سیستم های قدرت الکترونیکی
سال:1391 | دوره:1 | شماره:1 |تعداد مقالات:8

در سیستم های تجدید ساختار یافته برق، اپراتور مستقل سیستم (ISO) از ابزارهای زیادی جهت مینیم سازی قیمت برای توزیع توان به مصرف کنندگان در وضعیتی پایدار و قابل اطمینان استفاده می کند. برای مینیمم سازی قیمت ها، ISO از به مدار آوردن امنیت-مقید نیروگاه ها (SCUC) استفاده می کند و رزروهای سیستم را برای ارضای قابلیت اطمینان سیستم، برنامه ریزی می کند. از نقطه نظر پایداری، ISO پخش بار بهینه (OPF) را برای ایمن سازی حاشیه ولتاژ شین ها و کاهش تلفات، پیاده سازی می کند. در این مقاله، الگوریتمی برای در نظر گرفتن برنامه ریزی بهینه تولید، همراه با قیود انتقال پیشنهاد شده است و یک مطالعه موردی برای تایید الگوریتم پیشنهاد شده، پیاده سازی شده است.

سیستم های قدرت در معرض پیشامدهای متعددی قرار دارند. این پیشامدها می ‎‎توانند اثرات مختلفی را بر روی شبکه بگذارند. بنابراین لازم است که این پیشامدها مورد مطالعه قرار گیرند. این مقاله یک دیدگاه جدید به منظور مکان یابی بهینه کنترل کننده یکپارچه توان (UPFC) و جابجاگر فاز (PST) با در نظر گرفتن پیشامد مرتبه اول با خروج خط ارائه می کند. تابع هدف حداقل کردن میانگین بارپذیری روی خطوط پربار انتخاب شده است. مساله بهینه سازی در قالب برنامه ریزی غیرخطی (NLP) با استفاده از نرم افزار های MATLAB و GAMS روی شبکه استاندارد 30 شینه IEEE انجام شده است. در این دیدگاه رتبه بندی پیشامدها و همچنین مقایسه بین ادوات UPFC و PST صورت گرفته است. نتایج شبیه سازی تاثیر دیدگاه پیشنهاد شده بر روی افزایش امنیت سیستم و کاهش میانگین بارپذیری تحت پیشامد مرتبه اول با خروج خط را نشان خواهد داد.

استفاده و بکارگیری از شبکه های هوشمند اثر بخشی مطلوبی را در شبکه های توزیع به همراه خواهد داشت. استفاده صحیح از این دانش می تواند از جهات مختلف برای اداره برق و مشترکین سودمند باشد. در سیستم های قدرت سنتی، سیستم توزیع به عنوان واسط بین شبکه انتقال و توزیع می باشد و به عنوان یک بخش پسیو تلقی می شود. با استفاده از شبکه های هوشمند و بکارگیری از زیر شبکه ها نظیر توربین های بادی، پیل سوختی، CHP ها و ... به سیستم توزیع این بخش از سیستم قدرت به یک عنصر اکتیو تبدیل شده است و این خود باعث می شود که بسیاری از مسایل سیستم های قدرت نظیر پخش بار، پایداری، قابلیت اطمینان، امینیت و اتصال کوتاه و ... تحت تاثیر این شبکه قرار گیرد. با این شرایط استفاده از ریز شبکه ها قطعا بر سیستم های کنترل، مراکز کنترل توان و بهره برداری شبکه های توزیع تاثیر خواهد گذاشت. از طرف دیگر تعیین زمان و میزان تولید منابع تامین انرژی و همچنین کنترل زمانی استفاده از تجهیزات خانگی به منظور اعمال برنامه های مدیریت بار و انرژی در راستای کاهش هزینه های برق مصرفی مشترکین و رضایت آنها جهت همکاری با طرح شبکه های هوشمند بررسی و طراحی دقیقی برای این شبکه مورد نیاز خواهد بود. در این مقاله سعی شده است از جنبه های مختلف مانند کیفیت توان، بهره برداری اقتصادی، حفاظت کنترل و ... این دسته از شبکه ها مورد ارزیابی قرار گیرند.

سیاست تجدید ساختار، موجب بروز تغییراتی در برخی مسائل مرتبط با قابلیت اطمینان و قیمت برق در سیستم های قدرت شده است. این مقاله به ارزیابی قابلیت اطمینان تولید و برآورد قیمت انرژی الکتریکی در بازار برق اشتراکی با استفاده از شبکه های عصبی می پردازد. در ارزیابی قابلیت اطمینان تولید، صرفا تعامل بین مجموعه تولید و بار الکتریکی مد نظر است. لذا با استفاده از اصول حاکم بر بازار اشتراکی و در نظر گرفتن انعطاف پذیری نیروگاه ها، قابلیت اطمینان تولید و قیمت فروش انرژی الکتریکی در بازار، با استفاده از شبیه سازی مونت کارلو تعیین می شوند. سپس به منظور ایجاد ساختاری واحد جهت تعیین شاخص های فوق، از یک شبکه عصبی پرسپترون چند لایه استفاده می گردد. در نهایت، روش مذکور بر روی شبکه آزمون IEEE-RTS آزمایش شده و مقادیر شاخص قابلیت اطمینان و قیمت فروش، به ازای مقادیر مختلف تمرکز بازار و کشش قیمت تقاضا، تعیین می شوند.

در سیستم های تجدید ساختار شده، قیمت های محلی در زمان های پیک بار و در مواقع اضطراری که خطایی در سیستم رخ داده است شدیدا افزایش می یابد. یکی از ابزارهایی که می تواند به بهره بردار مستقل سیستم در کنترل قیمت های محلی کمک کند استفاده از برنامه های مدیریت انرژی، به ویژه برنامه پاسخ باراضطراری می باشد. در این مقاله اجرای بهینه برنامه پاسخ بار اضطراری برای کنترل قیمت های محلی مد نظر می باشد. به این صورت که از الگوریتم بهینه سازی رقابت استعماری برای بهینه کردن مبالغ پیشنهادی به مصرف کننده های متصل به شین های مختلف و برای هر یک از ساعات پیک و اضطراری استفاده شده است که منجر به حداقل شدن هزینه کل سیستم و در نتیجه ماکزیمم شدن منفعت همگانی ناشی از اجرای برنامه پاسخ بار اضطراری می شود. برای تست روش پیشنهادی از منحنی بار منطقه ای در نیویورک و شبکه 14 شینه IEEE استفاده شده است که نتایج حاصل، با حالت بدون اجرای برنامه های مدیریت انرژی و حالتی که مبلغ پیشنهادی به همه مصرف کننده ها یکسان است، مقایسه می گردد.

برای بهبود کیفیت توان شبکه های توزیع، روش های زیادی استفاده می شود که کارآمدترین و موثرترین آنها استفاده از ادوات Custom Power می باشد. این ادوات بر اساس اصول کار مبدل منبع ولتاژ VSC طراحی شده اند و هر یک از تجهیزات آن برای جبران بعضی از پدیده های کیفیت توان مناسب است. جبرانساز استاتیکی توزیع یا D-STATCOM یکی از تجهیزات Custom Power می باشد که با تزریق جریان، توان راکتیو شین را کنترل می کند و باعث تثبیت ولتاژ شین در محل نصب می شود. در این مقاله، عملکرد D-STATCOM در اصلاح کمبود و بیشبود ولتاژ در شبکه توزیع بر اساس مدولاسیون پهنای پالس سینوسی  (SPWM)و مدولاسیون پهنای پالس بردار فضایی  (SVPWM)با استفاده از نرم افزار PSCAD/EMTDC شبیه سازی می شود و برای تولید سیگنال های کلیدزنی مبدل منبع ولتاژ این تجهیز از هر یک از این مدولاسیون ها استفاده می شود و عملکرد D-STATCOM در صورت بکارگیری هر یک از این مدولاسیون ها با هم مقایسه خواهد شد. D-STATCOM مبتنی بر مدولاسیون پهنای پالس بردار فضایی بطور موثرتری کمبود ولتاژ و بیشبود ولتاژ را بازیابی می کند و همچنین باعث ایجاد اعوجاج هارمونیکی کمتری می شود.

در این مقاله برای افزایش پایداری سیستم قدرت تک ماشینه و دوماشینه از کنترل کننده های همزمان پایدارساز سیستم قدرت (PSS) و خازن سری کنترل شونده با تریستور (TCSC) استفاده شده است. سپس از الگوریتم بهینه سازی اجتماع ذرات (PSO) برای بهینه کردن پارامترهای کنترل کننده های همزمان PSS و TCSC استفاده شده است. ناپایداری دینامیکی به دلیل بر هم خوردن تعادل بین توان مکانیکی ورودی و توان الکتریکی خروجی و کمبود گشتاور میراکننده حاصل می شود. یکی از اقدامات موثر به منظور رفع این مشکل نصب PSS در ژنراتورها جهت میراکردن نوسانات الکترومکانیکی در اثر بروز اغتشاشات ناگهانی بار می باشد. بکارگیری TCSC موثرترین روش جبرانسازی راکتیو خطوط انتقال بلند و افزایش پایداری گذرا است و ابزار سودمندی جهت کنترل توان انتقال یافته از این خطوط محسوب می شود. PSS و TCSC می توانند برای پایداری بیشتر با یکدیگر ترکیب شوند، در نتیجه هماهنگی بین آن ها بسیار مهم است. نتایج شبیه سازی شده در این مقاله نشان دهنده عملکرد مطلوب کنترل کننده های همزمان PSS و TCSC پس از وقوع اغتشاش در سیستم قدرت می باشد.

بهینه سازی چندهدفه به صورت هم زمان همواره یکی از بحث های مهم در علوم مهندسی بوده است، به همین منظور تاکنون روش های زیادی معرفی و به کار گرفته شده است. در گذشته برای بهینه سازی از روش هایی استفاده می شد که ذاتا تک هدفه بودند وتوابع هدف می بایست به کمک ترفندهایی به الگوریتم تک هدفه تزریق می شدند که پاسخی چندهدفه داشته باشند. اما امروزه روش هایی مورد استفاده قرار می گیرد که ذاتا چندهدفه می باشند که الگوریتم ژنتیک با دسته بندی نامغلوب موسوم به NSGA-II از جمله قدرتمندترین این روش ها به شمار می رود. همچنین در این مقاله به معرفی ساختار و ویژگی های ریزشبکه ها پرداخته شده است. ریزشبکه ها، شبکه هایی با ساختار هوشمند هستند که ممکن است به صورت متصل به شبکه و یا جزیره ای مورد استفاده قرار گیرند. به همین منظور در این مقاله ضمن معرفی مبانی الگوریتم مورد نظر، ویژگی های الگوریتم NSGA-II مورد بحث قرار می گیرد و سپس با معرفی یک ریزشبکه 14 شینه به عنوان شبکه تست، الگوریتم مورد نظر برای دو تابع هدف هزینه و آلودگی آزمایش قرار می گیرد و ضمن مقایسه الگوریتم NSGA-II با روش کلاسیک، منحنی پارتوی مورد نظر به دست می آید تا قدرت الگوریتم مورد نظر مشخص شود.