انتخاب صفحه

چکیده

       سیستم های قدرت امروزی بزرگ و پیچیده هستند و کنترل آنها بسیار مشکل است. از این رو، تحلیل شارش توان و کنترل آن از مهمترین مسایل برنامه ریزی و طراحی سیستم های قدرت می باشد. شارش توان از میان خط انتقال جریان متناوب تابعی از امپدانس خط و دامنۀ ولتاژهای باس فرستنده و باس گیرنده و زاویه فاز بین ولتاژها است. ظرفیت توان انتقالی در خطوط انتقال بلند به واسطه ظرفیت حرارتی، استقامت عایقی، افت ولتاژ و مسائل پایداری محدود می شود.

       در سالهای اخیر تحقیق های زیادی در زمینه روشهای مؤثر و توسعه یافته برای استفادۀ ازسیستم های انتقال در حد حرارتی ماکزیمم آن صورت گرفته است.همچنین عوامل اقتصادی، چون هزینه بالای احداث خطوط انتقال بلند ودرآمد حاصل از انتقال توان اضافی انگیزه ای شده تا امکان افزایش حد پایداری از نظر اقتصادی و فنی تحقیق شود. از طرف دیگر، پیشرفت های سریع در ساخت کلیدهای الکترونیک قدرت توان بالا تأثیر زیادی درافزایش کنترل پذیری صنعت برق داشته است.یکی ازنتایج مستقیم آن توسعه ادوات سیستم های انتقال AC انعطاف پذیر(FACTS) است که با بهبود پایداری سبب افزایش ظرفیت توان انتقالی قابل استفاده تا حد حرارتی آن می شود.

       سیستم های انتقال AC انعطاف پذیر(FACTS) از کلیدهای الکترونیک قدرت استفاده می کنند تا کنترل پذیری و ظرفیت سیستم قدرت الکتریکی را افزایش دهند.ادواتFACTS به طورمناسب قادرند، ولتاژ، زاویه فاز و یا امپدانس را تغییر داده و توان را در نقاط مشخصی از سیستم قدرت جاری سازند. این ادوات شامل جبران کننده های استاتیکی سری، جبران کننده های استاتیکی موازی، جبران کننده های ترکیبی و تنظیم کننده های استاتیکی ولتاژ و زاویه فاز می باشند.

       در این سمینار به بررسی تأثیر این ادوات در کنترل شارش توان در سیستم انتقال خواهیم پرداخت.

کلمات کلیدی: کنترل شارش توان، ادوات FACTS

فهرست مطالب

 

مقدمه………………………………………………………………………………………………………………….1

      با رشد روز افزون مصرف در سیستم های قدرت،سیستم های انتقال انرژی با بحران مدیریت انتقال توان مواجه هستند.این محدودیت عملاً به خاطر حفظ پایداری گذرا در خطوط بلند و نیز تأمین سطح مجاز ولتاژ در خطوط با طول متوسط به وجود می آید. بنابراین ظرفیت بهره برداری عملی خطوط انتقال بسیار کمتر از ظرفیت واقعی خطوط که همان حد حرارتی آن هاست می باشد.این امر موجب عدم بهره برداری بهینه از سیستم های انتقال انرژی می شود.در این راستا یکی از راههای افزایش ظرفیت انتقال توان،احداث خطوط جدید است که این امر با مشکلات اقتصادی و قانونی همراه می باشد.منظور از مشکلات اقتصادی ضرورت سرمایه گذاری های کلان جهت تملک مسیر خط و احداث آن است.اما مشکلات قانونی در رابطه با قوانین تملک زمین و رعایت قوانین محیط زیست پیش می آیند.

در سال های اخیر با پیشرفت صنعت نیمه هادی ها و استفاده از آن ها در سییستم قدرت، مفهوم سیستم های انتقال AC انعطاف پذیر(FACTS ) مطرح گردید.هدف اولیه این سیستم ها این است که بدون احداث خطوط جدید به توان از ظرفیت واقعی و موجود سیستم های انتقال استفاده کرد.

بررسی انواعی از ادوات FACTS که در کنترل توان و افزایش ظرفیت انتقالی مؤثر می پردازیم.

SSSC

SSSC

فصل اول : اصول جبران سازی

1-1 محدودیت های انتقال توان در سیستم های قدرت…………………………………………………………..2

یک سیستم قدرت الکتریکی از سه بخش عمده مراکز تولید،شبکه انتقال و مراکز مصرف تشکیل شده است.هدف مهندس بهره بردار سیستم قدرت این است که توان مورد تقاضای مصرف کننده را تحت ولتاژ و فرکانس مطلوب تأمین نماید.از لحاظ کنترلی نمی توان بر روی مصرف کننده محدودیت زیادی اعمال نمود.در نتیجه کنترل ممکن بر روی بخش های تولید و انتقال می باشد. در سیستم های قدرت معمول،کنترل بر روی میزان توان تولیدی در نیروگاهها اعمال می شود . حالت مطلوب در سیستم قدرت این است که تعادل بین تولید و مصرف برقرار شد و بخش انتقال نیز به طور مؤثری توان را منتقل نماید.ولی این تعادل به مرز زمان، با گسترش سیستم قدرت و ایجاد تغیراتی در آن از قبیل رشد مصرف، اتصال شبکه های دیگر به شبکه قبلی،تأسیس نیروگاهها و خطوط جدید و غیره برهم خورده و محدودیت ها در بهره برداری از سیستم قدرت به وجود می آید. این محدودیت ها عبارتند از:

1-1-1 عبور توان در مسیر های ناخواسته………………………………………………………………………….2

1-1-2 عدم بهره برداری از ظرفیت واقعی انتقال………………………………………………………………….2

1-2 محدودیت های ظرفیت بارپذیری خطوط انتقال…………………………………………………………………3

1-2-1 محدودیت حرارتی …………………………………………………………………………………………3

1-2-2 محدودیت افت ولتاژ………………………………………………………………………………………..4

1-2-3 محدودیت پایداری………………………………………………………………………………………….4

1-3 روش های افزایش ظرفیت توان انتقالی در سیستم های قدرت……………………………………………………4

1-3-1 استفاده از ادوات جبران کننده متعارف………………………………………………………………………5

1-3-1-1 خازن های سری کنترل شده با کلیدهای مکانیکی………………………………………………………….5

1-3-1-2 بانک های خازنی- راکتوری موازی کنترل شونده با کلید مکانیکی…………………………………………6

1-3-1-3 جابه جاکننده فاز کنترل شده با استفاده از کلیدهای مکانیکی………………………………………………..7

ساختار ipfc

ساختار ipfc

فصل دوّم: سیستم های انعطاف پذیر انتقال FACTS) AC)

2-1 جبران کننده های استاتیکی سری…………………………………………………………………………….11

       همان طور که در فصل اول ذکر شد،توان عبوری در یک خط انتقال، تابعی از امپدانس خط، اندازه ولتاژ پایانه ها و نیز زاویه بین این دو ولتاژ می باشد.در سیستم های قدرت قدیمی که مطابق با نیازدقت طراحی شده بودند و ساختار ساده ای داشتند، میزان توان انتقالی در سیستم کم بود.از طرفی سیستم های انتقال انرژی به منظور بازیابی سیستم ازوضعیت های پیش بینی نشده نظیر قطع یاخروج ژنراتورها و خطوط انتقال،شکست عایقی تجهیزات و غیره با حاشیه امنیت بیشتری طراحی می شدند.این امر منجربه عدم استفاده بهینه از ظرفیت واقعی خطوط انتقال شده و چنین سبب بهره وری فنی و اقتصادی نسبتاً پایینی در سیستم قدرت می گردید.به علاوه سیستم های انتقال قادرند نبودند دربرابراغتشاشات گذرای سیستم،سریعاً کنترل شوند.بنابراین ضرورت گسترش سیستم های قدرت با مفهوم انعصاف پذیری توان مطرح گردید و درنتیجه جبران کننده هایی نظیر راکتور و بانک های خازنی سری و موازی و ترانسفورماتورهای جابه جاکننده فاز و نیز تنظیم کننده های ولتاژ که همگی مجهز به کلید های مکانیکی بودند به منظور کاهش راکتانس خط،کاهش تغییرات ولتاژ،کنترل شارش توان در حالت دائمی و نیز بهبود وضعیت هایی نظیر تغییرات تدریجی بار رونق گرفت.

در سال های اخیر به دلیل رشد مصرف، نیاز به تولید و انتقال توان بیشتری احساس می شود؛اما مسائلی از قبیل آلودگی محیط زیست، قوانین حق عبور و کلاً رشد هزینه ها موانعی هستند که برسر راه احداث واحدهای تولیدی و خطوط انتقال جدید پدیدار شده اند.همین امر موجب شده تا مهندسان صنعت برق در طرح سیستم های قدرت موجود تجدیدنظر کرده و طرح سیستم های انتقال انرژی AC انعطاف پذیر یا به اختصارFACTS را ارائه دهند.این طرح که شامل استفاده ازادوات الکترونیک قدرت در سطح توان بالا، مراکز کنترل پیشرفته و نیز لینک های مخابراتی در سیستم های قدرت می باشد،در سال 1990 در کمیتهEPRI مطرح گردید.

تعریف  FACTSازدیدگاه IEEEعبارتست از: سیستم های انتقال نیروی جریان متناوب(AC)، با ترکیب کنترل کننده های مبتنی بر الکترونیک قدرت وکنترل کننده های استاتیکی دیگر برای افزایش قابلیت کنترل و افزایش قابلیت انتقال توان.

برخی از ادوات FACTS در ساختار مداری خود از کلیدهای تریستوری معمولی در کناراجزاء سادۀ مداری نظیر سلف،خازن و ترانسفورماتور استفاده می نمایند،که در مقایسه با ادوات متعارف سیستم های انتقال، دارای پاسخ سریعتر و سیستم کنترل کاملتری می باشند که این دسته ادوات به ادوات FACTS  کنترل شده با تریستور معروفند.

برخی دیگر از ادوات FACTS در ساختار مداری خود از مبدل های منبع ولتاژ(VSC) یا منبع ولتاژ سنکرون(SVS) برای تحقق بخشیدن به ایجاد یک منبع ولتاژ با قابلیت کنترل سریع استفاده می نمایند.این دسته ادوات به ادوات  FACTSبر پایه مبدل منبع ولتاژ معروفند.معمولاً این وسایل، مشخصه ای بهتر و یکنواخت تر برای کنترل پارامترهای انتقال ایجاد می کنند.هم چنین این ادوات دارای این قابلیت هستند که صرف نظر از توان اکتیو مبادله شده با سیستم قدرت، جبران سازی توان راکتیو و قابل کنترلی را فراهم کنند از این رو ادواتی توانا، جهت کنترل شارش توان اکتیو و مقابله با اغتشاشات دینامیکی در سیستم قدرت می باشند.

مبدل منبع ولتاژ مشابه یک ماشین سنکرون ایده آل، ولتاژهای سینوسی سه فاز متعادل با اندازه و زاویۀ فاز قابل کنترل در فرکانس پایه سیستم قدرت تولید می نماید.این مبدل، یک منبع ولتاژ متناوب است که ورودی های کنترلی ثابتی دارد و امپدانس آن صفر است.بنابراین مدار تشدید به وجود نمی آید.

مبدل منبع ولتاژ VSC در واقع متناظر با ماشین سنکرون ایده آل است با این تفاوت که دارای اینرسی نیست،پاسخ آن بسیار سریعتر است و می تواند توان راکتیو تولید یا مصرف نموده و با سیستم تبادل اکتیو نیز داشته باشد. البته برای تبادل توان اکتیو باید منبع انرژی مناسبی که بتواند این توان را برای سیستم تولید یا از آن جذب کند در ارتباط باشد.در شکل(2-1) این منبع تغذیۀ می تواند DC باشد و در عمل میتواند یک باطری نیز باشد

2-1-1 مفهوم جبران سازی خازنی به صورت سری……………………………………………………………….11

2-1-2 خازن سری با کنترل دریچه (GCSC)………………………………………ا……………………………13

2-1-3 خازن سری سوئیچ شده با تریستور(TSSC)………………………………..ا…………………………….15

2-1-4 خازن سری کنترل شده با تریستور(TCSC)………………………………..ا……………………………15

2-1-4-1 ساختار کنترلی TCSC ……………………………………..ا……………………………………….16

2-1-4-2 ساختار کنترل PI، TCSC ………………………………..ا………………………………………..17

2-1-5 جبران سازاستاتیکی سنکرون سری (SSSC)………………………………ا……………………………17

2-1-5-1 مشخصه توان انتقال یافته در برابر زاویه انتقال ………………………………………………………..18

2-1-5-2 ساختار کنترلی SSSC ………………………………..ا……………………………………………20

SVC

SVC

فصل سوّم : جبران کننده های استاتیکی موازی

3-1 مفهوم جبران سازی موازی……………………………………………………………………………………21

3-2 جبران سازاستاتیکی توان راکتیو (SVC)………………………….ا………………………………………….24

3-2-1 راکتور کنترل شده با تریستور TCR………………………….ا……………………………………………24

3-2-2 خازن سوئیچ شده با تریستور TSC………………………….ا……………………………………………..27

3-2-3 ساختار کنترلرPI، SVC…………………………ا…………………………………………………………31

3-3 جبران ساز استاتیکی(STATCOM)…………………..ا……………………………………………………….32

  شکل(3-18) ساختار یک STATCOM را که به صورت موازی به شبکۀ (باس AC) متصل می شود نشان داده شده است؛که ولتاژخط انتقال را در محل اتصال به وسیلۀ جبران موازی کنترل می کند. باتوجه به شکل(3-18)،STATCOM یکی ازادوات FACTS می باشدکه بر پایه مبدل منبع ولتاژمی باشد.با توجه به شکل(3-18)اگر مبدل منبع ولتاژ فقط برای جبران سازی توان راکتیو بکار رود، منبع انرژی DC می تواند با یک خازن DC کوچک جایگزین شود.دراین صورت توان تبادلی بین سیستم ac وdc فقط توان راکتیو می باشد. در این حالت، مبدل خازن را شارژ کرده و در سطح ولتاژ مورد نیاز نگه می دارد.

مبدل از سیستمAC مقداری توان اکتیو جذب و مصرف می کند تا بتواند تلفات داخلی را تأمین کرده و ولتاژ خازن را در سطح ولتاژ مورد نظر نگه دارد. این کار با تأخیر کم زاویۀ فاز ولتاژ خروجی مبدل(V) نسبت به ولتاژ  سیستم AC ( ) انجام می شود.

اگر ولتاژ تولیدی STATCOM از ولتاژسیستم کمترباشد،STATCOM به عنوان یک بار سلفی عمل کرده و توان راکتیو از سیستم جذب می کند.اگر STATCOM بخواهد به عنوان خازن موازی عمل کرد، و توان راکتیو به تزریق کند ولتاژ آن باید بیشتر از ولتاژ سیستم باشد.بنابراین جریان STATCOM هم می تواند سلفی باشد و هم خازنی و عملکردی کاملاً مشابه با کندانسور سنکرون دارد با این تفاوت که بسیار سریعتر از کندانسور سنکرون عمل می کند.

3-4 مقایسه SVC و STATCOM………………………ا………………………………………………………..34

3-4-1 مشخصه V-I………………………………………ا……………………………………………………….34

3-4-2 قابلیت تبادل توان حقیقی(P )…………………………….ا…………………………………………………35

3-4-3 تلفات……………………………………………………………………………………………………..36

3-4-4 ابعاد فیزیکی………………………………………………………………………………………………36

شمای کنترل کننده upfc

شمای کنترل کننده upfc

فصل چهارم : تنظیم کننده های استاتیکی ولتاژ و زاویه فاز

4-1 مقدمه…………………………………………………………………………………………………………….37

     رابطه   نشان می دهد که توان اکتیو انتقال یافته تابعی از امپدانس خط انتقال، مقدار ولتاژ در طرف های تولید و مصرف کننده و زاویه فاز بین این ولتاژها می باشد. در فصل های گذشته برای کنترل توان انتقال یافته به جبران سازهای سری و موازی که به ترتیب سبب جبران امپدانس سری خط و کنترل ولتاژ انتقالی خط می شدند پرداخته شد.

در فصل دوم برای کنترل توان انتقال یافته از جبران سازی راکتیو سری استفاده شد که می تواند عامل بسیار مهمی در کنترل شارش توان در خط شود. در حالی که جبران سازی سری عموماً برای کنترل شارش توان بسیار مؤثراست،کاربرد آن در برخی مشکلات انتقال می تواند غیر عملی، و موجب پیچیدگی غیر ضروری و یا از نظر اقتصادی غیر کارآمد باشد. این مشکلات با زاویه انتقال مرتبط هستند. مشکلات دیگر شامل کنترل شارش توان های اکتیو و راکتیو در حلقه های یک شبکه درهم پیچیده است.

در فصل سوم برای کنترل توان انتقال یافته از جبران سازاستاتیکی موازی استفاده شد که بر کنترل ولتاژ انتقال تمرکز دارد.جبران سازی راکتیو موازی کنترل شده در سیستم های بزرگ انتقال، برای حفظ سطح ولتاژ معین برای بارها،در انتهای سیستم فوق توزیع یا توزیع، اغلب موضوعیت ندارد. مثلاً اتصال یک خط انتقال با ولتاژ زیاد به یک خط با ولتاژ پایین تر، به منظور افزایش انتقال توان ، معمولاً به وسیله یک تپ چنجر تحت بار انجام می شود تا سیستم دارای ولتاژ کم تر را از تغییرات زیاد ولتاژ در حفظ با ولتاژ زیاد، که در اثر تغییرات بار فصلی یا روزانه به وجود می آید، جدا کند.

تنظیم کننده های مکانیکی زاویه فاز(PAR ها) یا ترانسفورماتورهای جابجا کننده فاز(PSTها)، که از تپ چنجرهای تحت بار و تزریق ولتاژ با 90 درجه اختلاف فاز، استفاده می کنند، در دهه 1930، برای حل مشکلات شارش توان و افزایش بهره برداری خطوط انتقال، ارائه شدند.در حالی که تپ چنجرهای تحت بار با تزریق ولتاژ هم فاز،توان راکتیو را از طریق تنظیم مقدار ولتاژ کنترل می کنند،آنها که ولتاژ با 90 درجه اختلاف فاز را تزریق می کنند توان اکتیو را از طریق تنظیم فاز کنترل می کنند. استفاده ترکیبی از این دو،کنترل هر دو سیلان توان راکتیو و اکتیو را ممکن می سازد.در نتیجه ،PARها از گذشته برای  تغییر جهت شارش جریان و کاهش شارش های حلقوی در سیستم های به هم پیوسته به کار می رفته اند،و به این ترتیب بارگیری خطوط انتقال به هم پیوسته را بهبود بخشیده و متعادل می کرده- اند.

در این فصل به روش های اصلی تنظیم ولتاژ و زاویه فازخواهیم پرداخت تا زمینۀ لازم برای بررسی رویکردهای مبتنی بر الکترونیک قدرت فراهم شود.تأثیر کنترل زاویه فاز بر فاکتورهای اساسی تعیین کننده حداکثر توان انتقال نیز مورد بررسی قرار خواهد گرفت.

4-2 مفهوم تنظیم ولتاژ و زاویۀ فاز…………………………………………………………………………..38

4-3 کنترل شارش توان توسط تنظیم کننده های زاویه فاز……………………………………………………….39

 

فصل پنجم: جبران کننده های ترکیبی

5-1 مقدمه …………………………………………………………………………………………………..43

         در سه فصل گذشته، کنترل کننده هایی که به صورت منفرد بر روی یکی از سه پارامتر عملیاتی خط انتقال عمل می کنند و توان انقال یافته را تعیین می کنند(ولتاژ، امپدانس زاویه فاز) مورد بحث قرار گرفتند. نشان داده شده که دو رویکرد فنی کاملاً متفاوت برای تحقق این کنترل کننده ها وجود دارد، و هر دو منجر به گروه وسیعی از کنترل کننده ها می شود که قادر به هدف گیری مسائل جبران سازی سیستم انتقال و کنترل هستند.

گروه اول از امپدانس های راکتیو و ترانسفورماتورهای تغییردهنده تپ به همراه کلیدهای تریستوری به عنوان اجزاء کنترل شده استفاده می کند. این گروه شامل جبران ساز استاتیکی توان راکتیو(SVC)، خازن سری کنترل شده با تریستور(TCSC) و تنظیم کننده های ولتاژ و زاویه فاز کنترل شده با تریستور (TCPAR , TCVR) می باشد که از نظر پیکر بندی مدار مشابه خازن های سوئیچ شونده با دیژنکتور، رآکتورها و ترانسفورماتورهای دارای تپ چنجر مکانیکی است،اما زمان پاسخ بسیار سریع ترداشته و با کنترل های پیچیده تری عمل می کند.

گروه دوم از کنورتورهای سوئیچ شونده منبع ولتاژی برای تحقق بخشیدن به منبع ولتاژهای سنکرون استاتیک با قابلیت کنترل سریع استفاده می کند.این گروه، شامل جبران ساز سنکرون استاتیکی (STATCOM)، جبران ساز سری سنکرون استاتیکی(SSSC) و تنظیم کننده سنکرون استاتیکی ولتاژ و زاویه، همانند آنها که معرف ماشین های سنکرون ایده آل هستند، دارای زمان پاسخ تقریباً آنی بوده و دارای مشخصات کنترلی مستقل از ولتاژ سیستم(در عملکرد موازی) و مستقل از جریان (در عملکرد سری) هستند.

در این فصل به جبران سازهای ترکیبی خواهیم پرداخت که عملکرد آنها بر مبنای جبران سازی همزمان سری، موازی و تغییر فاز می باشد که بر روی هر سه پارامتر انتقال تأثیر گذار هستند.دو  نوع مهم این جبران سازها UPFC و IPFC  می باشند.

5-2 کنترل کننده یکپارچه شارش توان (UPFC)…………………………ا……………………………………….43

5-2-1 اصول مبدل منبع ولتاژ و روش PWM…………………………..ا……………………………………….45

5-2-2 توصیف و عملکرد UPFC………………………………ا……………………………………………..47

5-2-3 مد های کاری UPFC………………………………ا…………………………………………………..49

5-2-5 کنترل UPFC……………………………………ا……………………………………………………..53

5-2-5-1 شمای کنترل سری…………………………………………………………………………………….53

5-2-5-2 شمای کنترل موازی…………………………………………………………………………………..55

5-2-6 مقایسه بین UPFC با جبران سازهای سری ………………………………………………………………55

5-2-7 مقایسه بین UPFC با تنظیم کننده زاویه فاز……………………………………………………………….57

5-3 کنترل کننده میان خط شارش توان(IPFC)…………………………….ا……………………………………60

5-3-1 اصول اساسی عملکرد IPFC…………………………………..ا………………………………………61

مبدل منبع ولتاژ سه فاز

مبدل منبع ولتاژ سه فاز

فصل ششم : انواع مدل های ادوات FACTS در کنترل شارش توان

 

6-1 انواع مدلهای UPFC………………………………………ا………………………………………………….64

6-1-1 مدل کلی UPFC…………………………………….ا……………………………………………………..64

6-1-2 مدل  UPFC براساس یک منبع ولتاژ و یک منبع جریان………………………………………………………65

6-1-3 مدل مجزای UPFC……………………………………ا…………………………………………………..66

6-1-4 مدل هیبریدی UPFC…………………………………..ا……………………………………………………67

6-1-5 مدل منبع ولتاژ UPFC…………………………………..ا………………………………………………….68

6-1-6 مدل ترانسفورماتور ایده ال UPFC……………………………..ا……………………………………………70

6-2 مدلSSSC بر اساس جریان……………………………………………………………………………………..71

6-3مدل تزریق توانTCSC…………………………………..ا…………………………………………………….71

منابع و مآخذ…………………………………………………………………………………………………………..73

 

فهرست شکل ها

شکل1-1: نمونه مداری بانک خازنی سری………………………………………………………………………6

شکل1-2: نمونه مداری ترکیب بانک خازنی و راکتوری موازی…………………………………………………7

شکل1-3 : ترانسفورماتور تغییر دهنده فاز با کلیدهای مکانیکی…………………………………………………..7

شکل2-1: منبع ولتاژ سنکرون ایده ال……………………………………………………………………………10

شکل2-2(الف): سیستم قدرت دوماشینه با جبران سازی خازنی…………………………………………………..12

شکل2-2(ب): دیاگرام فازوری مربوطه جبران سازی خازنی……………………………………………………12

شکل2-2(ج): نمودارتوان اکتیو و راکتیو بر حسب زاویه ……………………………………………………….12

شکل2-3(الف): شکل ابتدایی خازن سری کنترل شده با GTO……………………ا……………………………13

شکل2-3 (ب) :اصول زاویه تأخیر قطع………………………………………………………………………..13

شکل2-3 (ج): شکل موج ولتاژ قابل حصول برای جبران سازی………………………………………………..13

شکل2-4 :مؤلفه اصلی ولتاژ خازن سری در برابر زاویه تأخیر قطع……………………………………………14

شکل2-5 : مشخصه V-I ،GCSC در وضعیت کنترل راکتانس………………………………………………..14

شکل2-6 : طرح ابتدایی خازن سری سوئیچ شده با تریستور……………………………………………………..15

شکل2-7 : طرح ابتدایی خازن سری کنترل شده با تریستور……………………………………………………..15

شکل2-8: مشخصه امپدانس TCSC برحسب زاویه تأخیر……………………………………………………….16

شکل2-9: ساختار کنترلی TCSC……………………………ا……………………………………………….16

شکل2-10: ساختار کنترل PI، TCSC……………………..ا………………………………………………..17

شکل2-11: سیستم دو ماشینه با یک خط جبران سازی شده با خازن سری و دیاگرام فازوری……………………17

شکل2-12: سیستم دو ماشینه با منبع ولتاژ سری………………………………………………………………..18

شکل2-13: توان انتقال یافته بر حسب SSSC بر حسب ولتاژ جبران سازی سری……………………………..19

شکل2-14: توان انتقال یافته بر حسب خازن سری بر حسب درجه جبران سازی سری…………………………..19

شکل2-15: ساختار کنترلی SSSC……………………………..ا…………………………………………….20

شکل3-1 :یک مدل ساده انتقال دو ماشینه جبران نشده………………………………………………………….21

شکل3-2: منحنی توان های انتقالی و راکتیو بر حسب………………………………………………………….22

شکل3-3: سیستم دو ماشینه با یک جبران سازتوان راکتیو ایده آل موازی………………………………………22

شکل3-4: دیاگرام فازوری سیستم دو ماشینه با یک جبران سازتوان راکتیو ایده آل موازی……………………..23

شکل3-5: منحنی های توان انتقالی و راکتیو بر حسب زاویهدر حالت جبران سازی موازی ایده آل……………..23

شکل3-6: راکتور کنترل شده با تریستور…………………………………………………………………….26

شکل3-7: نمودار بر حسب زاویۀ هدایت در TCR ………………..ا………………………………………26

شکل3-8: مشخصه ولتاژ- جریان TCR………………………….ا………………………………………..27

شکل3-9: خازن سوئیچ شده با تریستور…………………………..ا………………………………………….27

شکل3-10: ارتباط بین جریان و تعداد خازن های TSC………………………ا…………………………….28

شکل3-11: منحنی V-I یک TSC……………………………….ا…………………………………………28

شکل3-12: طرح ابتدایی یک SVC…………………………….ا…………………………………………29

شکل3-13: طرح ابتدایی یک SVC…………………………….ا…………………………………………29

شکل3-14: مشخصه V-I یک SVC واقعی…………………………………………………………………30

شکل3-15: مشخصه SVC در محدوده کنترلی………………………………………………………………30

شکل3-16 :محدوده کنترل SVC به همراه مجموعه خازنی قابل کلیدزنی…………………………………….31

شکل3-17: ساختار کنترلر PI،  SVC……………………..ا……………………………………………..31

شکل3-18: ساختار یک STATCOM………………….ا…………………………………………………32

شکل3-19: مشخصه V-I ، STATCOM………….ا……………………………………………………..33

شکل3-20: مبدل چند سطحیSTATCOM……………….ا……………………………………………….33

شکل3-21: شکل موج ولتاژخروجی یک مبدل سه سطحی پشت سرهم……………………………………….33

شکل3-22: شکل STATCOM، 6 پالسه………………………………………………………………….34

شکل3-23(الف): مشخصه های V-I یک SVC………………………..ا…………………………………..35

شکل3-23(ب): مشخصه های V-I یک STATCOM……………ا…………………………………………35

شکل4-1: مفهوم و اجرای ابتدایی یک تنظیم کننده ولتاژ………………………………………………………38

شکل4-2: مفهوم و اجرای ابتدایی یکتنظیم کننده زاویه فاز…………………………………………………….39

شکل4-3(الف): سیستم قدرت دو ماشینه با یک تنظیم کننده زاویه فاز………………………………………….41

شکل4-3(ب): دیاگرام فازوری مربوطه………………………………………………………………………41

شکل4-3(ج): توان انتقالی در برابر مشخصه های زاویه……………………………………………………….41

شکل4-4: دیاگرام فازوری مشخصه تقویت کننده 90 درجه…………………………………………………..42

شکل5-1: ساختار یک UPFC………………………………ا………………………………………………44

شکل5-2: مبدل منبع ولتاژ سه فاز…………………………………………………………………………….45

شکل5-3(الف): یک ساق فاز مبدل PWM………………………ا……………………………………………46

شکل5-3(ب): شکل موج PWM………………………..ا……………………………………………………46

شکل5-4: دیاگرام های فازی UPFC…………………….ا………………………………………………….48

شکل5-5: سیستم دو ماشینه……………………………………………………………………………………49

شکل5-6: رابطه بین توان های انتقالی و راکتیو در سیستم جبران نشده…………………………………………50

شکل5-7: سیستم دوماشینه با یکUPFC…………………………ا………………………………………….51

شکل5-8: رابطه بین P و Q برای یک سیستم دو ماشینه با یک UPFC……………..ا……………………….52

شکل5-9: دیاگرام فازوری……………………………………………………………………………………54

شکل5-10: شمای کنترل سریUPFC………………………….ا……………………………………………54

شکل5-11: شمای کنترل موازیUPFC………………………..ا……………………………………………55

شکل5-12: خط انتقال با یک خازن جبران ساز سری…………………………………………………………..56

شکل5-13: مقایسه رابطه بین P و Q یک سیستم دو ماشینه با یک UPFC و جبران سازهای سری……………57

شکل5-14: خط انتقال با یک تنظیم کننده زاویه فاز……………………………………………………………..58

شکل5-15: مقایسه رابطه بین P و Q یک سیستم دو ماشینه با یک UPFC و تنظیم کننده زاویه فاز…………….59

شکل5-16: ساختار IPFC…………………..ا……………………………………………………………….60

شکل5-17(الف):طرح ابتداییIPFC با دومبدل………………………………………………………………..61

شکل5-17(ب):دیاگرام مبدل 1………………………………………………………………………………..61

شکل5-18: تغییرات توان انتقالی و راکتیو دریافت کننده به عنوان تابعی از ولتاژجبران سازی تزریق شده در خط …63

شکل6-1:مدل اینورتر سری……………………………………………………………………………………..64

شکل6-2: مدل اینورتر موازی…………………………………………………………………………………..65

شکل6-3: مدل کلی UPFC…………………..ا……………………………………………………………….65

شکل6-4: سیستم دو ماشینه………………………………………………………………………………………65

شکل6-5: سیستم دو ماشینه به همراه UPFC…………………ا………………………………………………..65

شکل6-6: مدل  UPFCبراساس یک منبع ولتاژ و یک منبع جریان……………………………………………..66

شکل6-7: دیاگرام ولتاژها……………………………………………………………………………………..66

شکل6-8: مدل مجزای UPFC………………………ا………………………………………………………67

شکل6-9: شمای یک UPFC……………………….ا………………………………………………………..67

شکل6-10: مدل هیبریدی UPFC……………………..ا……………………………………………………..68

شکل6-11: مدل منبع ولتاژ UPFC…………………..ا……………………………………………………..69

شکل6-12: دیاگرام ولتاژهای مدل منبع ولتاژ UPFC……………….ا………………………………………..69

شکل6-13: مدل ترانسفورماتور ایده ال UPFC…………………..ا…………………………………………..70

شکل6-14: مدلSSSC بر اساس جریان……………………………………………………………………….71

شکل6-15: مدل تزریق توان TCSC………………………….ا………………………………………………72

 منبع ولتاژ سنکرون ایده آل

منبع ولتاژ سنکرون ایده آل

Abstract

Power system of today are large and complex, and their control is very difficult.Hence, power flow analysis and its control is of great important in planning and designing of power system.Power flow through an alternating current transmissionline is a function of the line impedance, the magnitudes of thesending-end andreceiving-end voltages,and the phase anglebetween these voltages. The power transfer capability of long transmission lines is usually limited by thermal capability, dielectric strength, voltage drop andstability issues.

The development of effective ways to use transmission systems at their maximum thermal and dielectric capability has caught much research attention in recent years.Economic factors, such as high cost of long lines and revenue from the delivery of additional power, give incentives to explore all economically and technically feasible means of raising the stability limit.on the other hand, fast progression in make of power electronics switches of high power has great influence on controllability of the power industry. One direct outcome of its influence is the development of Flexible AC Transmission Systems (FACTS), which improves stability to increase usable power transmission capacity to its thermal limit.

Flexible AC Transmission Systems (FACTS) use power electronic switches to enhance controllability and capability of electrical power system.FACTS devices are able of opportunely modify voltage,phase angle and/or impedance and then the power flows at particular points in power systems.This FACTS devices includes stati shaunt compensators, static series compensators ,combined compensators and phase angle and static voltage regulators.

In this seminar will analysisthis devices influences on power flow control in transmission system.

Key words: Power flow control, FACTS devices

 


مقطع : کارشناسی ارشد

تعداد صفحات فایل : 93

دانلود بخشی از پایان نامه کنترل شارش توان با استفاده از ادوات FACTS

بلا فاصله (اتوماتیک) بعد از پرداخت وجه فایل به ایمیلی که در مرحله بعد وارد می کنید ارسال می شود


خرید فایل پی دی اف یا اسکن شده


 

خرید فایل پی دی اف یا اسکن شده به همراه فایل ورد اصلی