تحقیق پایدار کننده های سیستم قدرت در بهبود میرایی نوسانات با فرکانس کم سیستم

پروژه تحقیق استفاده از پایدار کننده های سیستم قدرت (PSS) جهت بهبود میرایی نوسانات با فرکانس کم سیستم

توسعه شبکه های قدرت نوسانات خود به خودی با فرکانس کم را، در سیستم به همراه داشته است. بروز اغتشاش هایی نسبتاً کوچک و ناگهانی در شبکه باعث بوجود آمدن چنین نوساناتی در سیستم می شود. در حالت عادی این نوسانات به سرعت میرا شده و دامنه نوسانات از مقدار معینی فراتر نمی رود. اما بسته به شرایط نقطه کار و مقادیر پارامترهای سیستم ممکن است این نوسانات برای مدت طولانی ادامه یافته و در بدترین حالت دامنه آنها نیز افزایش یابد. امروزه جهت بهبود میرایی نوسانات با فرکانس کم سیستم، در اغلب شبکه های قدرت پایدار کننده های سیستم قدرت (PSS) به کار گرفته می شود.

این پایدار کننده ها بر اساس مدل تک ماشین شین بینهایتِ سیستم در یک نقطه کار مشخص طراحی می شوند. بنابراین ممکن است با تغییر پارامترها و یا تغیر نقطه کار شبکه، پایداری سیستم در نقطه کار جدید تهدید شود.

موضوع این پایان نامه طراحی پایدار کننده های مقاوم برای سیستم های قدرت است، به قسمی که پایداری سیستم در محدوده وسیعی از تغییر پارامترها و تغییر شرایط نقطه کار تضمین شود. در این راستا ابتدا به مطالعه اثر تغییر پارامترهای بر پایداری

سیستم های قدرت تک ماشینه و چند ماشینه پرداخته می شود. سپس دو روش طراحی کنترل کننده های مقاوم تشریح شده، و در مسئله مورد مطالعه به کار گرفته می شوند. سرانجام ضمن نقد و بررسی این روش ها، یک روش جدید برای طراحی PSS ارائه می شود. در این روش مسئله طراحی پایدار کننده مقاوم به مسئله پایدار کردن

مجموعه ای از مدلهای سیستم در نقاط کار مختلف تبدیل می شود. این مسئله نیز به یک مسئله استاندارد بهینه سازی تبدیل شده و با استفاده از روش های برنامه ریزی غیر خطی حل می گردد. سرانجام کارایی روش فوق در طراحی پایدار کننده های مقاوم برای یک سیستم قدرت چند ماشینه در دو مسئله مختلف (اثر تغییر پارامترها بر پایداری دینامیکی و تداخل PSS ها) تحقیق شده و برتری آن بر روش کلاسیک به اثبات می رسد.

نوسانات با فرکانس کم در سیستم های قدرت

توسعه شبکه های قدرت نوساناتی خود بخودی با فرکانس کم را، در سیستم به همراه داشته است.

بروز اغتشاش هایی نسبتاً کوچک و ناگهانی در شبکه باعث به وجود آمدن نوساناتی طبیعی در سیستم می شود. در حالت عادی این نوسانات بسرعت میرا شده و دامنه نوسانات از مقدار معینی فراتر نمی رود. اما ممکن است این نوسانات برای مدت طولانی ادامه یافته و در بدترین حالت دامنه آنها نیز افزایش یابد.

وجود چنین نوساناتی در شبکه خطرات جدی را به همراه داشته بهره برداری از سیستم را مشکل می سازد. تجربیات مختلف از سیستم های قدرت به هم پیوسته نشان داد این نوسانات در اثر تحریک مودهای الکترونیکی ژنراتورهای سنکرون بوجود

می آیند. امروزه جهت بهبود این پایداری از پایدار کننده های سیستم قدرت استفاده می شود.

مدلسازی سیستمهای قدرت تک ماشینه

ساده ترین شبکه جهت مطالعه پایداری دینامیکی سیستم قدرت، سیستم تک ماشین شین بینهایت است. شکل (2-1) این شبکه ساده را نشان می دهد.

مدلسازی این شبکه از دو جهت حائزاهمیت است. نخست اینکه عملکرد ماشین سنکرون متصل به یک شبکه قدرت به کمک آن قابل بررسی است. دوم روشن شدن مفاهیم اصلی در این مدلسازی و تعمیم آن به سیستم های قدرت چند ماشینه می باشد...

طراحی پایدار کننده های مقاوم برای سیستم های قدرت

همانطور که در فصل دوم گفته شد، پایدار کننده های سیستم قدرت (pss)به منظور بهبود میرایی نوسانات با فرکانس کم سیستم، بر مبنای مدل تک ماشین شین بی نهایت طراحی می شوند. از آنجایی که طراحی PSS ها بر اساس یک نقطه کار مشخص صورت می گیرد، تغییر پارامترهای سیستم یا تغییر شرایط باردهی ماشین های سنکرون ممکن است باعث خدشه دار شدن اهداف کنترل و یا به کلی از بین رفتن آنها شود. در این فصل با استفاده از روشهای کنترل مقاوم توضیخ داده شده در فصل سوم به طراحی پایدارکننده های مقاوم برای یک سیستم قدرت چند ماشینه می پردازیم.

در بخش (4-2) روش Nevanlinna-Pick به منظور طراحی پایدار کننده مقاوم برای یک سیستم قدرت تک ماشین شین بی نهایت به کارگرفته می شود . دراین بخش پس از تحلیل این روش، یک مقاله منتشر شده در این زمینه نیز مورد نقد و بررسی قرار می گیرد.

در بخش (4-3) ابتدا مدل فضای حالت سیستم های قدرت چند ماشینه به دست آورده می شود. سپس به بررسی پایداری دینامیکی یک سیستم قدرت سه ماشینه پرداختهو در یک نقطه کار ناپایدار برای هر یک از ماشین های سنکرون آن یک پایدار کننده سیستم قدرت طراحی می شود. در پایان بخش به کمک شبیه سازی کامپیوتری،کارایی PSS ها در پایداری سازی سیستم در نقطه کار ناپایدار تحقیق می شود.

در بخش (4-4) ابتدا اثرتغییر پارامترها بر پایداری دینامیکی سیستم قدرت مورد مطالعه وقتی PSS مجهز است مورد بررسی قرار میگیرد، سپس با استفاده از سیستم های بازه ای تغییر پارامترهای سیستم مدلسازی شده و به دنبال آن روش Kharitonov جهت طراحی یک پایدار کننده مقاوم به کارگرفته می شود.

در بخش انتهایی فصل ضمن بیان محافظه کاریذاتی روش Kharitonov یک روش جدید که با الهام از روش فوق شکل گرفته است جهت طراحی پایدار کننده مقاوم پیشنهاد می شود. در این روش مجموعه ای از مدل های سیستم در نقطه کارهای مختلف جهت طراحی پایدار کننده مقاوم مورداستفاده قرار می گیرد. بنابراین مسئله طراحی کننده مقاوم دراین روش به مسئله پایدار کردن همزمان مجموعه ای از توابع انتقال تبدیل شده که با استفاده از معیار Routh-Hurwitz و استفاده از تکنیک های کاوش مستقیم در بهینه سازی حل می شود. در پایان بخش به مقایسه عملکرد این پایدار کننده ها با PSS های طراحی شده در بخش (4-3) در نقطه کارهای مختلف پراخته می شود. این مقایسه به وضوح برتری کنترل کننده مقاوم را بر PSSهای کلاسیک نشان می دهد...