احداث ترانسفورماتور باب صنعت برق دو تحول عمده در این صنعت بوجود آورده است :
1- بستگی سراسری میان شبکه های مصرف و تولید در روی یک یا چند کشور
2- امکان طراحی ابزار الکتریکی حرف منابع تغذیه دلخواه.
گستردگی منابع انرژی در سطح تمام کشور و پیوسته به صرف بودن تاسیس نیروگاههای برق در نزدیکی منابع انرژی ، همچنین ضرورت تعیین محلی خاص برای احداث سدها سبب می شود که هنگام انتقال انرژی الکتریکی با ولتاژ پایین ، تلفات زیادی در انرژی تولید شده به وجود آید. ازاینرو ، یا باید نیروگاههای صفت ، محلی طراحی شوند یا به دلیل پایین بودن بازده اقتصادی از احداث آنها صرفنظر شود. بهره گیری از ترانسفورهای توان موجب افزایش ولتاژ جریان انتقال و کاهش تلفات توان به مقدار زیاد می شود، در نتیجه :
1- مشکل انتخاب محل نیروگاه را حرف طرف باده کند.
2- ایجاد شبکه سراسری را امکانپذیر می سازد.
3- تدبیر حرف شبکه مصرف و تولید را به مراتب گسترش می دهد
به همان اندازه که سلولهای اندام یک حاضر زنده به خون نیاز دارد اندام جوامع صنعتی نیز بیبرگ جریان الکتریکی می باشد. تعیش امروز دیگر بدون شبکه وسیع انرژی الکتریکی که با انشعابات بابرکت مجتمعهای بزرگ و کوچک صنعتی و مسکونی را تغذیه می نمایند قابل تصور نیست. توان الکتریکی در مقایسه با اسم انرژی ها از محاسن ویژه ای برخوردار است. به آغاز نمونه می توان خصوصیات پایین را نام برد:
1- ابداً گونه محدودیتی از نظر مقدار باب انتقال و توزیع این انرژی وجود ندارد.
2- عمل انتقال این انرژی برای فواصل زیاد به سهولت امکان پذیر است.
3- تلفات این انرژی در طول خطوط انتقال و توزیع کم و دارای بازده نسبتاً بالایی است.
4- کنترل و تبادل و استحاله این انرژی به سایر این انرژی ها به آسانی انجام پذیر است.
به سمت طور کلی هر سیستم انرژی الکتریکی دارای سه اقبال اصلی می باشد:
1- مرکز تولید نیروگاه 2- خطوط جابجایی نیرو 3- شبکه های توزیع نیرو
معمولاً نیروگاهها با تدقیق به جهات ایمنی و اقتصادی و به خصوص با توجه به نوعشان (آبی، بخاری و گازی). درمسافتی دور از مصرف کنندگان ساخته باده شود. تکلیف خطوط انتقال نیرو حرف تجهیزات مختلف مربوطه، این است که انرژی تولید شده را به شبکه های توزیع منتقل نمایند.
عمل انتقال نیروهای صفت با تنگی الکتریکی کم امکان پذیر نیست بلکه جهت انتقال از فشار الکتریکی زیاد استفاده می شود، که بعداً در محل نزدیکی مصرف به فشار الکتریکی کم تبدیل شده و توزیع خواهد شد. اگرچه جهت استعمال کنندگان اصلی نیز امکان تغذیه با فشار کم وجود دارد ولی در این گونه موارد بهتر است که مستقیماً انشعاب فشار قوی داد.
خلاصه اینکه در هر مجتمع بزرگ صنعتی و الا باب هر شهری حداقل یک شبکه فشار قوی بایستی وجود داشته باشد تا در نقاط مختلف شبکه های فشار ضعیف را تقویت کنند و انتخاب این فشار تابع بزرگی محل و بار شبکه خواهد بود. برای این که بتوان جهاز های جوراجور انتقال و توزیع نیروی برق را به یکدیگر مرتبط نمود از فشارهای استاندارد شده زیر استفاده می شود:
v(230-400) | kv(11-20-33) | kv(63-132) | kv(230-400) |
تنگی ضعیف | تنگی متوسط | فشار قوی | فشار خیلی قوی |
در ایران جهت استعمال تغذیه استعمال کنندگان عموماً از جریان متناوب فشار ضعیف ( v220/v380) استفاده می شود. ایضاً جهت استفاد تغذیه پستهای فشار بیحال (380) ولتی و فشار متوسط kv20 جهت اطعام پستهای تنگی متوسط از فشار قوی 63 کیلو ولت استفاده می شود.
نقش شبکه توزیع (فشار ضعیف و فشار متوسط) یک شهر را چاه از نظر حجم و چه از نظر سعه و چه از نظر ارزش و اهمیت می توان به مویرگهای بدن تشبیه نمود که به مزین و مهتدین فطینو یعنی تغذیه مصرف کنندگان را عهده دار می باشند.
حال برای درک بهتر از خواسته سیستم توزیع نیروی برق و تقسیمات ثانیه به شرح سیستم برق می پردازیم.
حرف بود این که سیستم قدرت الکتریکی استاندارد وجود ندارد نموداری شامل اجزاء متعدد که معمولاً در ساختار چنین سیستمی یافت می شود در شکل (1) نشان داده شده است.
باید به اجزاء ثانیه توجهی اختصاصی داشت زیرا اجزاء مزبور سیستم توزیع را خواهند ساخت. در اسم که به وضوح جهت جریان توان از نیروگاه به طرف مصرف کننده است برای رسیدن به مقصود اگر جهت نگرش خود را تغیر دهیم و وقایع را از پشت مصرف کننده به سمت نیروگاه ملاحظه نماییم می تواند آگاهی دهنده باشد.
انرژی بوسیله استعمال کننده در ولتاژ نامی کار، برخه برداری می شود که به طور کلی (در آمریکا) در محدوده 110 تا 125 ولت و 220 تا 250 ولت می باشد. انرژی از یک دستگاه اندازه گیری تردد نموده و اندازه مصرف و صورت حساب مشترک مشخص میگردد، ولی ممکن است در بدست آوردن اطلاعات برای برنامه ریزی، طراحی و بهره برداری بعدی نیز کمک نماید. معمولاً دستگاه اندازه گیری حاوی وسیلهای است که استعمال کننده را از شبکه ورودی جدا می کند که این به هر دلیلی که باشد ضرورت خواهد داشت.
انرژی از هادی ها به دستگاه پیمانه گیری در مدار فشار ضعیف روان می شود. این هادی ها به سمت عنوان سرویس دهنده مصرف کننده یا انشعاب مشترکین می باشند. مشترکین اضافی از شبکه تنگی ضعیف انشعاب می گیرند. شبکه های تنگی ضعیف به این صورت است که برق را به مشترکین تحویل می دهد و خویش از ترانسفورماتورهای توزیع تغذیه می شود. در ترانس ولتاژ انرژی تحویلی از م قدار تنگی متوسط به مقادیر تنگی ضعیف مصرفی که قبلاً ذکر شده کاهش پیدا می کند. ترانس ها در مقابل اضافه بارها و اتصال کوتاهها به وسیله فیوزها حرف رابط های حفاظتی که جانب فشار قوی قرار می گیرند حف اظت می شوند و در طرف فشار ضعیف ترانس هم کلید قدرت (دژنکتور) قرار می گیرد.
فیوزها و رابطهای حفاظتی باب مواقع آهو داخلی خود ترانس نیز عمل میکند. کلیدهای قدرت طرف فشار ضعیف الا ثانویه ترانس فقط باب مواقع اتصالی یا اضافه بار ایجاد شده در طرف فشار ضعیف و انشعابات مصرف کننده عمل می کند. همچنین در خطوط هوایی ترانس توسط برق بست باب مقابل رعد و برق یا ولتاژهای موجی خط محافظت می شود و قبل از صدمه زدن به ترانس به زمین تخلیه می شود. ترانسی که به دوایر فرضی موازی باخط استوا فشار اسم وصل می شود ممکن است دارای انشعابات فرعی باشد که به یک فاز از سه فاز معمولی اصلی متصل شود. این انشعاب معمولاً از طریق فیوز الفبا یا فیوز سوا کننده صورت می گیرد و در موقع وقوع اتصالی یا اضافه بار در مدار فرعی آن را از مدار داخلی جدا می نماید.
مدارات سه فاز اصلی ممکن است دارای انشعاب هایی گوناگون سه فاز باشد که گاهی از جاده کلیدها و گاهی اوقات از طریق فیوزهای جدا کننده یا فیوزهای خط دیگر به یکدیگر متصل شوند. در بعضی موارد برخی از انشعابات تابع سه فاز می توان از طریق کلیدهای مجدد نیز به مدار اصلی سه فازه متصل شوند، به هنگام وقوع اتصالی در انشعابات فرعی، کلیدهای وصل مجدد عمل می کنند و انشعابات فرعی را از اصلی جدا می نمایند با اینکه فیوزها یا جدا کننده های خط هم این کار را انجام میدهند، ولی قبل از این که انشعابات فرعی به طور دائمی باز بماند، کلید وصل مجدد میتواند دوباره انشعاب فرعی را به اصلی وصل کرده و با تاخیر زمانی از پیش تنظیم شده، آن را چند مرتبه برقرار کند.
بهر های بنیادی هر سیستم قدرت الکتریکی :
هر جهاز قدرت الکتریکی از سه بخش اساسی به شرح پایین تکمیل می شود.
1- مراکز تولید نیروگاه ها: این مراکز انرژی الکتریکی را تولید کرده و از طریق خطوط انتقال ثانیه را به سمت مراکز تولید منتقل می کنند .
2- سیستم های جابجایی : جهت انتقال توان الکتریکی از مراکز تولید که اغلب در فواصل دور از مراکز تولید که اغلب در فواصل دور از مراکز بار قرار گرفته اند و به منظور انتقال قدرت های بزرگ ، از سیستم های انتقال استفاده می شود .
3- سیستم های توزیع توان الکتریکی مورد نیاز مشترکین را با ولتاژ اولیه توزیع یا ولتاژ ثانویه توزیع تامین می کنند .
فشار ضعیف ترانس کاهنده ترانس کاهنده ف.توزیع ترانس کاهنده انتقال ترانس افزاینده دینام
6-11-20 KV 132,230 400KV ,63,66 KV 20 KV 400 3 220 1 20 /400
20KV/132KV 132KV 66/20 KV
20KV /230 KV 230 /66 ,63 KV 63/20 KV
20 KV/ 400 KV 400 /66 ,63 KV
ولتارژهای مناسبت استفاده باب مملکت ما و تقسیم بندی آن ها از نظر انتقال و توزیع و فوق توزیع .
ولتاژهای مورد استفاده در مملکت ما به بسط ذیل است .
400V,6V,11KV,20KV,33KV.63KV,66 KV,132KV,230KV,400KV
توضیح 1) ولتاژهای حرف 1000 ولت را فشار ضعیف واز 1KV تا 50KV را تنگی متوسط و از 50KV حرف بالا را فشار قوی می نامند .
توضیج 2) ولتاژهای 6KV و 11KV در بعضی از کارخانجات مناسبت استفاده قرار می گیرند.
ایضاح 3) ولتاژهای 20KV . 33KV ولتاژهای اولیه پخش باده شوند .
نکته: وزارت توان 20KV را به سمت آغاز ولتاژ اولیه توزیع استاندارد نموده است ولی در برخی از نقاط ایران 33KV ایضاً وجود دارد .
توضیح 4) ولتاژهای 132kv,66kv, 63kv ولتاژهای فوق توزیع محسوب می شوند.
توضیح 5) ولتاژهای 132kv گاهی ایضاً به سمت عنوان ولتاژ انتقال ولی 230kv و 400kv ولتاژهای جابجایی اسم می شوند .
اشکال پست (از تماشا قرار گرفتن تجهیزات در داخل یا خارج پست )
پست های سر محجب : (بسته) که قسمت سوئیچ یا باب ثانیه در داخل محفظه شیشه ای قرار دارند که داخل آن محفظه گاز sf6 قرار دارد که این گاز به عنوان عایق مورد استعمال قرار باده گیرد - مانند پست 400 بندرعباس و پست 400 فولاد مبارکه .
چکیده :
توسعه شبکه های توان 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 بسرعت میرا شده و دامنه نوسانات از میزان معینی فراتر نمی رود. اما بسته به شرایط نقطه کار و مقادیر پارامترهای سیستم ممکن است این نوسانات برای مدت طولانی ادامه یافته و باب بدترین حال دامنه آنها نیز افزایش یابد. امروزه جهت تندرستی میرایی نوسانات حرف 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 باب نقطه کار جدید تهدید شود.
سوژه این پایان نامه طراحی پایدار کننده های مقاوم برای سیستم های قدرت است،
به قسمی که پایداری سیستم در حد وسیعی از تغییر پارامترها و تغییر شرایط نقطه
کار تضمین شود. در این راستا ابتدا به خواندن اثر تغییر پارامترهای حرف پایداری
سیستم های قدرت تک ماشینه و قید ماشینه اداشده می شود. آنگاه تاخت روش طراحی کنترل
کننده های مقاوم تشریح شده، و باب مسئله مورد خواندن به کار گرفته می شوند. سرانجام
ضمن تشخیص و بررسی این روش ها، یک روش جدید برای طراحی PSS عرضه می شود. باب این روش
مسئله طراحی پایدار کننده مقاوم به مسئله پایدار کردن
آلبوم ای از مدلهای سیستم باب نقاط کار مختلف تبدیل می شود. این مسئله نیز به سمت یک
مسئله استاندارد بهینه سازی تبدیل شده و حرف استعمال از روش های برنامه ریزی غیر
خطی حل می گردد. آخر کارایی روش فوق در طراحی پایدار کننده های مقاوم برای یک
سیستم توان قید ماشینه در دو مسئله مختلف (اثر تغییر پارامترها بر پایداری
دینامیکی و تداخل PSS
ها) تحقیق شده و برتری آن بر آیین کلاسیک به اثبات می رسد.
فهرست مطلبها
عنوان صفحه
چکیده
فصل اول – مقدمه
1-1- پیشگفتار..................................................................................................... 4
1-2- رئوس مطالب ............................................................................................ 7
1-3- تاریخچه ..................................................................................................... 9
فصل دوم : پایداری دینامیکی سیستم های توان
2-1- پایداری دینامیکی سیستم های توان ......................................................... 16
2-2- نوسانات با فرکانس کم باب سیستم های توان .......................................... 17
2-3- مدلسازی سیستمهای قدرت تک ماشینه .................................................... 18
2-4- طراحی پایدار کننده های سیستم توان ( PSS) ....................................... 23
2-5- مدلسازی سیستم قدرت قید ماشینه ........................................................... 27
فصل سوم: کنترل مقاوم
3-1-کنترل استوار ................................................................................................ 30
3-2- مسئله کنترل مقاوم...................................................................................... 31
3-2-1- الگو سیستم ............................................................................................ 31
3-2-2- عدم قطعیت باب مدلسازی ...................................................................... 32
3-3- تاریخچه کنترل استوار .................................................................................. 37
3-3-1- سیر پیشرفت تئوری............................................................................... 37
3-3-2- معرفی شاخه های کنترل استوار .............................................................. 39
3-4- طراحی کنترل کننده های مقاوم برای خانواده ای از توابع انتقال ..................... 45
3-4-1- بیان مسئله.............................................................................................. 45
3-4-2- تعاریف و مقدمات................................................................................. 46
3-4-4-تبدیل مسئله پایدارپذیری مقاوم بهیک مسئله Nevanlinna–Pick ....... 50
3-4-5- طراحی کنترل کننده............................................................................... 53
3-5- پایدار سازی استوار سیستم های بازه ای ..................................................... 55
3-5-1- مقدمه و تعاریف لازم................................................................................. 55
2-5-3- پایداری مقاوم سیستم های بازه ای........................................................ 59
3-5-3- طراحی پایدار کننده های استوار مرتبه بالا ............................................... 64
فصل چهارم : طراحی پایدار کننده های مقاوم برای سیستم های قدرت
4-1- طراحی پایدار کننده های مقاوم برای سیستم های توان .......................... 67
4-2- طراحی پایدار کننده های مقاوم به روش Nevanlinna – Pick ............. 69
برای سیستم های توان تک ماشینه ..................................................................... 69
4-2-1- مدل جهاز ............................................................................................ 69
4-2-2- الگو یک مثال ........................................................................................ 71
4-2-3 – طرحریزی استوار کننده مقاوم به روش Nevanlinna – Pick............... 73
4-2-2- بررسی نتایج.......................................................................................... 77
4-2-5- نقدی بر مقاله........................................................................................ 78
4-3- امعان پایداری دینامیکی یک سیستم قدرت قید ماشینه .......................... 83
4-3-1- الگو فضای حال سیستم های قدرت چند ماشینه ................................. 83
4-3-2- مشخصات یک سیستم چند ماشینه........................................................ 86
4-3-3-طراحی استوار کننده های جهاز قدرت .................................................. 90
4-3-4- پاسخ سیستم به در پله .................................................................... 93
4-4- طراحی استوار عامل های مقاوم برای سیستم های قدرت چند ماشینه ........ 95
4-4-1- اثر استحاله پارامترهای حرف پایداری دینامیکی ............................................... 95
4-4-2- مدلسازی تغییر پارامترها به کمک سیستم های بازه ای.......................... 101
4-4-3-پایدارسازی مجموعهای ازتوابع انتقال به کمک تکنیکهایبهینه سازی........ 105
4-4-4- استعمال از روش Kharitonov در پایدار سازی مقاوم........................... 106
4-4-5- استفاده از یک شرط بسنده باب پایدار سازی مقاوم ................................... 110
4-5- طراحی پایدار کننده های استوار برای جهاز قدرت چندماشینه (2) ........... 110
4-5-1- جمع بندی مطالب.................................................................................. 110
4-5-2-طراحی پایدار کننده هایمقاوم حرف اساس مجموعهای از نقاط کار ............ 111
4-5-3- مقایسه عملکرد PSS کلاسیک حرف کنترل کننده های جدید..................... 113
4-5-4- نتیجه گیری........................................................................................... 115
فصل پنجم : استفاده از ورش طراحی جدید باب اسم چند مسئله
5-1- استفاده از ورش طراحی جدید در حل چند مسئله ..................................... 121
5-2- طراحی PSSهای مقاوم به منظور هماهنگ سازی PSS ها ..................... 122
5-2-1- تداخل PSSها ..................................................................................... 122
5-2-2- بررسی مسئله تداخل PSSها در یک سیستم قدرت سه ماشینه ............ 124
5-2-3- استعمال از آیین طراحی بر اساس چند نقطه کار در سازگار .................... 126
انتخاب آلبوم مدلهای طراحی .......................................................................... 127
5-2-4-مقایسهعملکرد تاخت نوع پایدار کننده به کمک شبیه سازی کامپیوتری........ 130
5-3- طراحی کنترل کننده های بهینه ( فیدبک حالت ) برازنده اطمینان برای سیستم قدرت 132
5-3-1) طراحی کننده فیدبک حالت بهینه ......................................................... 132
تنظیم کننده های خطی ........................................................................................ 133
5-3-2-کاربرد کنترل بهینه در پایدار سازی سیستم های قدرت چند ماشینه....... 134
5-3-3-طراحی کنترل بهینه بر اصل مجموعهای از مدلهای سیستم .................. 136
5-3-4- پتواز سیستم به سمت ورودی پله .................................................................. 140
فصل ششم : بیان نتایج
6-1- بیان نتایج ................................................................................................... 144
6-2- پیشنهاد برای تحقیقات بیشتر...................................................................... 147
مراجع.................................................................................................................... 148