شبیه سازی خطاهای مختلف در سیستم قدرت با پخش بار سیستم قدرت - انجام پروژه متلب |پروژه متلب | انجام پروژه متلب برق | شبیه سازی با متلب

شبیه سازی خطاهای مختلف در سیستم قدرت با پخش بار سیستم قدرت

شبیه سازی خطاهای مختلف در سیستم قدرت با پخش بار سیستم قدرت :پروژه متلب 

در این پروژه خطاهای رایج در سیستم قدرت را میتوان در متلب شبیه سازی کرد مانند :

خطای تکفاز با زمین

خطای دوفاز

خطای دوفاز با زمین

و ولتاژ ها و جریان های خروجی و امپدانس خطای سیستم را محاسبه میکنیم.

پروژه متلب

در این فصل ابتدا مفاهیم اساسـی مربـوط بـه پایـداری ولتـاژ بـه صـورتی کلـی بیـان مـی شـود و سـپس از منحنی های P‐V به عنوان ابزاری برای تحلیل پایداری ولتاژ اسـتاتیکی اسـتفاده نمـوده و تـاثیر پارامترهـای مختلف از جمله ضریب توان بار، نوع بار، تپ چنجـر، AVR  و غیـره بـر روی منحنـی P‐V و نیـز تغییـر در منحنی P‐V در اثر بروز حوادث و ایجاد تغییراتی در شبکه از جمله تریپ خط ، تریپ ترانس ، افـزودن ادوات شنت و و غیره مورد بررسی قرار خواهد گرفت .

١-٢ مفاهیم پایه پایداری ولتاژ

١-٢-١  پایداری ولتاژ٢ و فروپاشی ولتاژ

۳

در مرجع [۵] پایداری ولتاژ و فروپاشی ولتاژ به صورت زیر تعریف شده است .

پروژه متلب  پایداری ولتاژ عبارت است از توانایی سیستم قدرت برای حفظ ولتاژ ماندگار در همه شینه های سیستم پـس از رخ دادن یک اغتشاش نسبت به شرایط اولیه عملکرد آن . این مساله به توانایی حفظ یا بازیابی توازن میـان تقاضای بار و تغذیه بار بستگی دارد. ناپایداری ولتاژ می تواند به صورت افت تصاعدی یا افزایش ولتاژ برخـی از شینه های سیستم ، رخ دهدکه باعث از دست رفتن بار در یک ناحیه از سیستم قدرت یا قطع خطـوط انتقـال یا سایر ادوات سیستم توسط عناصر حفاظتی آنها می باشد و این مسئله می تواند به خروج پی درپـی و پلکـانی سایر ادوات تولید و انتقال ، منجر گردد. خروج های پی درپی عناصر سیستم و یا ایجاد شرایط عملکردی که در پی آن جریان تحریک ژنراتورهای سیستم به حد ماکزیمم و فراتـر از آن مـی رسـد، موجـب بـر هـم خـوردن همگامی برخی از ژنراتورهای شبکه می گردد.

فروپاشی ولتاژ فرایندی است که طی آن ، حوادث متوالی ناشی از ناپایداری ولتاژ منجر به خاموشی یا شـریط بد ولتاژی در یک بخش مهم یا تمام بخش های سیستم قدرت می گردد. پایداری یا حالت ماندگار سیستم بـه دنبال رسیدن تپ ترانسفورماتورها به حد بالای خود و با قطع برخی بارهای سیسـتم در سـطح ولتـاژ پـایین امکان پذیر است .

به طور عمده عامل هدایت کننده سیستم به سمت ناپایداری ولتاژی ، بارهای سیسـتم هسـتند. در پاسـخ بـه یک اغتشاش مثل قطع یک واحد نیروگاهی ، توان مصرفی بارهای سیستم بر اثـر عملکـرد بارهـای موتـوری ،

عمل تنظیم کننده های ولتاژ و تپ چنجر ترانسفورماتورها و رفتار ترموستات ها، تمایـل بـه بازیـابی خـود دارد.

این بازیابی بار، وضعیت شبکه فشار قوی را به لحاظ افزایش مصرف توان راکتیـو و در نتیجـه کـاهش بیشـتر ولتاژ سمت فشار قوی بحرانی تر می کند. یکی از عوامل اصلی که سبب ناپایداری ولتـاژ مـی شـود، افـت ولتـاژ ناشی از عبور توان اکتیو و راکتیو از امپدانس القایی خطوط انتقال ، می باشد. این مسأله ، ظرفیت انتقـال تـوان اکتیو و راکتیو خطوط را محدود می کند. همچنین زمانی که برخی از ژنراتورهـای سیسـتم بـه حـد حرارتـی جریان تحریک یا آرمیچر خود می رسند، انتقال توان و کنترل ولتاژ محدود می گردد. زمانی که به دنبال یـک اغتشاش ، تقاضای توان راکتیو، فراتر از حد قابل دسترسی تولید آن می شود، پایداری ولتـاژ شـدیدًا بـه خطـر می افتد.

از لحاظ نوع اغتشاش ، پایداری ولتاژ به دو دسته تقسیم می شود [٢]:

١- پایداری ولتاژ اغتشاش کوچک : عبارت است از توانایی سیستم قدرت بـه حفـظ ولتـاژ مانـدگار قابـل قبول در اثر انحراف های کوچک از وضعیت جاری مثل افزایش ملایم بار سیستم . با اتخاذ فرض های مناسـب ، معادلات سیستم را می توان حول یک نقطه کار خطی سازی نمود که محاسبه حساسـیت متغیرهـای مهـم را حول آن نقطه کار میسر می کنند و عامل شناسایی مناسبی به منظور تخمین پایداری شبکه می باشند.

٢- پایداری ولتاژ اغتشاش بزرگ : شامل توانایی سیستم به حفظ ولتاژ ماندگار و قابل قبول به دنبال وقوع یک اغتشاش بزرگ مانند وقوع خطا، از دست رفتن تولید و یا سایر حوادث مداری که در شبکه می توانـد رخ دهد، می باشد. گستره زمانی این مطالعه ، می تواند از چند ثانیه تا ده ها دقیقه باشد.

از نظر زمانی هم ناپایداری ولتاژ بازه گسترده ای از زمان را از کسری از ثانیه تا ده ها دقیقه شامل مـی شـود. از لحاظ مقیاس زمانی ، ناپایداری ولتاژ به سه دسته ناپایداری ولتاژ کوتاه مـدت (گـذرا)، ناپایـداری ولتـاژ میـان مدت و ناپایداری ولتاژ بلند مدت تقسیم می شود [۴] و [۵]. گستره زمانی رخداد ناپایداری ولتاژ کوتاه مـدت

(گذرا)، از کسری از ثانیه تا حدود چند ثانیه می باشد. بازه زمانی مورد توجه در ناپایداری ولتاژ میان مدت پروژه متلب ، به چندین دقیقه – به طور نوعی ٢ تا ٣ دقیقه هم می رسد. ناپایداری ولتاژ بلند مـدت ، دوره زمـانی طـولانی از چندین دقیقه تا حتی چندین ساعت را در بر می گیرد.

١-٢-٢ منحنی های P-V

در تحلیل منحنی های P-V، ولتاژ شین ها به عنوان متغیرهای حالـت و تـوان عبـوری از خـط یـا تـوان کـل سیستم و یا توان مصرفی هر بار به عنوان پارامتر مطـرح مـی باشـند. منحنـی هـای P‐V بـرای تحلیـل هـای

مفهومی پایداری ولتاژ و برای مطالعه سیستم های شعاعی بسیار مفید هستند. همچنین برای مطالعه پایداری شبکه های حلقوی و به هم پیوسته نیز با در نظر گرفتن P به عنوان بـار کـل سیسـتم و V بـه عنـوان ولتـاژ شینه های سیستم ، قابل استفاده می باشد [٢]. P را همچنین می تـوان تـوان عبـوری از یـک واسـطه انتقـال قدرت مثل خط انتقال در نظر گرفت . این تحلیل بر مبنای پخش بار سیستم صورت می گیرد. در هـر مرحلـه بار سیستم افزایش داده شده و تا واگرا شدن برنامه پخش بار، تحلیل ادامه می یابد. واگرا شدن پخش بـار بـه دلیل مشکلات محاسباتی در نزدیکی نقطه ماکزیمم توان سیستم از نقاط ضـعف تحلیـل P-V مـی باشـد. از دیگر نقاط ضعف این تحلیل ، لزوم برنامه ریزی مجدد تولید ژنراتورها مطابق با واقعیـت اسـت کـه بایـد مـورد توجه قرار بگیرد.

شبکه ساده شکل ١-١ را که شامل یک بار مقاومتی R با اتصال به شبکه از طریق خط انتقال با راکتـانس X

است ، در نظر گرفته می شود [٢]. از تئوری مدار می دانیم که ماکزیمم توان عبـوری از ایـن خـط مربـوط بـه زمانی است که مقدار X برابر با یک گردد. در بارهای با امپدانس بالا ١ >X بوده و ولتاژ زیـاد و جریـان کـم برقرار است . در بارهای بـا ادمیتـانس بـالا ١ < X بـوده و ولتـاژ کـم و جریـان زیـاد بـار را خـواهیم داشـت .

با در نظر گرفتن مدل ساده و ابتدایی شکل ١-٢ برای یک شبکه ساده ٢ شینه ، منحنـی هـای P-V بـه ازای ضریب قدرت های مختلف به طور کیفی رسم شده است [٢]. مشاهده می شود که در بارهای خـازنی (ضـریب قدرت پیش فاز) مقدار ماکزیمم توان انتقالی و ولتاژ بحرانی ، بیشتر خواهد بود. همچنین مشاهده می شود که به ازای یک مقدار مشخص از توان مصرفی PR، دو نقطه کـار وجـود دارد. مقـدار اول بـالای نقطـه بحرانـی و مقدار دوم پروژه متلب در پایین نقطه کار بحرانی قرار دارد. نقطه کار پایدار سیستم نقطه بالایی است . اگر نقطـه پـایینی نقطه عملکرد سیستم باشد در این صورت با بروز یک اغتشاش کوچک ۴ عملکرد سیستم ناپایدار می شود.

منحنی شرایط طبیعی شبکه را نشان می دهد. در این حالت ، با تزریق q به شین از طریق بانک خازنی ۵، ولتاژ شین افزایش می یابد.

در شبکه های قدرت بزرگ ، منحنی های V-Q در یک شین مشخص از سیستم از طریق پخش بار متوالی بـه دست می آید. منحنی های V-Q، ولتاژ یک شین سیستم قدرت را بر حسب توان راکتیـو همـان شـین نشـان می دهند. به این صورت که یک ژنراتور سنکرون از نوع P-V بدون محدودیت توان راکتیـو، بـه شـین اضـافه شده و با اعمال ولتاژهای مختلف به شین مورد نظر، مقدار توان راکتیو تولیدی توسـط آن ژنراتـور سـنکرون ، به دست می آید و منحنی های V-Q رسم می گردند. مقدار مثبت Q در منحنی هـای مربوطـه ، تـوان راکتیـو خازنی در آن شین است و مقدار منفی راکتیو سلفی را بیان می کند.

خروجی متلب :