چکیده :
بررسي تأثير مدلهاي بارهاي استاتيكي خصوصاً بارهاي وابسته به ولتاژ بار در مطالعات پايداري ولتاژ از اهميت خاصي برخوردار بوده و بعنوان يك نياز پايه براي ارزيابي امنيت ولتاژ شبكه قدرت محسوب مي شود.
در اين مقاله دو مدل وابسته به ولتاژ بار يعني بارهاي امپدانس ثابت و جريان ثابت به همراه مدل بارهاي توان ثابت مورد توجه و آناليز قرارگرفته اند و تأثير اين سه نوع مدل بار بطور جداگانه بر پايداري ولتاژ ارزيابي شده و نتايج حاصله با هم مقايسه گرديده اند. همچنين در اين مقاله محدوديت توليد نيز در شبيه سازي ها در نظر گرفته شده و در نتيجه نتايج حاصله بصورت واقعي تر ارائه گرديده اند. سيستم تست 14IEEE باس جهت مطالعات عددي انتخاب شده است.
اين فصل مقدمه اي جهت ورود به موضوعات پاياننامه مي باشد. در ابتدا به موضوع اصلي پايداري ولتاژ و بيان كلياتي در مورد پايداري ولتاژ مي پردازيم و سپس به معرفي سيستم قدرت و ويژگيهاي لازم آن خواهيم پرداخت. يكي از مهمترين ويژگيهاي يك سيستم قدرت پايداري آن است. بيان اين ويژگي و انواع شكلهاي بروز ناپايداري در بخش بعد مطرح مي شود. بيان اهميت پايداري ولتاژ در سيستمهاي قدرت توسعه يافته امروزي و كلياتي در مورد روشهاي تحليل و مدلهاي بار، چگونگي تاثير اين مدلها بر پايداري ولتاژ و سپس روش هاي منتخب ارزيابي شد، در اين پاياننامه از مطالب بعدي هستند. در ادامه اين فصل تاريخچه اي از وقايع ناپايداري ولتاژ كه در دنيا اتفاق افتاد هاند و همچنين كارهاي انجام شده بيان می گردد. محتواي فصل هاي بعدي پايان نامه مطلبي هست كه در انتهاي اين فصل ارائه مي شود.
مسئله پايداري ولتاژ يكي از اساسي ترين مسائل سيستم قدرت است و كشورهاي مختلفي با اين مشكل در شبكه هاي خود مواجه هستند. پايداري ولتاژ سيستم قدرت يكي از مهمترين مسائلي است كه در طراحي و بهره برداري نگراني ايجاد مي كند. اين نگراني مي تواند با افت ولتاژ سيستم مشخص گردد. اين افت ولتاژ در ابتداي كار بتدريج بوده اما در نهايت سريع مي شود. موارد زير مي توانند بعنوان فاكتورهاي شركت كننده در اين مسئله در نظر گرفته شوند:
1- در تنگنا گذاشتن سيستم يا فشار وارد كردن به آن بعنوان مثال بهره برداري از سيستم تحت شرايط ماكزيمم باردهي توان
راكتيو.
2- ناكافي بودن منابع توليد قدرت راكتيو.
3- مشخصات و نوع رفتار بارها در ولتاژهاي پائين و مغاير بودن اين رفتار با رفتار مدلهاي سنتي بارها كه در سيستم هاي قدرت
مورد استفاده قرار گرفته اند.
4- پاسخ ترانسفورمرهاي تپ – چنجردار به كاهش اندازة ولتاژ در باس هاي بار.
5- عملكرد ناخواسته و غيرقابل پيش بيني رله ها كه در شرايط كاهش اندازه ولتاژ رخ خواهد داد.
مسئله پايداري ولتاژ بيشتر يك پديده ديناميكي است و شبيه سازي در حالت گذرا براي پايداري گذرا نيز ممكن است كه بكار رود. در هر حال، بعضي از شبيه سازي ها نمي توانند اطلاعات حساسيت يا درجه پايداري را به آساني فراهم آورند. و اين روشهاي شبيه سازي با صرف زياد وقت در شبيه سازي هاي كامپيوتري و بكارگيري كوشش و روشهاي مهندسي در آناليز نتايج را بيان مي دارند. اين مسئله به بازنگري و بازرسي شرايط سيستم در يك مقياس وسيع و همچنين در نظر گرفتن تعداد زيادي رخداد تصادفي احتياج دارد. بنابراين در بسياري از كاربردها روش هاي آناليز استاتيكي بسيار سودمندتر هستند. و مي توانند بينش بيشتري را در مورد ولتاژ و توان راكتيو بار فرآهم آورند.
بنابراين، داشتن يك روش آناليز، كه بتواند مسئله فروپاشي ولتاژ در سيستم قدرت را پيش بيني كند امري ضروي مي باشد. در نتيجه، توجه قابل ملاحظه اي توسط محققان سيستم قدرت برروي اين مسئله شده و روشهاي مختلفي در مقالات براي آناليز اين مسئله پيشنهاد شده است.
مسئله قدرت راكتيو و كنترل ولتاژ از مسائل مشهور اين بحث هستند و توسط بسياري از محققان مورد توجه قرار گرفته اند. مي دانيم كه براي حفظ يك پروفيل ولتاژ مورد قبول براي يك سيستم بايستي منابع كافي توان راكتيو در محلهاي مناسبي استفاده شوند. با اين همه داشتن يك پروفيل ولتاژ مناسب لزوماً پايداري ولتاژ را تضمين نخواهد كرد. بعبارت ديگر اگرچه ولتاژ پائين اكثر اوقات از ناپايداري ولتاژ نشأت مي گيرد لزوماً باعث آن نخواهد شد.
همانطور كه بيان شد روشهاي آناليز مختلفي در مقالات و نشريات براي آناليز پايداري ولتاژ ارائه شده است كه ميتوان از آناليز مدال و روش پخش بار تداومي نام برد. اساس روش آناليز مدال بر محاسبه مقادير ويژه كوچكتر ماتريس ژاكوبين كاهش يافته و همچنين بردارهاي ويژه چپ و راست متناظر با اين مقدار ويژه مي نيمم پايه گذاري شده است. مقادير ويژه نشأت گرفته يا وابسته به يك مد ولتاژ يا توان راكتيو متغير هستند. پايداري سيستم بوسيلة چك كردن مقادير ويژه قابل ارزيابي است. اگر تمام مقادير ويژه مثبت باشند آنگاه سيستم قدرت بعنوان يك سيستم پايدار در نظر گرفته خواهد شد. بعبارت ديگر حتي اكر يكي از مقادير ويژة سيستم منفي باشند آنگاه سيستم قدرت ناپايدار بوده و ولتاژ دچار فروپاشي خواهد شد. و مقدار ويژه صفر نشان دهندة آن است كه سيستم در حاشيه ناپايداري قرار گرفته است. وضعيت فروپاشي ولتاژ براي يك سيستم پايدار با ارزيابي مقادير ويژه مينيمم قابل پيشگوئي است. اندازه هر كدام از مقادير ويژة مينيمم معياري جهت اندازة نزديك شدن به فروپاشي ولتاژ مي باشد.
با استفاده از فاكتور مشاركت باس هاي ضعيف يا ناحيه ضعيف سيستم از جهت نزديكي به فروپاشي مشخص خواهند شد. اين قسمت از سيستم در واقع بيشترين نقش را در فروپاشي ولتاژ اعمال خواهد كرد. و همانگونه كه بروز اتفاقات ناگهاني مي تواند باعث ناپايداري و از دست دادن سيستم گردد اين وضعيت (باسهاي ضعيف) نيز اگر جبران نشوند باعث از دست دادن سيستم خواهند شد.
و...
فهرست مطالب :
فصل اول:مقدمه
1-1 –مقدمه 1
-2-1 مشخصة عمومي سيستم هاي قدرت 6
-3-1 پايداري سيستم قدرت 7
-1-3-1 پايداري زاويه اي رتور 9
-2-3-1 پايداري ولتاژ 9
-4- اهميت پايداري ولتاژ در سيست مهاي قدرت توسعه يافته 11 1
-5-1 تحليل پايداري ولتاژ 13
-6-1 كنترل پايداري ولتاژ 15
-7-1 تاريخچه اي از كارهاي انجام شده 16
8-1 – هدف از بررسي پايداري ولتاژ 20
9-1 - مروري بر وقايع پايداري ولتاژ در سطح جهان 21
-9-1 محتواي فصل هاي بعدي 22
فصل دوم:پايداري و ناپايداري ولتاژ
مقدمه 34
-1-2 تعاريف و مفاهيم پايداري ولتاژ 34
36 Ciqre/ 1-1-2 - تعاريف برطبق تعاريف
37 Hiskens و Hill -2-1-2 تعاريف براساس
39 I E E E 3-1-2 - تعاريف براساس
-2-2 چارچوبهاي زماني و مكانيسم هاي ناپايداري ولتاژ 42
3-2 - مكانيسم ها و سنايورها 43
-4-2 مكانيسم ها – ديناميك بارها 47
-5-2 مشخصه هاي پايداري ولتاژ 50
6-2 - بررسي و تحليل يك سيستم كوچك 54
براي سيستمهاي كوچك 55 VQ و PV -1-6-2 منحني هاي
-7-2 مفهوم پايداري ولتاژ در ارتباط با ماتريسهاي جاكوبين سيستم 57
-1-7-2 مدل سيستم قدرت 58
2 7 2 - ارتباط بين پايداري ولتاژ و ماتريس جاكوبين سيستم 62
شبكه 72 v –q و v –p -8-2 پايداري ولتاژ و مشخصه هاي
سيستم 74 V – P -1-8-2 پايداري ولتاژ اختلال كوچك و منحني
سيستم 78 V- P 2 8 2 – پايداري ولتاژ اختلال بزرگ و منحني
فصل سوم: بررسي پايداري ولتاژ و روشهاي ارزيابي آن
-1-3 مقدمه 84
-2-3 روش هاي كلي تحليل پايداري ولتاژ 86
-3-3 روشهاي استاتيكي آناليز پايداري ولتاژ 87
-1-3-3 روشهاي تحليلي 88
-2-3-3 شاخصها و روشهاي حساسيت براي آناليز پايداري ولتاژ 90
-3-3-3 تجزيه و تحليل مدال ،براي ارزيابي پايداري ولتاژ 92
-4-3-3 روشهاي حساسيت 103
-5-3-3 شاخصهاي ديگر 109
110 V-Q -6-3-3 منحني هاي
115 V – P -7-3-3 منحني هاي
-8-3-3 پخش بار تداومي بعنوان يك ابزار جهت آناليز پايداري ولتاژ 117
-1-8-3-3 مقدمه 117
-2-8-3-3 پخش بار تداومي 121
-9-3-3 ارزيابي ولتاژ با استفاده از تكنيك آناليز مدال بهبود يافته 136
-1-9-3-3 مقدمه 136
-2-9-3-3 آناليز تئوري 137
-3-9-3-3 بحث و نتايج 145
فصل چهارم: مدلهاي بار
-1-4 مقدمه 152
-2-4 بارهاي استاتيكي 152
-1-2-4 بارهاي وابسته به ولتاژ 153
شده 155 ZIP -2-2-4 مدل بارهاي
-3-2-4 مدلهاي چند جمله اي و نمايي وابسته به فركانس و ولتاژ 155
-4-2-4 موتور القايي 158
-3-4 بارهاي ديناميكي 159
-1-3-4 بارهاي بازيافتي خطي 160
-2-3-4 بارهاي كنترل شده با ترموستات 161
فصل پنجم: روش آناليز منتخب
-1-5 مقدمه 164
-2-5 پخش بار 164
-1-2-5 روش نيوتن رافسون 165
-2-2-5 پخش بار استاتيكي ( در حالتي كه ديناميك ها در نظر گرفته نشوند ) 166
-3-5 آناليز مدال 169
-1-3-5 مشخص كردن باسهاي ضعيف 173
-4-5 تأثير مدل بار بر پايداري حالت استاتيكي 174
-5-5 روش پخش بار تداومي توسعه داده شده با مدلهاي بار 176
-1-5-5 تغييرات بارهاي وابسته به ولتاژ 179
-2-5-5 آناليز پخش بار تداومي با مدلهاي بار 181
فصل ششم: شبيه سازي ها و نتايج
-1-6 مقدمه 187
187 ( Case study ) -2-6 توصيف سيستم تست
-3-6 روش آناليز و ارائة شبيه سازي ها 188
14 باس 189 IEEE -4-6 سيستم
-1-4-6 آناليز با بارهاي قدرت ثابت 190
-2-4-6 آناليز با بارهاي جريان ثابت 203
-3-4-6 آناليز با بارهاي امپدانس ثابت 216
-5-6 مقايسه بارهاي قدرت ثابت,جريان ثابت,امپدانس ثابت. 230
نتيجه گيري وپيشنهادات 230
فهرست مراجع 232
برچسب ها:
مدل های وابسته تاثیر مدل های وابسته به ولتاژ بار شبکه های قدرت پایداری ولتاژ پایداری زاویه ای رتور اهمیت پایداری ولتاژ