شبیه سازی مثال ۵٫۱ کتاب سیستم قدرت هادی سعادت - انجام پروژه متلب |پروژه متلب | انجام پروژه متلب برق | شبیه سازی با متلب

شبیه سازی مثال ۵٫۱ کتاب سیستم قدرت هادی سعادت

شبیه سازی مثال ۵٫۱  صفحه ۱۵۶ الی ۱۵۷ کتاب سیستم قدرت هادی سعادت :پروژه متلب آماده

سیستم بصورت زیر می باشد:

و معادلات سیستم بصورت زیر :

پروژه متلب آماده در این بخش ابتدا روش های مدل سازی استاتیکی بار بیان می شود. مدل استاتیکی بار، تـوان اکتیـو و راکتیـو مصرفی بار را در هر زمان به صورت تابعی از ولتاژ و فرکانس همان لحظه ، نشان مـی دهـد. ایـن مـدل هـا بـه صورت معادلات جبری بوده و برای بارهای روشنایی و مقاومتی به عنوان مدل اصلی و برای بارهـای موتـوری به عنوان مدل تقریبی به کار برده می شوند. با توجه به محدوده ناچیز تغییرات فرکانس شبکه از یک طرف ، و محدوده قابل توجه تغییرات ولتاژ از طرف دیگر، تغییرات توان بار نسبت به فرکانس چندان قابل توجه نبـوده و در ناپایداری ولتاژ از اهمیـت چنـدانی برخـوردار نیسـت . بنـابراین معمـولاً در بررسـی ناپایـداری ولتـاژ، از وابستگی بار به فرکانس صرفنظر می شود. برای مدل سازی وابستگی استاتیکی بار به ولتـاژ دو روش عمـده در مراجع مختلف پیشنهاد شده است [١]:

١- روش ZIP

٢- روش نمایی

در روش ZIP، بار به سه قسمت امپدانس ثابت (متناسب با مجذور دامنه ولتاژ)، جریـان ثابـت (متناسـب بـا

اندازه دامنه ولتاژ) وتوان ثابت (مستقل از ولتاژ) تقسیم می گردد

P0 و Q0 توان های اولیه به دست آمده از پخش بار قبل از مطالعه پایداری می باشـند. ایـن روابـط گـاهی بـا تعداد جملات بیشتر و نماهای مختلف مورد استفاده قـرار مـی گیرنـد. نماهـای pv و qv مـی تواننـد مقـادیر مختلفی داشته باشند. اگر نماها برابر ٠ ، ١ یا ٢ باشـند، بـه ترتیـب مـدل هـای تـوان ثابـت ، جریـان ثابـت و امپدانس ثابت به دست خواهند آمد. دیگر نماها، برای تلفیق تعدادی از بارها مورد استفاده قرار می گیرند.

برای یک بار مقاومتی ، مانند بارهای روشنایی اهمی و بارهای گرمایش اهمی ، ضـریب pv برابـر ٢ و ضـریب

qv برابر صفر است . در سیستم های تهویه دارای موتورهای آسنکرون ، pv برابر ٠.٢ و qv برابر ٢.٢ می باشد.

پروژه متلب آماده بیشتر از ٢ بودن ضریب qv در این حالت ، به دلیل افزایش توان راکتیو مصرفی ناشی از اشباع هسـته موتـور در اثر افزیش ولتاژ می باشد. موتورهای کوچک صنعتی دارای ضریب pv برابر ٠.١ و ضـریب qv برابـر ٠.۶  و موتورهای صنعتی بزرگ دارای ضریب pv حدود ١ تا ١.٣ و ضریب qv حدود ٣ تا ۴.۵ می باشند. ایـن بارهـا معمولاً ٣٠% بارهای اداری و تجاری را تشکیل می دهند. همانطور که در ادامه توضـیح داده مـی شـود هرچـه نماهای pv و qv بزرگتر باشند، شبکه از لحاظ پایداری ولتاژ در وضعیت مناسب تری قرار می گیرد. بنـابراین موتورهای صنعتی بزرگ نسبت به موتورهای کوچک و سایر بارهـا، دارای شـرایط بـدتری از لحـاظ پایـداری ولتاژ بوده و تقریباً مانند بار توان ثابت عمل می کنند [١٩].

اکنون با در نظر گرفتن شکل ١-۴ و استفاده از مدل نمایی برای مدل سازی استاتیکی بـار، اثـر تنـوع بـار بـر منحنی P-V بررسی می شود. در اینجا سه مـدل بـار تـوان ثابـت ، جریـان ثابـت و امپـدانس ثابـت بـا تـوان

۲۰MVA=S و ضریب توان ٠.٩ در نظر گرفته شده است که نتایج حاصله در جدول ١-٢ آورده شده است

همانطور که در این شکل مشاهده می شود، برای باری که ٢۵% آن را بار توان ثابت و ٧۵% آن را بـار امپـدانس ثابت تشکیل می دهد، نقطه بحرانی (نقطه ناپایداری ولتاژ) در نیمه پایینی منحنی P-V و در زیر نقطه بینـی واقع می گردد.تنها برای بار ١٠٠% توان ثابت ، نقطه بحرانی بر روی بینی منحنی P-V قـرار مـی گیـرد (زیـرا مشخصه بار در این حالت ، خطی موازی محور V و عمود بر محور P می باشد).پروژه متلب آماده  به عبارتی دیگر، برای بارهـای وابسته به ولتاژ، نقطه ناپایداری ولتاژ در بیشتر از نقطه حداکثر توان نیز پایدار، می ماند. همچنـین توجـه بـه این نکته لازم است که مقدار حداکثر توان تحویلی به بار در ضریب توان مشخص ، PLmax مستقل از نوع بـار می باشد. در نیمه پایینی منحنی P-V، با افزایش تقاضی بار، توان واقعی تحویـل داده شـده بـه بـار کـاهش می یابد.

بنابراین با توجه به توضیحات فوق مشخص می گردد که با تغییر نوع بار، مقدار حداکثر توان تغییر نمی کند و در نتیجه حاشیه پایداری ولتاژ، مطابق تعریف رابطه (١-١)، ثابت می ماند. اما با توجه بـه اینکـه هـر چـه بـار مورد نظر به بار امپدانس ثابت نزدیک تر شود (یعنی هر چه نماهای pv و qv بزرگتر شوند)، نقطـه فروپاشـی ولتاژ در نقطه پایین تری بر روی منحنی P-V رخ می دهد، می توان گفت که با افزایش نماهـای بـار در مـدل استاتیکی بار نمایی ، شبکه از لحاظ پایداری ولتاژ در وضعیت مناسب تری قرار می گیـرد. بـه عـلاوه ، اگـر بـار وابسته به ولتاژ، به طریقی که در مرجع [٣] توضیح داده شده است ، به بار توان ثابـت تبـدیل شـده و سـپس منحنی P-V مربوط به آن رسم گردد، نسبت به بار توان ثابتی با همان مقـدار تـوان و همـان ضـریب تـوان ، دارای حاشیه پایداری ولتاژ بیشتری خواهد بود. به عنوان مثال ، در شبکه دو شینه شکل ٢-۴ فرض می شـود

که بار وابسته به ولتاژ و با ۰٫۶=pv و ۰٫۸=qv می باشد.حال منحنی P-V، یک بار برای بـار تـوان ثبـت بـا توان ظاهری ۲۰MVA=S و ضریب توان ٠.٩ و بار دیگر برای بار وابسـته بـه ولتـاژ بـا همـان مقـدار تـوان ظاهری و ضریب توان و با تبدیل بار وابسته به ولتاژ به بار توان ثابت توسط روش بیـان شـده در مرجـع [٨]، رسم می شود. حاشیه پایداری ولتاژ در حالت اول برابر با ۴٣.١۵% و در حالت دوم برابر با ٨٩.٩۶% مـی باشـد.

همان گونه که انتظار می رفت ، با تبدیل بار وابسته به ولتاژ به بار توان ثابت ، حاشیه پایداری ولتـاژ نسـبت بـه بار توان ثابت با همان مقدار توان ظاهری و ضریب توان افزایش یافت .

همچنین دلیل اینکه در جدول ١-٢، با نزدیک شدن به بار امپدانس ثابت ، مقدار تـوان حـداکثر و در نتیجـه میزان حاشیه پایداری ولتاژ افزایش یافته است ، این است که در نرم افزار DigSILENT محور P منحنـی  

P-V بر اساس میزان تقاضای بار و به صورت ضریبی از بار مبنا(توان اولیه بار) در نظـر گرفتـه مـی شـود.پروژه متلب آماده  در نتیجه پس از عبور از نقطه توان حداکثر که با افزایش تقاضای بار، توان تحویلی به بار کاهش می یابـد، محـور

P منحنی P-V، توان بیشتر از توان حداکثر واقعی را نشان می دهد. بنابراین منحنی P-V تنها برای بارهـای توان ثابت (غیر وابسته به ولتاژ) مورد استفاده قرار گیرد.

در ادامه موارد موثر در وضعیت استاتیکی و دینامیکی شبکه افزایش و حاشیه پایـداری ولتـاژ را بطـور کوتـاه آورده خواهد شد.

١-٣-٣ تغییر دهنده تپ

پروژه متلب آماده همانطور که می دانید در یک سیستم قدرت که ترانسفورماتورهای آن دارای تغییـر دهنـده تـپ هسـتند در برابر سیستمی که ترانسفورماتورهای آن تغییر دهنده تپ ندارند از نظر حاشیه پایداری ولتـاژ دارای وضـعیت بهتری خواهد بود چون در حالت استاتیکی یا دینامیکی با تغییر تپ باعـث افـزایش ولتـاژ شـده و در نتیجـه حاشیه پایداری ولتاژ افزیش می یابد.

١-٣-۴  ۹AVR، تنظیم کننده خودکار ولتاژ

 AVR ژنراتور با افزایش جریان تحریک موجب افزایش توان تزریقی توسط ژنراتور شده و از کـاهش حاشـیه پایداری ولتاژ جلوگیری خواهد کرد.

خروجی متلب :