پروژه شبیه سازی استفاده از الگوریتم ژنتیک در نیروگاه بادی شبیه سازی متلب - انجام پروژه متلب |پروژه متلب | انجام پروژه متلب برق | شبیه سازی با متلب

پروژه شبیه سازی استفاده از الگوریتم ژنتیک در نیروگاه بادی شبیه سازی متلب

پروژه شبیه سازی استفاده از الگوریتم ژنتیک در نیروگاه بادی شبیه سازی متلب  :انجام پروژه متلب

تزریق توان راکتیو از توربین های بادی :

انجام پروژه متلب: به طور سنتی مزارع بادی به عنوان PV و PQ در مدل مورد مطالعه جریان برق نشان داده شده اند (۶) تا کنون به نظر می رسدکه روش اجرایی کاملاً ساده است اما خود این مسئله عامل اصلی اشکال در محدوده توان راکتیو در محدوده ضریب قدرت در دسترس است (۴) علاوه بر این، این تصور کاملاً دقیق نیست و در نتیجه اجازه نمی دهد که استفاده کامل از تزریق توان راکتیو توسط توربین بادی انجام گردد.

رای ارائه راحل برای این مشکلی مدل توربین بادی با یستی  راه کاری پیشنهاد شده باشد تا برای هر نقطه عملیات برای دسترسی توان راکتیو، فرمولاسیون پیشنهادی برای تجزیه و تحلیل قدرت جریان در هر بار برای برنامه ریزی بهینه توان و راکتیو انجام گیرد.الگوریتم ژنتیکی قادربه  ارائه بهینه سازی مشکلات توسعه multiobjective شده است. استراتژی پیشنهادی می تواند محل بهینه و مطلوب تزریق توان راکتیو از مزارع بادی و منابع SVC به منظور بهبود ثبات ولتاژ و برای کاهش تلفات توان راکتیو و برای به حداقل رساندن هزینه های شنت متصل به منابع تغذیه ولت آمپر راکتیو به طور همزمان باشد حل مشکلات multiobjective استفاده از تمام اهداف در حد امکان نزدیکی به سمت بهینه است. پیش از آن معمولاً برای رسیدن به یک راه حل بهینه در نظر گرفتن تمام اهداف به طور همزمان غیرممکن است.

انجام پروژه متلب: یکی از مهمترین اهداف سیستم های قدرت انتقال توان از تولید کننده به مصرف کننده می باشد. در راه انتقال توان از تولید کننده به مصرف کننده مشکلاتی از قبیل افت ولتاژ وجود دارد که به علت وجود امپدانس خطوط در باس های سیستم می باشد. این افت ولتاژ در باس های سیستم به نوبه خود باعث افزایش توان راکتیو در باس مورد بحث می شود. این افزایش توان راکتیو نیز باعث افزایش جریان عبوری از این باس خواهد شد و افزایش جریان با توجه به امپدانس خط افت ولتاژ بیشتری را در باس ایجاد میکند و این مسأله تا جایی ادامه پیدا می کند که سیستم به یک حالت پایدار برسد.

کاملاً مشخص است که انتقال توان اکتیو از تولید کننده به مصرف کننده نیاز به بستری مناسب خواهد داشت که این بستر را پخش صحیح توان راکتیو به وجود می آورد. به همین خاطر پخش توان راکتیو در سیستمهای قدرت به عنوان یکی از مسایل کلیدی مورد بحث و بررسی قرار می گیرد. به منظور کنترل توان راکتیو در سیستم ، بانک های توان راکتیو ،که شامل بانک های توان راکتیو پیوسته و گسسته می باشند، و ترانسهایی با نسبت دور متغیر در سیستم قرار داده می شوند. مسأله پخش یا کنترل توان راکتیو در سیستم شامل برنامه ریزی و طراحی مقادیر بانک های توان راکتیو پیوسته و گسسته، تعیین مقدار ولتاژ ژنراتورهای سیستم و تعیین نسبت ترانس های موجود در سیستم جهت نیل به اهدافی است که در سیستم دنبال می شود. این اهداف می تواند شامل بهبود پروفیل ولتاژ، حداقل توان تلفاتی یا حداقل انرژی تلفاتی ١ باشد. حل این گونه مسایل به علت وجود جواب های متعدد به عنوان یک مسأله بهینه سازی ٢ مطرح می شود. به این صورت که بهترین ترکیب بانک های توان راکتیو و نسبت دور ترانس انتخاب شوند که از نظر هزینه بانک توان راکتیو و تلفات حالت بهینه ای را در سیستم به وجود آورد. به منظور حل مسأله بهینه سازی کنترل توان راکتیو روش های متنوعی به کار گرفته شده است .این روش ها، شامل روش های مبتنی بر هوش مصنوعی ٣ و روش های مبتنی بر حل عددی می باشد. روش های مبتنی بر هوش مصنوعی ، به علت ساده تر بودن الگوریتم پیاده سازی ، کاربرد بالایی را در حل این گونه مسائل دارا می باشند.

انجام پروژه متلب: در این پروژه با تعریف هدف مسأله بهینه سازی به صورت یک مسأله چند منظوره ۴ با اهداف بهینه سازی شامل حداقل توان تلفاتی ، بهبود پروفیل ولتاژ و حداقل سوویچ بانک های خازنی ، راه کارهایی را در جهت حل مسأله بهینه سازی در نظر گرفته شده ارائه می دهد. این راهکارها شامل استفاده روش های مبتنی بر هوش مصنوعی است که شامل استفاده از تئوری فازی ۵ به منظور فازی کردن بار و قرار دادن بار فازی به جای بار واقعی سیستم به منظور مدل

کردن نامعینی در بار و تعیین مقادیر برازندگی ١ در الگوریتم ژنتیک ٢، استفاده از شبکه عصبی ٣ به منظور کاهش نامعینی بار در سیستم و همچنین استفاده از الگوریتم ژنتیک به منظور یافتن مقادیر متغیرهای کنترلی مسأله بهینه سازی می باشد.

در فصل دوم به معرفی بهینه سازی توان راکتیو و روش هایی که در این راستا استفاده می شود اشاره می شود. در فصل سوم مختصری در مورد تئوری مجموعه های فازی که در این پایان نامه استفاده شده اشاره شده است تا پیش زمینه ای از این تئوری که در فصل های بعدی مورد استفاده قرار گرفته است در ذهن بوجود بیاید. در فصل چهارم پس از معرفی شبکه های عصبی مصنوعی ، مقدماتی در مورد کلیات شبکه های عصبی مصنوعی جهت آشنایی با این روش ارائه شده است . در فصل پنجم نیز پس از معرفی الگوریتم ژنتیک ،روش ها و مراحل انجام الگوریتم ژنتیک ارائه شده است . این روش های شامل مراحل انتخاب زوج های مناسب و روش های تزویج و جهش می باشد. در فصل ششم ، الگوریتم بهینه سازی پرندگان ۶ انواع مزایا و دسته بندیهای آن مطرح شده است روش اجتماع پرندگان می تواند روشی مناسب و قابل مقایسه و رقابت با دیگر الگوریتم های ابتکاری و فرا ابتکاری موجود باشد و امکان زیادی برای کار و بهبود در روش مذکور وجود دارد . در فصل هفتم پس از فرمولبندی مسأله بهینه سازی کنترل توان راکتیو که در این پایان نامه در نظر گرفته شده است ، مدلی برای بار به منظور استفاده در مراحل مختلف بهینه سازی ارائه می گردد. همچنین در این فصل روش های پیشنهادی برای حل مسأله بهینه سازی با توجه به تنوع متغیرهای کنترلی و صورت مسأله بهینه سازی ارائه شده است . پس از ارائه الگوریتم های پیشنهادی در فصل هفتم ، در فصل  هشتم ابتدا سیستم هایی که به عنوان سیستم تحت آزمایش مورد استفاده قرار گرفته اند معرفی می گردند. پس از معرفی سیستم های تست ، نتایج حاصل از اجرای روش های متنوع ارائه شده در فصل هفتم ، به صورت مجزا و با توضیحات اجرای روش پیشنهادی ارائه می گردد. در آخر نیز نتیجه یری و ارائه راه کارهای جدید ارائه شده است .

مقدمه

انجام پروژه متلب:  عدم توازن قدرت اکتیو، از تأثیر آن بر سرعت و یا فرکانس ژنراتور حس می شود. در صورت کاهش بار و اضافه بودن تولید، ژنراتور تمایل به افزایش سرعت و فرکانس خود دارد و در صورت افزایش بار و کمبود تولید، سرعت و فرکانس ژنراتور رو به کاهش می رود. انحراف فرکانس از مقدار نامی آن به عنوان سیگنالی جهت تحریک سیستم کنترل اتوماتیک انتخاب می شود و بدین ترتیب با ایجاد توازن قدرت اکتیو بین منبع تولید و مصرف کننده فرکانس سیستم ثابت نگه داشته می شود.

از طرفی توان راکتیو بارها نیز در ساعات مختلف در حال تغییر است ، لذا ولتاژ و توان راکتیو باید دائماً کنترل شوند. در ساعات پربار، بارها قدرت راکتیو بیشتری مصرف می کنند و نیاز به تولید قدرت راکتیو زیادی در شبکه می باشد.

اگر قدرت راکتیو مورد نیاز تأمین نشود، اجبارًا ولتاژ نقاط مختلف شبکه کاهش یافته و ممکن است از محدوده مجاز خارج شود. نیروگاهها دارای سیستم کنترل ولتاژ هستند که کاهش ولتاژ را حس کرده و فرمان کنترل لازم را برای بالا بردن تحریک ژنراتور و در نتیجه افزایش ولتاژ ژنراتور تا سطح ولتاژ نامی صادر می کنند. با بالا بردن تحریک (حالت کار فوق تحریک ) قدرت راکتیو توسط ژنراتورها تولید می شود. لیکن قدرت راکتیو تولیدی ژنراتورها به خاطر مسائل حرارتی سیم پیچها محدود بوده و ژنراتورها به تنهائی نمی توانند در ساعات پربار تمام قدرت راکتیو مورد نیاز سیستم را تأمین کنند.

بنابراین در این ساعات به وسائلی نیاز است که بتوانند قدرت راکتیو را به شبکه تزریق نمایند تا سطوح ولتاژ در محدوده مجاز قرار گیرند.

در ساعات کم بار، بارها و عناصر شبکه، قدرت راکتیو کمی مصرف می نمایند و کاپاسیتانس خطوط انتقال باعث اضافه شدن قدرت راکتیو تولیدی در شبکه می گردند. در این حالت ژنراتورها به صورت زیر تحریک به کار افتاده و مقداری از قدرت راکتیو اضافی سیستم را مصرف می نمایند. لیکن به خاطر ملاحظات پایداری ، قدرت راکتیو مصرفی ژنراتورها نیز محدود

بوده و ژنراتورها نمی توانند به تنهائی مسئله اضافه تولیدی قدرت راکتیو و افزایش ولتاژ ناشی از آن را حل کنند. بنابراین به وسائلی که بتوانند در این ساعات قدرت راکتیو اضافی سیستم را مصرف نمایند، نیاز می باشد. وسائلی که برای کنترل توان راکتیو و ولتاژ به کار می رود جبران کننده می نامیم .

٢-٢- دلایل کنترل توان راکتیو

انجام پروژه متلب: امروزه مهندسین شاغل در مؤسسات برق و مراکز صنعتی تئوری و توصیف تجهیزات کنترل توان راکتیو را در حل مسائل مربوط به اصلاح ضریب توان ، کنترل و تثبیت ولتاژ و همچنین متعادل کردن فازها بسیار با ارزش یافتهاند.

کنترل توان راکتیو علاوه بر مورد ذکر شده در مقدمه به دلایل متعدد دیگری که تعدادی از آنها به اختصار در اینجا ذکر می شوند، اهمیت روزافزون پیدا کرده است .

دلیل اول اینکه با توجه به قیمت سوخت ، نیاز به بهره برداری بهینه از سیستمهای قدرت افزایش یافته است . برای توزیع یک مقدار معین توان ، با به حداقل رساندن پخش توان راکتیو کل ، تلفات کاهش می یابد. این اصل می تواند در شکل ساده یک خازن اصلاح کننده ضریب توان یک بار اندوکتیو و یا در قالب الگوریتمهای پیشرفته که در یک شبکه بزرگ به کار می رود و توسط کامپیوتر کنترل می شوند در سراسر سیستم اعمال گردد.

دلیل دوم اینکه به واسطه میزان بالای نرخ سود عموماً مشکلات مربوطه به حریم خطوط انتقال در مواردی خاص ، از توسعه و احداث شبکههای انتقال حتی الامکان جلوگیری می شود و در موارد متعددی سعی شده است که با استفاده از وسایل کنترل توان راکتیو و بهبود پایداری ، میزان توان انتقالی خطوط موجود را افزایش داد.

دلیل سوم اینکه در بهره برداری از منابع آبی و نیروگاههای دوردست علی رغم توسعه تکنولوژی انتقال قدرت از طریق جریان مستقیم ، در بسیاری از این طرحها انتقال قدرت توسط جریان متناوب ترجیح داده شده است . در این موارد مسائل

پایداری و کنترل ولتاژ به مسائل کنترل توان راکتیو ارتباط داشته و راه حلهای زیادی ارائه گردیده است که از کاربرد راکتورها و خازنهای موازی شروع و تا خازنهای سری ، کندانسورهای سنکرون و جبران کننده های استاتیکی جدید ادامه می یابد.

دلیل چهارم  اینکه  بواسطه  مصرف روزافزون وسایل الکترونیکی و همچنین رشد صنایع با فرآیند پیوسته، نیاز به داشتن تغذیه با کیفیت بالا افزایش یافته است . کاهش ولتاژ و فرکانس اثرات نامطلوبی را بر روی چنین بارهایی اعمال می کند و قطع تغذیه می تواند خیلی صدمهآور و پرهزینه باشد. کنترل توان راکتیو یک ابزار اساسی در حفظ کیفیت تغذیه می باشد، بخصوص برای جلوگیری از اغتشاشات ولتاژ که از عمومی ترین نوع اغتشاش می باشد. انواع معین از بارهای صنعتی ، از آن جمله کوره های الکتریکی ، دستگاههای حفاری و دستگاههای جوشکاری با دریافت توان اکتیو و راکتیو از سیستم تغذیه تغییرات سریع و وسیعی را بر آن تحمیل می نمایند و اغلب لازم است که با به کار گرفتن وسایل تثبیت کننده ولتاژ نظیر جبران کننده های توان راکتیو استاتیکی این تغییرات را کاهش داد.

دلیل پنجم اینکه، با توسعه و احداث خطوط انتقال توان با جریان مستقیم کنترل توان راکتیو در طرف جریان متناوب ضرورت پیدا کرد تا بدینوسیله ولتاژ تثبیت گردیده و توان راکتیو مورد نیاز مبدل تأمین گردد. دلیل ششم میرا کردن نوسانات توان در شبکه قدرت می باشد.

همانطور که می دانیم در یک شبکه قدرت به دلائل مختلف از جمله بروز خطا، اتصال کوتاه و قطع یا ورود ناگهانی بارهای بزرگ به شبکه، نوسانات توان بوجود می آید و این امر می تواند پایداری شبکه قدرت را با خطرات جدی مواجه نماید. در صورتی که این نوسانات هر چه زودتر توسط عاملی میرا شوند شبکه قدرت می تواند سریعتر به حالت ماندگار خود رسیده و ضمن داشتن عملکردی مطلوب از بروز مشکل برای بارهای صنعتی نیز جلوگیری به عمل آورد. امروزه جبران کننده ها در شبکههای قدرت به خوبی می توانند نقش میرانندگی نواسنات توان را ایفا

نمایند. توجه به این موضوع بسیار پراهمیت بوده و عدم توجه به آن می تواند به قیمت ناپایداری و از دست رفتن کل سیستم تمام شود. نوسانات توان در شبکه به شدت تابع اندازه فاز ولتاژ (v) بوده و لذا جبران کننده در لحظات بروز خطا ابتدا به تصحیح زاویه  ولتاژ پرداخته و سپس بعد از اطمینان از پایداری سیستم به تصحیح اندازه ولتاژ و تثبیت آن می پردازد.

انجام پروژه متلب: مبحث جبران سازی به دو دسته جبران سازی خطوط در شبکه انتقال و جبران سازی بار در شبکه توزیع تقسیم می شود. در جبران سازی خطوط در شبکه انتقال سعی می شود ولتاژ نقاط کلیدی در محدوده مجاز حفظ شده و افت ولتاژ در خطوط صفر گردد و در جبران سازی بار در شبکه توزیع هدف تثبیت ولتاژ در محدوده قابل قبول ، بهبود ضریب توان و متعادل کردن بار می باشد. از آنجائی که هدف ما در این پروژه جبران سازی در شبکه  توزیع است ، لذا در ادامه به توضیح کاملتر اهداف این روش می پردازیم .

٢-٣- اهداف کنترل توان راکتیو در جبران سازی بار

جبران سازی بار عبارت است از مدیریت توان راکتیو که به منظور بهبود بخشیدن به کیفیت تغذیه در سیستمهای قدرت با جریان متناوب انجام می گیرد. اصطلاح جبران بار در جایی استعمال می شود که مدیریت توان راکتیو برای یک بار تنها (یا گروهی از بارها) انجام می گیرد و وسیله جبران کننده معمولاً در محلی که در تملک مصرف کننده قرار دارد، در نزدیک بار نصب می شود. پاره ای از اهداف و روشهای به کار گرفته شده در جبران بار با آنچه در جبران شبکههای وسیع تغذیه (جبران انتقال ) موردنظر است بطور قابل ملاحظهای تفاوت دارد. در جبران بار سه هدف اصلی که شامل بهبود تنظیم ولتاژ، اصلاح ضریب توان و متعادل کردن بار است مورد نظر می باشند که در ادامه به توضیح آنها می پردازیم .

خروجی متلب :