شبیه سازی پایدارسازی یک سیستم قدرت به کمک PSS و LOC

شبیه سازی پایدارسازی یک سیستم قدرت به کمک PSS و LOC :شبیه سازی دانشگاه صنعتی اصفهان با گزارش فارسی :انجام پروژه متلب

انجام پروژه متلب: پایداری زاویه ای در سیستم های قدرت یکی از اصلی ترین موضوعات مطرح شده میباشد. به گونه ای که یک سیستم ابتدا باید پایدار باشد تا بتواند کار خود را به درستی انجام دهد. در این پروژه سعی شده است تا در ابتدا با بررسی سیستم بدون پایدارساز سیستم قدرت عملکرد این سیستم را زیر نظر بگیریم و سپس با طراحی یک پایدارساز ببینیم رفتار سیستم چگونه تغییر میکند. در پایان نیز با طراحی یک کنترلر بهینه برای سیستم رفتار سیستم را مورد بررسی قرار میدهیم و به بحث و نتیجه گیری پیرامون آن میپردازیم

بررسی رفتار یک سیستم قدرت در یک نقطه کار درست است که منجر به از دست دادن مدل کامل برای ژنراتور میشود اما میتواند به شدت مساله را ساده کند. این موضوع میتواند رفتار سیستم را تنها در یک نقطه کار مدل نماید و تنها تغییرات کوچک را در آن نقطه بررسی کند.با این مفهوم میخواهیم به خطی سازی ژنراتور سنکرون بپردازیم و از دید یک سیستم مرتبه سوم به ژنراتور نگاه کنیم. سپس با یک تغییر کوچک در گشتاور ورودی میخواهیم ببینیم زاویه قدرت چگونه تغییر میکند و چه حالت گذرایی را طی خواهد کرد. برای این منظور یک خطا در سیستم قدرت با یک گشتاور پله ای مدل شده است و سپس تغییرات زاویه قدرت به این گشتاور پله ای مورد تجزیه و تحلیل قرار میگیرد. در قسمت زیر با توجه به مدل ارائه شده در مرجع [۱] به تجزیه و تحلیل نتایج میپردازیم.

بررسی و تحلیل عملکرد سیستم بدون سیگنال کنترلی

انجام پروژه متلبدر حالت نخست بدون در نظر گرفتن هر نوع سیگنال کنترلی تصمیم به بررسی عملکرد سیستم داریم. در این حالت بدون در نظر گرفتن سیگنال کنترلی مقادیر ویژه ماتریس مشخصه سیستم را به دست میاوریم و سپس بررسی میکنیم که به ازای یک مقدار تغییر در گشتاور اعملی به سیستم که مثلا در اثر یک خطا حاصل میشود چه میزان و چگونه زاویه قدرت تغییر میکند.

مسائل پایداری، پیوستگی عمیقی با موضوعات قابلیت اطمینان، برنامه ریزی، بهینه سازی و حتی کیفیت توان در سیستم قدرت دارند. مسئله پایداری دارای جنبه های مختلفی است که از این میان، ناپایداری ولتاژ به عنوان یک معضل نسبتاً جدید، گریبانگیر سیستمهای قدرت امروزی است و از آنجا که وجود اغتشاشات، به خاطر خطای انسانی یا عوامل طبیعی ، یک واقعیت اجتناب ناپذیر است ، بروز ناپایداری ولتاژِ ناشی از یک اغتشاش اولیه ، باعث خاموشی های متعددی در شبکه های کشورهای مختلف شده است .

وقوع چند خاموشی وسیع در آمریکا و اروپا از جمله این وقایع است . در ١۴ آگوست ٢٠٠٣ (اواسط مرداد) یک حادثه خروج متوالیِ تجهیزات انتقال و تولید در سیستم به هم پیوسته شرق آمریکای شمالی منجر به خاموشی بیشتر بخشهای ایالت نیویورک و قسمتهایی از پنسیلوانیا، اوهایو، میشیگان و انتاریوی کانادا شد. این خاموشیِ آمریکایی -کانادایی ، تقریباً ۵٠ میلیون نفر را در ٨ ایالت آمریکا و ٢ استان کانادا تحت تأثیر قرار داد. ۶٣ گیگاوات بار قطع شد که تقریباً ١١ درصد کل بار تأمین شده در این سیستم است .

انجام پروژه متلب حین این اتفاق، ۴٠٠ خط انتقال و ۵٣١ واحد تولیدی در ٢۶١ نیروگاه قطع شدند. بررسی های بعدی نشان داد این حادثه از نوع ناپایداری ولتاژ بوده است . ساعاتی قبل از وقوع این حادثه ، مشکل تامین توان راکتیو در بعضی مناطق بوجود آمده بود [٣].

نرمافزارهای تخمین حالت و آنالیز بلادرنگ پیشامد، اطلاعات کافی از حوادث در حال وقوع فراهم می کنند و ارزیابی «هشدار زود هنگام» را انجام می دهند. این نرم افزارها قبل از حادثه فوق و در طی آن دچار مشکل بودند.

تولید بادی را می توان به عنوان یکی از منابع تولید پراکنده دانست . تولید پراکنده به تمام واحدهای تولید با حداکثر ظرفیت ۵٠ تا ١٠٠ مگاوات گفته می شود که معمولاً به شبکه توزیع متصلند و به طور مرکزی برنامه ریزی یا توزیع نمی شوند.

گزارشات اخیر حاکی از این است که تولید بادی در دنیا در سالهای اخیر سریعترین رشد را در بین منابع تولید برق تجربه می کند. سیستم انتقال دانمارک غربی یک مورد واقعی از یک سیستم قدرت بادی بزرگ است .

در ایران نیز با گسترش بازار برق و وجود مناطق بادخیز مناسب و سند چشم انداز ٢٠ ساله توسعه کشور، الحاق مزارع باد بیشتر دور از انتظار نیست و هم اکنون بخش خصوصی برای احداث چند نیروگاه بادی اقدام کرده است . در سال ٢٠٠٨، ١٧ مگاوات به ظرفیت نصب شده کشورمان اضافه شده و مجموعاً به ٨۵ مگاوات در انتهای سال رسیده است [۶٨ و ۶٩].

انجام پروژه متلب هدف این پروژه بررسی تأثیر نیروگاههای بادی بر حد بارپذیری و پایداری ولتاژ گذرای یک سیستم قدرت و مرور راهکارهای مختلف موجود برای بهبود مشکلات ناشی از آنها و تأثیر عوامل مختلف مثل پارامترهای کنترل و نوع و محل نصب تجهیزات پشتیبانی توان راکتیو است . هر چند تمرکز اصلی بر روی مسائل مربوط به توربینهای سرعت ثابت است ، اما از مزایای توربینهای نسل جدید که مجهز به ادوات الکترونیک قدرت هستند، نیز استفاده شده است .

ریشه مشکلات ناشی از نیروگاههای بادی را می توان در چند دسته قرار داد. اول متغیر و غیر قابل پیش بینی بودن سرعت باد، دوم ناتوانی نیروگاههای باد در تأمین توان راکتیو و سوم قرار گرفتن مزراع باد در قسمتهای ضعیف شبکه و دور از مراکز بار.

خروجی متلب :