%37تخفیف

دانلود پروژه:تعیین مکان و تنظیمات بهینه ادوات FACTS با در نظر گرفتن قیود پیش‌بینی پذیری

تعداد 134 صفحه فایل word قابل ویرایش

Site: www.filenaab.ir
فایل ناب

دانشکده مهندسی برق و کامپیوتر

گروه قدرت

رساله برای دریافت درجه دکتری در رشته مهندسی برق گرایش قدرت

عنوان

تعیین مکان و تنظیمات بهینه ادوات FACTS با در نظر گرفتن قیود پیش‌بینی پذیری

کلیدواژه: ادوات FACTS، الگوریتم بهینه‌سازی NSGA_II، پیش‌بینی پذیری، قابلیت اطمینان، مکان و تنظیم بهینه

چکیده: انرژی‌های سبز به‌خصوص انرژی باد به خاطر مزایای گسترده آن اخیراً مورد توجه بسیار زیادی قرار گرفته است. همراه با مزایای غیر قابل انکار نیروگاه‌های بادی در شبکه‌های قدرت، این نیروگاه‌ها معایبی نیز دارند. از مهم‌ترین اثرات ناخواسته این نیروگاه‌ها در شبکه‌های الکتریکی می‌توان به ایجاد نوسانات در متغیرهای حالت سیستم قدرت اشاره کرد که به ماهیت نوسانی، تغییر‌پذیر و تا اندازه‌ای غیر قابل پیش‌بینی محرک اولیه آن (باد) برمی‌گردد. نیروگاه‌های بادی به همراه سایر منابع ایجاد‌کننده عدم قطعیت در شبکه‌های قدرت همانند خرابی‌های محتمل در اجزای شبکه یا تغییرات بار، حالت سیستم‌های قدرت را در وضعیت نوسانی قرار می‌دهند.

از طرف دیگر ادوات FACTS به عنوان تکنولوژی‌های جدید در سیستم‌های قدرت کاربرد روزافزونی پیدا کرده‌اند. کاربرد و مزایای گسترده ادوات FACTS در سیستم‌های قدرت موضوع تحقیق محققین بسیاری در سال‌های اخیر بوده است.

این رساله به بررسی اثرات ادوات FACTS در نوسانات وضعیت شبکه که در اثر منابع ایجاد‌کننده عدم قطعیت به‌وجود می‌آیند، می‌پردازد. در این راستا معیارهای مناسبی که بیان‌کننده نوسانات و تغییرات کمیت‌های سیستم قدرت می‌باشد، تعریف شده و اثرات ادوات FACTS بر روی این معیارها به صورت کمی بررسی می‌شود. علاوه بر آن با استفاده از ادوات FACTS سعی در کاهش نوسانات وضعیت کل شبکه می‌شود که این موضوع تحت عنوان افزایش “پیش‌بینی پذیری” حالت شبکه نام‌گذاری شده است. از آنجایی‌که افزایش پیش‌بینی پذیری وضعیت شبکه بدون در نظر گرفتن سایر مسایل و محدودیت‌های بهره‌برداری، منطقی و از نظر عملی توجیه‌پذیر نمی‌باشد، مواردی همانند قابلیت بارگذاری خطوط انتقال، قابلیت اطمینان سیستم، تلفات و تمامی محدودیت‌های بهره‌برداری نیز در مطالعات باید مد نظر قرار بگیرد. در این رساله ضمن افزایش پیش‌بینی پذیری وضعیت شبکه توسط الگوریتم‌های بهینه‌سازی تکاملی، رابطه معیارهای پیش‌بینی پذیری با قابلیت اطمینان سیستم و تلفات نیز به‌دست می‌آید. نهایتاً بهترین مکان و تنظیمات برای ادوات FACTS موجود در شبکه با توجه به رابطه‌های بدست آمده بین توابع هدف مختلف، پیشنهاد خواهد شد. با توجه به مکان و تنظیمات پیشنهادی الگوریتم برای نصب و بهره‌برداری از ادوات FACTS موجود در شبکه، انتظار می‌رود مصالحه‌ای منطقی بین پیش‌بینی پذیری متغیرهای حالت شبکه، شاخص‌های قابلیت اطمینان و تلفات همراه با در نظر گرفتن تمامی محدودیت‌های بهره‌برداری، برقرار شود.

فهرست مطالب

فصل اول: مقدمه……………………………………………………………………………………………………………………………………………. 1

فصل دوم: بررسی منابع………………………………………………………………………………………………………………………………….. 9

2-1 مقدمه…………………………………………………………………………………………………………………………………………………… 10

2-2 بررسی منابع………………………………………………………………………………………………………………………………………….. 10

2-3 جمع‌بندی……………………………………………………………………………………………………………………………………………… 23

فصل سوم: بیان مساله…………………………………………………………………………………………………………………………………….. 26

3-1 مقدمه…………………………………………………………………………………………………………………………………………………… 27

3-2 مدل‌سازی ادوات FACTS……………………………………………………………………………………………………………………….. 27

3-2-1 جبران‌ساز استاتیکی توان راکتیو، STATCOM……………………………………………………………………………………… 27

3-2-2 جبران‌ساز سری استاتیکی سنکرون، SSSC…………………………………………………………………………………………… 29

3-2-3 کنترل‌کننده یک‌پارچه توان، UPFC…………………………………………………………………………………………………….. 31

3-3 روش تخمین نقطه‌ای برای حل مساله پخش بار احتمالاتی………………………………………………………………………….. 34

3-3-1 روش تخمین نقطه‌ای Hong………………………………………………………………………………………………………………… 37

3-3-1-1 روش ………………………………………………………………………………………………………………………………..  39

3-3-1-2 روش ………………………………………………………………………………………………………………………….  39

3-4 پیش‌بینی پذیری……………………………………………………………………………………………………………………………………. 43

3-5 قابلیت اطمینان………………………………………………………………………………………………………………………………………. 45

3-6 بهینه‌سازی با چند تابع هدف……………………………………………………………………………………………………………………. 50

3-7 فرمول‌بندی مساله………………………………………………………………………………………………………………………………….. 51

3-7-1 تابع هدف………………………………………………………………………………………………………………………………………….. 51

3-7-2 محدودیت‌ها………………………………………………………………………………………………………………………………………. 52

3-8 الگوریتم NSGA-II………………………………………………………………………………………………………………………………… 54

3-8-1 توصیف عمومی…………………………………………………………………………………………………………………………………… 54

3-8-2 توصیف جزئیات………………………………………………………………………………………………………………………………….. 55

3-8-2-1 مقدار دهی اولیه جمعیت………………………………………………………………………………………………………………… 55

3-8-2-2 طبقه‌بندی بر اساس مفهوم “غیر غالب”……………………………………………………………………………………………. 55

3-8-2-3 فاصله ازدحام…………………………………………………………………………………………………………………………………. 56

3-8-2-4 انتخاب………………………………………………………………………………………………………………………………………….. 57

3-8-2-5 عملگرهای ژنتیک…………………………………………………………………………………………………………………………… 58

3-8-2-6 تزویج و انتخاب………………………………………………………………………………………………………………………………. 59

فصل چهارم: بحث و نتایج……………………………………………………………………………………………………………………………….. 61

4-1 مقدمه…………………………………………………………………………………………………………………………………………………… 62

4-2 فرضیات………………………………………………………………………………………………………………………………………………… 62

4-3 شبکه 14 شینه استاندارد IEEE………………………………………………………………………………………………………………. 64

4-3-1 STATCOM……………………………………………………………………………………………………………………………………… 74

4-3-2 SSSC………………………………………………………………………………………………………………………………………………. 78

4-3-3 UPFC………………………………………………………………………………………………………………………………………………. 82

4-4 شبکه 57 شینه استاندارد IEEE………………………………………………………………………………………………………………. 87

4-4-1 STATCOM……………………………………………………………………………………………………………………………………… 89

4-4-2 SSSC………………………………………………………………………………………………………………………………………………. 92

4-4-3 UPFC………………………………………………………………………………………………………………………………………………. 96

فصل پنجم: نتیجه‌گیری و پیشنهادات .. 101

5-1 مقدمه . 102

5-2 نتیجه‌گیری .. 102

5-3 پیشنهادات برای ادامه کار 103

مراجع…………………………………………………………………………………………………………………………………………………………… 102

ضمیمه…………………………………………………………………………………………………………………………………………………………. 106

فهرست شکل‌ها

شکل (3-1): مدار معادل اتصال STATCOM به یک شین دلخواه از سیستم قدرت………………………………………………. 27

شکل (3-2): مدار معادل اتصال یک SSSC به یک خط انتقال دلخواه در سیستم قدرت………………………………………… 29

شکل (3-3): مدار معادل اتصال یک UPFC در سیستم قدرت…………………………………………………………………………….. 32

شکل (3-4): مراحل حل مساله پخش بار احتمالاتی توسط روش تخمین نقطه‌ای…………………………………………………. 42

شکل (3-5): مراحل اساسی روش NSGA-II……………………………………………………………………………………………………. 60

شکل (4-1): دیاگرام تک‌خطی شبکه 14 شینه استاندارد IEEE…………………………………………………………………………. 65

شکل (4-2): توزیع احتمالاتی 10000 نمونه برای توان اکتیو و راکتیو تولیدی نیروگاه بادی متصل به شین شماره 9 در شبکه 14 شینه استاندارد IEEE…………………………………………………………………………………………………………………………………………………………… 66

شکل (4-3): توزیع احتمالاتی 10000 نمونه توان اکتیو و راکتیو مصرفی شین شماره 8 در شبکه 14 شینه استاندارد IEEE        67

شکل (4-4): توزیع احتمالاتی 10000 نمونه توان اکتیو و راکتیو مصرفی شین 14 در شبکه 14 شینه استاندارد IEEE   68

شکل (4-5): مقدار مورد انتظار دامنه ولتاژ شین 5 بر حسب تعداد تکرارهای روش شبیه‌سازی مونت کارلو               69

شکل (4-6): مقدار مورد انتظار توان اکتیو عبوری از خط 5-2 بر حسب تعداد تکرارهای روش مونت کارلو   69

شکل (4-7): توزیع احتمالاتی 10000 نمونه مربوط به دامنه ولتاژ شین‌های شماره 5 و 10…………………………………… 70

شکل (4-8): توزیع احتمالاتی 10000 نمونه مربوط به توان اکتیو خطوط 5-2 و 13-6………………………………………… 70

شکل (4-9): فضای مصالحه پیش‌بینی پذیری توان‌های اکتیو و مقدار مورد انتظار تلفات توان اکتیو………………………… 75

شکل (4-10): فضای مصالحه پیش‌بینی پذیری توان‌های اکتیو و مقدار مورد انتظار تلفات توان اکتیو……………………… 80

شکل (4-11): فضای مصالحه پیش‌بینی پذیری توان‌های اکتیو و مقدار مورد انتظار توان تامین نشده……………………… 80

شکل (4-12): فضای مصالحه پیش‌بینی پذیری توان‌های اکتیو و مقدار مورد انتظار تلفات توان اکتیو……………………… 84

شکل (4-13): فضای مصالحه پیش‌بینی پذیری توان‌های اکتیو و مقدار مورد انتظار توان تامین نشده……………………… 84

شکل (4-14): دیاگرام شبکه 57 شینه استاندارد IEEE…………………………………………………………………………………….. 88

شکل (4-15): فضای مصالحه پیش‌بینی پذیری توان‌های اکتیو و مقدار مورد انتظار تلفات توان اکتیو……………………… 90

شکل (4-16): فضای مصالحه پیش‌بینی پذیری توان‌های اکتیو و مقدار مورد انتظار تلفات توان اکتیو……………………… 93

شکل (4-17): فضای مصالحه پیش‌بینی پذیری توان‌های اکتیو و مقدار مورد انتظار توان تامین نشده……………………… 93

شکل (4-18): فضای مصالحه پیش‌بینی پذیری توان‌های اکتیو و مقدار مورد انتظار تلفات توان اکتیو……………………… 97

شکل (4-19): فضای مصالحه پیش‌بینی پذیری توان‌های اکتیو و مقدار مورد انتظار توان تامین نشده……………………… 97

فهرست جدول‌ها

جدول 2-1: ظرفیت کل نیروگاه‌های بادی در حال بهره‌برداری در کشورهای مختلف در انتهای سال‌های 2011 و 2012 میلادی     11

جدول (3-1): توصیف کیفی انواع روش‌های تخمین نقطه‌ای……………………………………………………………………………….. 37

جدول (4-1): اطلاعات احتمالاتی نیروگاه بادی متصل به شین شماره 9 در شبکه 14 شینه استاندارد IEEE                66

جدول (4-2): اطلاعات احتمالاتی بارهای تصادفی در شبکه 14 شینه استاندارد IEEE………………………………………….. 67

جدول (4-3): مقایسه دو روش مونت کارلو و تخمین نقطه‌ای برای ولتاژهای خروجی (p.u.)…………………………………… 71

جدول (4-4): مقایسه دو روش مونت کارلو و تخمین نقطه‌ای برای توان‌های اکتیو عبوری از خطوط (MW)                  71

ادامه جدول (4-4)…………………………………………………………………………………………………………………………………………. 72

جدول (4-5): محاسبه شاخص پیش‌بینی پذیری VPI……………………………………………………………………………………….. 72

جدول (4-6): محاسبه شاخص پیش‌بینی پذیری PPI………………………………………………………………………………………… 73

جدول (4-7): تاثیر STATCOM بر روی VPI، PPI، تلفات مورد انتظار و قابلیت اطمینان سیستم………………………….. 74

جدول (4-8): جواب‌های حاصل از بهینه‌سازی مکان و تنظیم STATCOM…………………………………………………………. 76

جدول (4-9): مقدار میانگین و انحراف معیار استاندارد دامنه ولتاژ مبدل الکترونیک قدرت STATCOM به ازای برخی جواب‌ها       77

جدول (4-10): مقدار میانگین و انحراف معیار استاندارد توان مبدل الکترونیک قدرت STATCOM به ازای برخی جواب‌ها              77

جدول (4-11): تاثیر SSSC بر روی VPI، PPI، تلفات مورد انتظار و قابلیت اطمینان سیستم…………………………………. 78

جدول (4-12): جواب‌های حاصل از بهینه‌سازی مکان و تنظیم SSSC…………………………………………………………………. 81

جدول (4-13): مقدار میانگین و انحراف معیار استاندارد دامنه ولتاژ مبدل الکترونیک قدرت SSSC به ازای برخی جواب‌ها               82

جدول (4-14): مقدار میانگین و انحراف معیار استاندارد توان مبدل الکترونیک قدرت SSSC به ازای برخی جواب‌ها     82

جدول (4-15): تاثیر UPFC بر روی VPI، PPI، تلفات مورد انتظار و قابلیت اطمینان سیستم………………………………… 83

جدول (4-16): جواب‌های حاصل از بهینه‌سازی مکان و تنظیمات UPFC…………………………………………………………….. 85

جدول (4-17): مقدار میانگین و انحراف معیار استاندارد دامنه ولتاژ مبدل‌های الکترونیک قدرت UPFC به ازای برخی جواب‌ها       87

جدول (4-18): مقدار میانگین و انحراف معیار استاندارد توان ظاهری مبدل‌های الکترونیک قدرت UPFC به ازای برخی جواب‌ها     87

جدول (4-19): اطلاعات احتمالاتی نیروگاه‌های بادی متصل به شبکه 57 شینه استاندارد IEEE…………………………….. 89

جدول (4-20): اطلاعات احتمالاتی بارهای تصادفی در شبکه 57 شینه استاندارد IEEE………………………………………… 89

جدول (4-21): جواب‌های حاصل از بهینه‌سازی مکان و تنظیم STATCOM در شبکه 57 شینه استاندارد IEEE        91

جدول (4-22): مقدار میانگین و انحراف معیار استاندارد دامنه ولتاژ مبدل الکترونیک قدرت STATCOM به ازای برخی جواب‌ها    92

جدول (4-23): مقدار میانگین و انحراف معیار استاندارد توان مبدل الکترونیک قدرت STATCOM به ازای برخی جواب‌ها              92

جدول (4-24): جواب‌های حاصل از بهینه‌سازی مکان و تنظیم SSSC…………………………………………………………………. 94

جدول (4-25): مقدار میانگین و انحراف معیار استاندارد دامنه ولتاژ مبدل الکترونیک قدرت SSSC به ازای برخی جواب‌ها               95

جدول (4-26): مقدار میانگین و انحراف معیار استاندارد توان مبدل الکترونیک قدرت SSSC به ازای برخی جواب‌ها     96

جدول (4-27): جواب‌های حاصل از بهینه‌سازی مکان و تنظیم UPFC………………………………………………………………… 98

جدول (4-28): مقدار میانگین و انحراف معیار استاندارد دامنه ولتاژ مبدل‌های الکترونیک قدرت UPFC به ازای برخی جواب‌ها       99

جدول (4-29): مقدار میانگین و انحراف معیار استاندارد توان ظاهری مبدل‌های الکترونیک قدرت UPFC به ازای برخی جواب‌ها     100

جدول (ض-1): اطلاعات مربوط به توان‌های تولیدی و مصرفی شبکه استاندارد 14 شینه IEEE……………………………… 118

جدول (ض-2): اطلاعات خطوط انتقال شبکه استاندارد 14 شینه IEEE………………………………………………………………. 118

ادامه جدول (ض-2)……………………………………………………………………………………………………………………………………….. 119

جدول (ض-3): اطلاعات مربوط به توان‌های تولیدی و مصرفی شبکه استاندارد 57 شینه IEEE……………………………… 119

ادامه جدول (ض-23) . 120

جدول (ض-4): اطلاعات خطوط انتقال شبکه استاندارد 57 شینه IEEE………………………………………………………………. 120

ادامه جدول (ض-4)……………………………………………………………………………………………………………………………………….. 121

ادامه جدول (ض-4)……………………………………………………………………………………………………………………………………….. 122

ادامه جدول (ض-4)……………………………………………………………………………………………………………………………………….. 123

قبلا حساب کاربری ایجاد کرده اید؟
گذرواژه خود را فراموش کرده اید؟
Loading...
enemad-logo