چکیده
بررسی تأثیر مدلهای بارهای استاتیکی خصوصاً بارهای وابسته به ولتاژ بار در مطالعات پایداری ولتاژ از اهمیت خاصی برخوردار بوده و بعنوان یک نیاز پایه برای ارزیابی امنیت ولتاژ شبکه قدرت محسوب می شود.
در این مقاله دو مدل وابسته به ولتاژ بار یعنی بارهای امپدانس ثابت و جریان ثابت به همراه مدل بارهای توان ثابت مورد توجه و آنالیز قرارگرفته اند و تأثیر این سه نوع مدل بار بطور جداگانه بر پایداری ولتاژ ارزیابی شده و نتایج حاصله با هم مقایسه گردیده اند. همچنین در این مقاله محدودیت تولید نیز در شبیه سازی ها در نظر گرفته شده و در نتیجه نتایج حاصله بصورت واقعی تر ارائه گردیده اند. سیستم تست 14IEEE باس جهت مطالعات عددی انتخاب شده است.
این فصل مقدمه ای جهت ورود به موضوعات پایاننامه می باشد. در ابتدا به موضوع اصلی پایداری ولتاژ و بیان کلیاتی در مورد پایداری ولتاژ می پردازیم و سپس به معرفی سیستم قدرت و ویژگیهای لازم آن خواهیم پرداخت. یکی از مهمترین ویژگیهای یک سیستم قدرت پایداری آن است. بیان این ویژگی و انواع شکلهای بروز ناپایداری در بخش بعد مطرح می شود. بیان اهمیت پایداری ولتاژ در سیستمهای قدرت توسعه یافته امروزی و کلیاتی در مورد روشهای تحلیل و مدلهای بار، چگونگی تاثیر این مدلها بر پایداری ولتاژ و سپس روش های منتخب ارزیابی شد، در این پایاننامه از مطالب بعدی هستند. در ادامه این فصل تاریخچه ای از وقایع ناپایداری ولتاژ که در دنیا اتفاق افتاد هاند و همچنین کارهای انجام شده بیان می گردد. محتوای فصل های بعدی پایان نامه مطلبی هست که در انتهای این فصل ارائه می شود.
1-1- مقدمه
مسئله پایداری ولتاژ یکی از اساسی ترین مسائل سیستم قدرت است و کشورهای مختلفی با این مشکل در شبکه های خود مواجه هستند. پایداری ولتاژ سیستم قدرت یکی از مهمترین مسائلی است که در طراحی و بهره برداری نگرانی ایجاد می کند. این نگرانی می تواند با افت ولتاژ سیستم مشخص گردد. این افت ولتاژ در ابتدای کار بتدریج بوده اما در نهایت سریع می شود. موارد زیر می توانند بعنوان فاکتورهای شرکت کننده در این مسئله در نظر گرفته شوند:
1- در تنگنا گذاشتن سیستم یا فشار وارد کردن به آن بعنوان مثال بهره برداری از سیستم تحت شرایط ماکزیمم باردهی توان
راکتیو.
2- ناکافی بودن منابع تولید قدرت راکتیو.
3- مشخصات و نوع رفتار بارها در ولتاژهای پائین و مغایر بودن این رفتار با رفتار مدلهای سنتی بارها که در سیستم های قدرت
مورد استفاده قرار گرفته اند.
4- پاسخ ترانسفورمرهای تپ – چنجردار به کاهش اندازة ولتاژ در باس های بار.
5- عملکرد ناخواسته و غیرقابل پیش بینی رله ها که در شرایط کاهش اندازه ولتاژ رخ خواهد داد.
مسئله پایداری ولتاژ بیشتر یک پدیده دینامیکی است و شبیه سازی در حالت گذرا برای پایداری گذرا نیز ممکن است که بکار رود. در هر حال، بعضی از شبیه سازی ها نمی توانند اطلاعات حساسیت یا درجه پایداری را به آسانی فراهم آورند. و این روشهای شبیه سازی با صرف زیاد وقت در شبیه سازی های کامپیوتری و بکارگیری کوشش و روشهای مهندسی در آنالیز نتایج را بیان می دارند. این مسئله به بازنگری و بازرسی شرایط سیستم در یک مقیاس وسیع و همچنین در نظر گرفتن تعداد زیادی رخداد تصادفی احتیاج دارد. بنابراین در بسیاری از کاربردها روش های آنالیز استاتیکی بسیار سودمندتر هستند. و می توانند بینش بیشتری را در مورد ولتاژ و توان راکتیو بار فرآهم آورند.
بنابراین، داشتن یک روش آنالیز، که بتواند مسئله فروپاشی ولتاژ در سیستم قدرت را پیش بینی کند امری ضروی می باشد. در نتیجه، توجه قابل ملاحظه ای توسط محققان سیستم قدرت برروی این مسئله شده و روشهای مختلفی در مقالات برای آنالیز این مسئله پیشنهاد شده است.
مسئله قدرت راکتیو و کنترل ولتاژ از مسائل مشهور این بحث هستند و توسط بسیاری از محققان مورد توجه قرار گرفته اند. می دانیم که برای حفظ یک پروفیل ولتاژ مورد قبول برای یک سیستم بایستی منابع کافی توان راکتیو در محلهای مناسبی استفاده شوند. با این همه داشتن یک پروفیل ولتاژ مناسب لزوماً پایداری ولتاژ را تضمین نخواهد کرد. بعبارت دیگر اگرچه ولتاژ پائین اکثر اوقات از ناپایداری ولتاژ نشأت می گیرد لزوماً باعث آن نخواهد شد.
همانطور که بیان شد روشهای آنالیز مختلفی در مقالات و نشریات برای آنالیز پایداری ولتاژ ارائه شده است که میتوان از آنالیز مدال و روش پخش بار تداومی نام برد. اساس روش آنالیز مدال بر محاسبه مقادیر ویژه کوچکتر ماتریس ژاکوبین کاهش یافته و همچنین بردارهای ویژه چپ و راست متناظر با این مقدار ویژه می نیمم پایه گذاری شده است. مقادیر ویژه نشأت گرفته یا وابسته به یک مد ولتاژ یا توان راکتیو متغیر هستند. پایداری سیستم بوسیلة چک کردن مقادیر ویژه قابل ارزیابی است. اگر تمام مقادیر ویژه مثبت باشند آنگاه سیستم قدرت بعنوان یک سیستم پایدار در نظر گرفته خواهد شد. بعبارت دیگر حتی اکر یکی از مقادیر ویژة سیستم منفی باشند آنگاه سیستم قدرت ناپایدار بوده و ولتاژ دچار فروپاشی خواهد شد. و مقدار ویژه صفر نشان دهندة آن است که سیستم در حاشیه ناپایداری قرار گرفته است. وضعیت فروپاشی ولتاژ برای یک سیستم پایدار با ارزیابی مقادیر ویژه مینیمم قابل پیشگوئی است. اندازه هر کدام از مقادیر ویژة مینیمم معیاری جهت اندازة نزدیک شدن به فروپاشی ولتاژ می باشد.
با استفاده از فاکتور مشارکت باس های ضعیف یا ناحیه ضعیف سیستم از جهت نزدیکی به فروپاشی مشخص خواهند شد. این قسمت از سیستم در واقع بیشترین نقش را در فروپاشی ولتاژ اعمال خواهد کرد. و همانگونه که بروز اتفاقات ناگهانی می تواند باعث ناپایداری و از دست دادن سیستم گردد این وضعیت (باسهای ضعیف) نیز اگر جبران نشوند باعث از دست دادن سیستم خواهند شد.
تعداد صفحه : 133
–مقدمه 1
-2-1 مشخصة عمومی سیستم های قدرت 6
-3-1 پایداری سیستم قدرت 7
-1-3-1 پایداری زاویه ای رتور 9
-2-3-1 پایداری ولتاژ 9
-4- اهمیت پایداری ولتاژ در سیست مهای قدرت توسعه یافته 11 1
-5-1 تحلیل پایداری ولتاژ 13
-6-1 کنترل پایداری ولتاژ 15
-7-1 تاریخچه ای از کارهای انجام شده 16
8-1 – هدف از بررسی پایداری ولتاژ 20
9-1 - مروری بر وقایع پایداری ولتاژ در سطح جهان 21
-9-1 محتوای فصل های بعدی 22
فصل دوم:پایداری و ناپایداری ولتاژ
مقدمه 34
-1-2 تعاریف و مفاهیم پایداری ولتاژ 34
36 Ciqre/ 1-1-2 - تعاریف برطبق تعاریف
37 Hiskens و Hill -2-1-2 تعاریف براساس
39 I E E E 3-1-2 - تعاریف براساس
-2-2 چارچوبهای زمانی و مکانیسم های ناپایداری ولتاژ 42
3-2 - مکانیسم ها و سنایورها 43
-4-2 مکانیسم ها – دینامیک بارها 47
-5-2 مشخصه های پایداری ولتاژ 50
6-2 - بررسی و تحلیل یک سیستم کوچک 54
برای سیستمهای کوچک 55 VQ و PV -1-6-2 منحنی های
-7-2 مفهوم پایداری ولتاژ در ارتباط با ماتریسهای جاکوبین سیستم 57
-1-7-2 مدل سیستم قدرت 58
2 7 2 - ارتباط بین پایداری ولتاژ و ماتریس جاکوبین سیستم 62
شبکه 72 v –q و v –p -8-2 پایداری ولتاژ و مشخصه های
سیستم 74 V – P -1-8-2 پایداری ولتاژ اختلال کوچک و منحنی
سیستم 78 V- P 2 8 2 – پایداری ولتاژ اختلال بزرگ و منحنی
فصل سوم: بررسی پایداری ولتاژ و روشهای ارزیابی آن
-1-3 مقدمه 84
-2-3 روش های کلی تحلیل پایداری ولتاژ 86
-3-3 روشهای استاتیکی آنالیز پایداری ولتاژ 87
-1-3-3 روشهای تحلیلی 88
-2-3-3 شاخصها و روشهای حساسیت برای آنالیز پایداری ولتاژ 90
-3-3-3 تجزیه و تحلیل مدال ،برای ارزیابی پایداری ولتاژ 92
-4-3-3 روشهای حساسیت 103
-5-3-3 شاخصهای دیگر 109
110 V-Q -6-3-3 منحنی های
115 V – P -7-3-3 منحنی های
-8-3-3 پخش بار تداومی بعنوان یک ابزار جهت آنالیز پایداری ولتاژ 117
-1-8-3-3 مقدمه 117
-2-8-3-3 پخش بار تداومی 121
-9-3-3 ارزیابی ولتاژ با استفاده از تکنیک آنالیز مدال بهبود یافته 136
-1-9-3-3 مقدمه 136
-2-9-3-3 آنالیز تئوری 137
-3-9-3-3 بحث و نتایج 145
فصل چهارم: مدلهای بار
-1-4 مقدمه 152
-2-4 بارهای استاتیکی 152
-1-2-4 بارهای وابسته به ولتاژ 153
شده 155 ZIP -2-2-4 مدل بارهای
-3-2-4 مدلهای چند جمله ای و نمایی وابسته به فرکانس و ولتاژ 155
-4-2-4 موتور القایی 158
-3-4 بارهای دینامیکی 159
-1-3-4 بارهای بازیافتی خطی 160
-2-3-4 بارهای کنترل شده با ترموستات 161
فصل پنجم: روش آنالیز منتخب
-1-5 مقدمه 164
-2-5 پخش بار 164
-1-2-5 روش نیوتن رافسون 165
-2-2-5 پخش بار استاتیکی ( در حالتی که دینامیک ها در نظر گرفته نشوند ) 166
-3-5 آنالیز مدال 169
-1-3-5 مشخص کردن باسهای ضعیف 173
-4-5 تأثیر مدل بار بر پایداری حالت استاتیکی 174
-5-5 روش پخش بار تداومی توسعه داده شده با مدلهای بار 176
-1-5-5 تغییرات بارهای وابسته به ولتاژ 179
-2-5-5 آنالیز پخش بار تداومی با مدلهای بار 181
فصل ششم: شبیه سازی ها و نتایج
-1-6 مقدمه 187
187 ( Case study ) -2-6 توصیف سیستم تست
-3-6 روش آنالیز و ارائة شبیه سازی ها 188
14 باس 189 IEEE -4-6 سیستم
-1-4-6 آنالیز با بارهای قدرت ثابت 190
-2-4-6 آنالیز با بارهای جریان ثابت 203
-3-4-6 آنالیز با بارهای امپدانس ثابت 216
-5-6 مقایسه بارهای قدرت ثابت,جریان ثابت,امپدانس ثابت. 230
نتیجه گیری وپیشنهادات 230
فهرست مراجع 232
پایان نامه ارشد برق بررسی تأثیر مدل های وابسته به ولتاژ بار بر پایداری ولتاژ شبکه های قدرت
