و STATCOM بر روی پارامتر های مختلف سیستم و مطالعات پخش بار

Μέγεθος: px

Εμφάνιση ξεκινά από τη σελίδα:

Download "و STATCOM بر روی پارامتر های مختلف سیستم و مطالعات پخش بار"

Καλλίστη Στεφανόπουλος
5 χρόνια πριν
Προβολές:

و STATCOM بر روی پارامتر های مختلف سیستم و مطالعات پخش بار مقایسه تاثیرUPFC جواد ابراهیمی محمد هادی کریمی تفتی 1 1 مربی وهئیت علمی دانشگاه آزاداسالمی واحدمهریز دانشجوی کارشناسی ارشد دانشگاه

com نام ارائهدهنده: جواد ابراهيمي كد مقاله: خالصه دراين مقاله تاثیر کنترل کننده UPFC را در حالت ماندگار برسی می گردد براي تجزيه وتحلیل عملكرد حالت ماندگار اين وسیله در يك سیستم قدرت بكار برده می شود.

1 و STATCOM بر روی پارامتر های مختلف سیستم و مطالعات پخش بار مقایسه تاثیرUPFC جواد ابراهیمی محمد هادی کریمی تفتی 1 1 مربی وهئیت علمی دانشگاه آزاداسالمی واحدمهریز دانشجوی کارشناسی ارشد دانشگاه آزاداسالمی واحدمهریز آدرس پست الکترونيکي نويسنده رابط nsbjavad@gmail.com نام ارائهدهنده: جواد ابراهيمي كد مقاله: خالصه دراين مقاله تاثیر کنترل کننده UPFC را در حالت ماندگار برسی می گردد براي تجزيه وتحلیل عملكرد حالت ماندگار اين وسیله در يك سیستم قدرت بكار برده می شود. مدل مد نظر براساس توان تزريقی است که باعث کاهش تلفات می شود. اين مدل يك مدل بسیار مناسب براي مطالعات پخش بار است که آن را روي يك سري مثال هاي شبیه سازي از جمله روي سیستم هاي 41 باسه و 03 باسه IEEE بررسی کرده ايم. تجزيه وتحلیل نتايج پخش بار مفید بودن مدل را نشان می دهد. همچنین تاثیر محل UPFC روي پارامترهاي مختلف سیستم قدرت کامال بررسی شده است. کلمات کلیدی: FACTS تجزیه وتحلیل پخش بار UPFC 1- مقدمه UPFC گسترده ترين ابزار ادوات FACTS است که بعد از ادوات FACTS بوجود آمده است و قادر به تولید و کنترل همزمان توان اکتیو و راکتیو می باشد. تطبیق پذيري که بوسیله UPFC ايجاد می شود آن را به يك سیستم قدرت پیشرفته تبديل کرده و يكی از اعضا مهم ادواتFACTS است تا با استفاده ازتعدادي تابع قابل کنترل بتواند يكی از مشكالت سیستم هاي قدرت الكتريكی را بر طرف سازد. در مطالعات پخش بار براي تجزيه وتحلیل UPFC نیاز به مدل حالت ماندگارسیستم است. در رابطه با مدل UPFC مقاالت زيادي وجود دارد.[ 4 ]حالت ماندگار UPFC رابر اساس منبع ولتاژ سري و ايده آل مدل می کند [] از دو منبع ولتاژ درحالت ماندگار استفاده می کند که يكی سري و ديگري موازي مدل می شوند مدل پیشنهادي در حالت ماندگار سیستم را روي يك منبع ولتاژ سري ايده آل و يك منبع شنت بنا میكند درمرجع سري و موازي با خط انتقال متصل می شوند ولتاژ هاي خروجی نماينده ولتاژ شاخه هاي شنت و سري UPFC بوسیله دو منبع ولتاژ ايده آل با امپدانسهاي سري مدل میشود به صورت UPFC است.با توجه به اينكه در UPFC از دومبدل ولتاژ و دو ترانسفورماتور کوپل شده استفاده می شود مدل رياضی بیان شده براي نمايش واقعی در محیط محاسباتی بنا شدهكه در آن مبدلها به عنوان منبع ولتاژ قابل کنترل فرض شده اند و ترانسفورماتورها را به صورت يك اندوکتانس کم که به خطوط متصل شده وسبب تلفات توان در UPFC می شوند مدل شده اند[ 3 ]. - مدلسازی باپیشرفت هاي اخیر در زمینه الكترونیك قدرت کنترل کننده هاي فیزيكی پخش بار با استفاه از مبدل هاي سويچینگ امكان پذير شده است. مفهوم سخت افزاري UPFC به طور خالصه در شكل 1 بیان شده است.مبدلهاي مشخص شده" مبدل سري و مبدل شنت" از يك ولتاژ خط dc مشترك که به توسط يك بانك خازنیdc تولید می شود استفاده می کنند.دو ترانسفورماتور قدرت معموال جهت ايجاد حالت عايقی بین UPFC و خط هوايی و همچنین جهت تطبیق مقادير ولتاژ بین شبكه قدرت و ولتاژ تولید شده توسط مبدلها بكار میروند.که اين ساختار می تواند به صورت يك منبع ايده آل ac رفتار کند تا از لحاظ اندازه و فاز ولتاژ خروجی هر دو مبدل به مقدار دلخواهی بتواند کنترل شوند البته با اين فرض که منبع ولتاژ کنترل شده سري بدون هیچ محدوديتی میتواند کنترل شود[ 4 ]. به اين معنی که زاويه فاز ولتاژ تزريقی سري مستقل از جريان خط انتخاب می شود.همانطور که در شكل 4 ديده می شود توان حقیقی می تواند آزادانه در هر جهت بین ترمینال هاي ac خروجی دو مبدل وهر مبدل ديگري که توان راکتیو تولید ويا مصرف می کند بدون در نظر

2 گرفتن قدرت ترمینال هاي خروجی آنان جا به جا شود. کار اصلی UPFC را مبدل سري انجام می دهد در حالیكه مبدل شنت جهت تامین توان حقیقی مورد تقاضاي مبدل سري و همچنین تلفات در UPFC استفاده شده است[ 5],[6 ].در مدل رياضی ترمینالهاي خروجی را با دو مبدل با دو منبع ولتاژ ايده آل وVsh ) Vse) که بترتیب داراي راکتانس هاي) Xse وXsh (جهت نشان دادن راکتانس نشتی دو ترانسفورماتور کوپل شده در شكل می باشنددر نظر گرفته شده اند. Il جريان خط با زاويه φ ll را نشا ن می دهد. شكل شماره )1( ساختار سخت افزاری upfc 1-- مبدل منبع ولتاژکه سری متصل شده شكل شماره) (.مدار معادل upfc همانطور که در شكل ديده می شود Vi يك ولتاژ موهومی متكی به راکتانس سري Xse را نشان می دهد. V i = V se + V i (1) V se = rv i e jy () منبع ولتاژ سزي Vse قابل کنترل از لحاظ اندازه و زاويه فاز : where, 0 r r max and 0 γ π (3) شكل زيردياگرام فازوري مربوط به پارامتر هاي مورد استفاده در معادالت 4 و را نمايش می دهد. شكل شماره )3 (دیاگرام فازوری معادالت 1 و

3 توانهاي مختلط S is و S js به صورت زير محاسبه می گردد: S is = P is + jq is = rb se V i sinγ rb se V i cosγ (4) S js = P js + jq js = V i V j b se rsin(θ i θ j γ) + jv i V j b se r cos (θ i θ j γ ) (5) بر اساس معادالت 1 و 5 مدل تزريق توان در منبع ولتاژ سري می تواند به صورت دو تزريق توان وابسته در باس هاي jوi ديده می شودکه در شكل )1 (نشان داده شده است. شكل شمار) 4 ( معادل توانهای تزریقی منبع ولتاژ سری -- مبدل منبع ولتاژمتصل به صورت شنت در UPFC از منبع ولتاژ شنت استفاده شده تا اساسا براي هر دو توان حقیقی P SERIES راتولید کند که به سیستم از طريق اتصال سري منبع ولتاژ و مجموع تلفات داخلی UPFC تزريق می شود. مجموع تلفات سوئیچینگ دو مبدل در حدود % توان انتقالی براي مبدل هاي PWM که بر مبناي تريستور باشد تخمین زده میشود[ 7 ]. اگر تلفات توان حقیقی تزريقی منبع ولتاژ شنت در باس i وجود داشته باشد P SHUNT برابر با 4/3 برابر توان حقیقی سري تزريقی ) SERIES P) در طول اتصال سري منبع ولتاژ در سیستم می باشد. توان مختلط تولید شده توسط مبدلهاي منبع ولتاژ سري به صورت زيربدست می آيد : P shunt = 1.0P series (6) S SERIES = V se I L = P SERIES + jq SERIES = rb se V i V j sin(θ i θ j + γ) rb se V i sinγ jrb se V i V j cos(θ i θ j + γ ) + j rb se V i cosγ + jr b se V i (7) توان راکتیو داده شده يا جذب شده بوسیله مبدل شنت در اين مدل مطرح نشده است. اما تاثیر آن رامیتوان محاسبه و آنرا بعنوان يك منبع راکتیو شنت قابل کنترل جداگانه مدل کرد وظیفه اصلی اين توان راکتیو نگهداشتن سطح ولتاژ در باس i در محدوده مجاز است.در اين مورد عملكرد مبدل هاي شنت به عنوان يك جبران کننده ورا استاتیكی است[ 8 ].در نظريات باال ما فرض کرده ايم = 0 SHUNT Q.در نتیجه مدل تزريق توان ساخته شده از مدل منبع ولتاژ سري به اضافه توان تزريقی معادل با + J0P SHUNT به باس i بطوريكه در شكل 5 نشان داده شده است. 3- شبيه سازی سيستم 11 باسه IEEE شكل شماره ) 5 (مدل توان تزریقی UPFC کامل شبیه سازي با استفاده از سیستم 41 باسه IEEE صورت گرفته است. در اين حالت با ايجاد يك خطا بر روي باس 5 سیستم تاثیر ادواتی از قبیل STATCOMو UPFC را با استفاده از نرم افزار toolbox) PSAT(Power System Analysis بر روي پخش بار و مشخصات گوناگون سیستم بررسی کرده و به مقايسه نتايج مربوط می پردازيم. خطا را در لحظه /. ثانیه اعمال شده و پس از 1 سیكل برطرف می شود[ 10],[9 ]. با توجه به نتايج مشاهده شده در زير مشاهده میشود که UPFC و STATCOM هردو تاثیرداراي مثبتی بر روي میرايی نوسانات روتور ژنراتور میباشند که در باسهاي

نزديك خطا اين تاثیر محسوس تر بوده و اگر بخواهیم مقايسه اي بین دو ابزار مورد استفاده براي جبران سازي

وبه اين خاطر است که UPFC را ابزاري کامل در ادوات FACTS می دانند[ 11 ].

حاوي خطا با استفاده و بدون استفاده از ابزار FACTS بررسی کرده ونتايج مورد نظر را مقايسه می کنیم.

4 نزديك خطا اين تاثیر محسوس تر بوده و اگر بخواهیم مقايسه اي بین دو ابزار مورد استفاده براي جبران سازي انجام دهیم بايد گفت که UPFC تاثیر بیشتري در میرايی بسیاري از مشخصه ها در مقايسه با STATCOM دارد. وبه اين خاطر است که UPFC را ابزاري کامل در ادوات FACTS می دانند[ 11 ]. سیستم 14 باسهIEEE با STATCOM نصب شده بر روی باس پخش بار: در اين قسمت پخش بار را بر روي سیستم 41 باسه حاوي خطا با استفاده و بدون استفاده از ابزار FACTS بررسی کرده ونتايج مورد نظر را مقايسه می کنیم. نتايج زير برگرفته از نتايج حاصل از پخش بار در سه وضعیت گفته شده می باشد. ) 4 مقايسه پروفايل ولتاژ ها: ) مقايسه پروفايل ولتاژ فازي: جبرانسازي باSTATCOM

5 ) 0 مقايسه پروفايل توان حقیقی: 1( مقايسه پروفايل توان راکتیو: 4- بررسی ومقایسه نمودارهای بدست آمده بررسی ومقايسه نمودارهاي بدست آمده از زاويه توان اکتیو و راکتیو در شینهاي 4 و 0 در سه حالت بدون جبرانساز با جبرانساز UPFC و با STATCOMبا توجه به نتايج بدست آمده از پخش بار 1-4- بررسی زاویه) δ ( جبرانسازي باSTATCOM جبرانسازي باUPFC

6 نمودارهای بدست آمده δ درشین شماره )1( نمودارهای بدست آمده δ درشین شماره )( بررسی توان اکتیو) p ( نمودارهای بدست آمده δ درشین شماره )3( --4 نمودار مقدار توان اکتیو درشین شماره )1(

7 نمودار مقدار توان اکتیو درشین شماره )( 3-4- بررسی توان راکتیو) Q ( نمودار مقدار توان اکتیو درشین شماره )3( نمودار مقدار توان راکتیو درشین شماره )1(

8 نمودار مقدار توان راکتیو درشین شماره )( نتيجه گيری نمودار مقدار توان راکتیو درشین شماره )3( با توجه به پروفايل هاي بدست آمده و نتايج پخش بار می توان گفت کهUPFC STATCOM تاثیر کمتري بر روي تلفات دارد. وتاثیر تلفات مجموع سیستم را به شكل محسوس کاهش می دهد ولی STATCOM بر روي باس 5 که خطا بر روي آن وجود دارد در مقايسه با حالت جبران با UPFC بیشتر بوده و ولتاژ باس به يك نزديك تر می شود اما هر دو جبران ساز تاثیر کمتري بر روي باس هاي دورتر دارند. فاز ولتاژ در باس هاي سیستم بخصوص زمانی که UPFC بكار رفته کاهش می يابد و به صفر نزديكتر شده که اين تاثیر بخصوص در باس هاي 4 و و 0 و 1 و 5 و 6 مشهود است. دراين حالت توان حقیقی موجود در باس ها افزايش می يابد و توان راکتیو باسها بخصوص در باس 4 افزايش می يابد. مراجع [1] A.M. Vura, Steady State Analysis of Unified Power Flow Controller: Mathematical Modeling and Simula tion Studies, IEEE bologna power tech confrance, 003. [] IEEE Power Engineering Society/Cigre: FACTS overview, IEEE Service Center, Piscataway, N.J., 1995, Special Issue, 95TP108. [3] L. Gyugyi, Unified power-flow control concept for flexible AC transmission systems, in IEE Proc.-C, vol. 139, no. 4, pp , Jul [4] R. Mihalic, P. Zunko and D. Povh, Improvement of transient stability using unified power flow controller, IEEE Trans. Power Delivery, vol. 11, pp , Jan [5] M.R. Iravani, P.L. Dandeno, K.H. Nguyen, D. Zhu, and D. Maratukulam, Applications of static phase shifters in power systems, IEEE Trans. Power Delivery, vol. 9, pp , Jul [6] M. Noroozian, and G. Anderson, Power flow control by use of controlled series components, IEEE Trans. Power Delivery, vol. 8, pp , Jul [7] Tsau-Tsung-Ma, K.L.Lo and Mehmet Tumay, A Robust UPFC damping control scheme using PI and ANN based adaptive controllers, in Proc. COMPEL 000, vol. 19, no. 3, pp [8] Power System Analysis Software Package (PSASP) User Manual, Electric Power Research Institute (EPRI), China [9] Ned Mohan, Power Electronics: Converters, Applications, and Design, New York: Wiley, 1995 [10] IEEE 14-bus test system data [Online]. Available: tca14bus.htm [11] IEEE 30-bus test system data [Online]. Available: /pg_ tca30bus.htm

Σχετικά έγγραφα

ﻞﻜﺷ V لﺎﺼﺗا ﺎﻳ زﺎﺑ ﺚﻠﺜﻣ لﺎﺼﺗا هﺎﮕﺸﻧاد نﺎﺷﺎﻛ / دﻮﺷ

ﻞﻜﺷ V لﺎﺼﺗا ﺎﻳ زﺎﺑ ﺚﻠﺜﻣ لﺎﺼﺗا هﺎﮕﺸﻧاد نﺎﺷﺎﻛ / دﻮﺷ 1 مبحث بيست و چهارم: اتصال مثلث باز (- اتصال اسكات آرايش هاي خاص ترانسفورماتورهاي سه فاز دانشگاه كاشان / دانشكده مهندسي/ گروه مهندسي برق / درس ماشين هاي الكتريكي / 3 اتصال مثلث باز يا اتصال شكل فرض كنيد