور خاص، مفاهیم فاکتورهای مشارکت، شکل مود، رویت پذیری و کنترل پذیری در هنگام بحث روی کنترل LFO ها در یک سیستم قدرت تعریف خواهند شد.
…
۳-۲ کنترل
روش کنترلی که در این رساله مورد بررسی قرار گرفته است روی استفاده از یک پایدارساز سیستم قدرت (PSS) در پیوند با رگولاتورهای اتوماتیک ولتاژ (AVR) ژنراتور در سیستم تست تمرکز خواهد کرد تا هرگونه LFO ئی را تضعیف نماید. تضعیف LFO ها باعث افزایش محدوده های پایداری سیستم شده، به انتقال انرژی بیشتر از سیستم منجر میگردد. اعمال PSS ها با سیگنال های محلی ورودی، برای این مسئله کنترلی خاص، قبلا تحقیق شده است. اما، استفاده از همین کنترل کننده برای رسیدن به اهداف نهائی متفاوتی، مثل تضعیف مودهای درون ناحیه ای و محلی تحت دامنه وسیعی از نقاط کاری، به مشکل برخورده است. غالبا، یک PSS که انتظار میرود که نوسانها را در دامنه وسیعی از فرکانس ها تضعیف کند، نمیتواند هر مود نوسانی که ممکن است در سیستم پدید آید را بطور کافی تضعیف نماید. بحث مفصل در مورد PSS و مسائل مربوطه طراحی و کنترل در فصل ۴ ارائه می شود.
روش های دیگر کنترل کردن LFO ها عبارتند از اضافه کردن عناصر کنترلی فعال یا غیرفعال بغیر از PSS ها به سیستم قدرت. این ابزارها شامل کنترل های مدولاسیون مخصوص برای ارتباطات از نوع HVDC و نصب جبرانساز استاتیک var، بطور مخفف SVC، در سیستم، و همچنین ابزارهای FACTS، مانند خازنهای سری کنترل شده با تریستور (TCSC)، کنترل کننده های الحاقی انرژی (UPC) و ترمزهای دینامیک کنترل شده با تریستور می باشد [۱,۱۱,۱۴]. اما، تحلیل این گزینه ها در این رساله انجام نخواهد شد.
تضعیف نوسانات پایدارسازهای سیستم قدرت
۳- پایداری سیستم قدرت
۱-۳ تعریف پایداری
به منظور تعیین واضح اهداف این تحقیق، مفهوم “پایداری” باید تعریف شود چرا که این اصطلاح مفاهیم مختلفی را به افراد مختلفی که با پایداری سیستم قدرت درگیرند ارائه می دهد. یک تعریف در [۱۱] داده شده است که عبارت است از:
“پایداری سیستم قدرت را میتوان بطور وسیعی تعریف کرد که عبارت است از خاصیت یک سیستم قدرت که آن را قادر میسازد که در یک حالت تعادل کاری تحت شرایط کاری عادی بماند و چنانچه تحت یک اغتشاش قرار بگیرد بتواند خود را به حالت تعادل قابل قبولی برساند.” [۱۱]
از این تعریف کلی، دو طبقه بندی پایداری مشتق می‌شود: پایداری سیگنال کوچک و حالت گذرا. پایداری سیگنال کوچک عبارت است از توانائی سیستم به برگشت به حالت کاری عادی خود پس از اینکه تحت تاثیر یک اغتشاش کوچک قرار بگیرد. تحقیقاتی که این مفهوم پایداری را مورد بررسی قرار می دهند معمولا شامل تحلیل معادلات فضای حالت خطی شده ای می باشند که دینامیک سیستم قدرت را تعریف میکنند. پایداری حالت گذرا عبارت است از توانائی سیستم به برگشت به حالت کاری عادی خود پس از تحمل یک اغتشاش شدید، مانند یک اتصال کوتاه تک یا چند فازه یا از کار افتادن ژنراتور. تحت این شرایط، مدل خطی شده سیستم قدرت معمولا کاربرد ندارد و معادلات غیرخطی باید بصورت مستقیم برای تحلیل استفاده شود. اصطلاح سومی، پایداری دینامیکی، برای توصیف کلاس مجزای دیگری از پایداری مورد استفاده قرار گرفته است. اما، این اصطلاح مفاهیم مختلفی را برای نویسندگان مختلف نمایندگی میکند، و همچنین اختلافی بین گروه های تحلیلگر در آمریکای شمالی و اروپا بوده است. به این دلایل، چندین سازمان مهندسی بین المللی توصیه کرده اند که این اصطلاح برای بحث روی مسئله پایداری در نظر گرفته نشود [۱۵,۱۶].
در این رساله، پایداریهای سیگنال کوچک و حالت گذرای یک سیستم تست ۴ ماشینی دو ناحیه ای در ارتباط با مسئله LFO مورد تحقیق قرار خواهند گرفت. توپولوژی سیستم تست، داده ها و معادلات حالت در فصل پنج داده شده اند.
۲-۳ نمایش فضای حالت
چون مسئله LFOها را میتوان از نقطه نظر پایداری سیگنال کوچک تحلیل کرد، سیستم قدرت توسط مجموعه ای از معادلات حالت که خطی شده اند توصیف می شود. برای این مطالعه خاص، جستجوئی برای مودهای نوسان درون ناحیه ای که ناپایدارند یا کمی تضعیف شده اند انجام می‌شود. یک کنترل کننده PSS برای پایدار کردن و تضعیف این مودها و هر مود نوسانی محلی زاویه روتور ایجاد می‌شود. لیکن، مودهای گشتاوری در این تحلیل مورد بررسی قرار نخواهند گرفت. تا اینجا، مدلی که نمایانگر تمام سیستم قدرت است، و در عین حال، اجازه شناسائی مودهای مورد علاقه را می دهد باید بکار گرفته شود. بطورخاص، معادلات حالت سیستم ژنراتور و تحریک خطی شده و مشتقهای زمانی آنها به فرم یک ماتریس درآورده می شوند.
۱-۲-۳ مدل فضای حالت
مدل فضای حالتی که در اینجا نشان داده شده است براساس تعاریف ارائه شده در [۱۱]، [۱۲] و [۱۳] ساخته شده است. نمادها از مرجع [۱۱] اقتباس شده اند. برای مدل کردن رفتار سیستم های دینامیک، اغلب اوقات ازمجموعه ای ازn معادله دیفرانسیل معمولی غیرخطی درجه یک استفاده می‌شود. این مجموعه عموما دارای فرم زیر است:
۲-۲-۳ خطی کردن
برای سیستم عمومی فضای حالت، خطی سازی (۳٫۲) و (۳٫۳) در اطراف نقطه کار xo و uo سیستم خطی شده فضای حالت را به صورت زیر بدست می دهد:
…
۳-۳ مقادیر ویژه و تحلیل پایداری
پس از نوشتن معادلات فضای حالت برای سیستم قدرت در فرم عمومی (۳٫۸) و (۳٫۹)، پایداری سیستم را میتوان محاسبه و تحلیل نمود. تحلیل ارائه شده روشهای سنتی مکان ریشه ها را دنبال میکند، مانند آنچه که در [۱۱]، [۱۲] و [۱۳] ارائه شده اند. ابتدا، مقادیر ویژه iλ ماتریس A محاسبه می‌شوند، که عبارتند از جواب های غیر صفر معادله:
…
بردارهای ویژه و ماتریس های مودال
به ازای هر مقدار ویژه iλ، بردار ستونی n بعدی که رابطه زیر را برمی آورد:
فاکتورهای مشارکت
اولین بار در مرجع [۱۷] ماتریسی به نام ماتریس مشارکت، که با حرف P نموده می‌شود، معرفی شد که معیاری برای ارتباط بین متغیرهای حالت و مودهای نوسانی را ارائه می دهد. این ماتریس به شکل زیر تعریف میگردد:
شکل مود
امکانش هست که مجموعه جدیدی از متغیرهای حالت نابسته—که در بردار z قرار دارند، و با بردار حالت از طریق یک تبدیل به شکل زیر مرتبطند—را انتخاب نمود.
کنترل پذیری و رویت پذیری
بیان معادلات حالت براساس متغیرهای z تعریف شده در (۳٫۲۵) و بازمرتب کردن آنها به یک فرم نابسته و راحت بدست می دهد:
محدودیت های تحلیل مقادیر ویژه
تحلیل مقادیر ویژه در ارتباط با مسئله کنترل PSS برای مدتی مورد استفاده قرار گرفته است، و روش ها و تکنیکهای ارائه شده در فصل ۳ نمایانگر نو بودن این حوزه است. تحلیل مقادیر ویژه توانسته است فقط پس از توسعه ابزارهای محاسباتی خیلی سریع، در یک روش ساده، برای سیستم های بزرگ انجام پذیرد. با ظهور دستگاههای اندازه گیری کامپیوتری، مانند PMU ها، کنترل به-هنگام را نیز میتوان مد نظر قرار داد.
لطفا به جای کپی مقالات با خرید آنها به قیمتی بسیار متناسب مشخص شده ما را در ارانه هر چه بیشتر مقالات و مضامین ترجمه شده علمی و بهبود محتویات سایت ایران ترجمه یاری دهید.
