۱۵۶۶۵پ
per
کنترل خودکار تولید سیستم‌های قدرت بهم پیوسته در محیط تجدید ساختار یافته با حضور ادوات FACTS
/جواد مرسلی
: مهندسی برق و کامپیوتر
، ۹۵
چاپی
دکتری
مهندسی برق قدرت
۱۳۹۵/۰۶/۲۰
تبریز
پایداری فرکانس به توانایی سیستم قدرت در حفظ فرکانس دائمی سیستم داخل حدود بهره‌صبرداری تعیین شده اطلاق می‌صگردد .کنترل فرکانس، ثبات سرعت ماشین‌های القایی و سنکرون را فراهم می‌سازد و این برای عملکرد رضایت‌بخش یک سیستم قدرت ضروری می‌صباشد .در یک سیستم قدرت بهم پیوسته چند ناحیه‌صای، کنترل خودکار تولید علاوه بر کنترل فرکانس نواحی بایستی تولید در هر ناحیه را به گونه‌ای کنترل کند که تبادل برنامه‌ریزی شده توان خط اتصال بین ناحیه‌صای نیز برقرار گردد .میراسازی نوسانات فرکانس نواحی و نوسانات توان در خط اتصال بین ناحیه‌صای اهداف اصلی سیستم کنترل بار-فرکانس می‌صباشد .بدلیل ارائه پاسخ‌صهای دینامیکی سریع و عملکرد تأیید شده، کاربرد ادوات سیستم‌صهای انتقال متناوب انعطاف پذیر سری در سیستم قدرت بهم پیوسته برای ارتقای عملکرد دینامیکی AGC طی شرایط اغتشاش یکی از جذابترین موضوعاتی است که توجهات فراوانی را اخیرا بخود جلب کرده است .مدلسازی دینامیکی ادوات FACTS سری نظیر خازن سری کنترل شونده با تریستور و خازن سری کنترل شونده با گیت که تا بحال در بحث کنترل فرکانس مطرح نگردیده‌صاند و همچنین ارائه کنترلرهای میراساز کمکی ساختار جدید مبتنی بر این ادوات برای بهبود پایداری فرکانسی سیستم قدرت در این رساله پیگیری شده است .کنترلرهای مرتبه کسری یکی از بروزترین و در عین حال پیشرفته ترین کنترلرهای حال حاضر می باشند که در این رساله از کنترلر مرتبه کسری تناسبی- انتگرالی- مشتقی، کنترلر تیلت- انتگرالی- مشتقی و کنترلر مرتبه کسری پسفاز- پیشفاز در ساختار میراسازهای پیشنهادی استفاده شده است .همچنین مقایسه ای بین عملکرد دینامیکی کنترلرهای میراساز پیشنهادی با کنترلرهای ارائه شده برای سایر ادوات FACTS سری موجود نظیر جابجا کننده فاز کنترل شونده با تریستور و جبرانساز سری سنکرون استاتیکی نیز انجام شده است .به منظور دستیابی به نتایج واقعی، اعتبارسنجی طرح‌صهای کنترل فرکانس پیشنهادی روی مدل‌صهایی از سیستم‌صهای قدرت که به واقعیت فیزیکی مسأله نزدیکتر باشد، در کانون توجه محققان بوده و بسرعت درحال توسعه‌صاند .در نظر گرفتن تنوع واحدهای تولید توان از قبیل بخار بازگرمایشی، آبی و گازی در هر ناحیه کنترل، لحاظ کردن قیود فیزیکی غیرخطی ساز سیستم قدرت نظیر قید نرخ تولید و باند راکد گاورنر و بحث حساسیت کنترلرها در مقابل تغییرات پارامترهای سیستم و شرایط بارگذاری و اغتشاشات متنوع که در کنترل و بهره برداری از سیستم‌صهای قدرت مطرح می‌صگردند، در ارزیابی‌صهای این رساله لحاظ شده‌صاند تا حدالامکان نتایج بدست آمده دقیق و قابل اعتماد باشند و توانایی کنترلرهای پیشنهادی در بهبود عملکرد AGC به چالش کشیده شود .به منظور ارزیابی بهتر عملکرد دینامیکی طرح‌صهای پیشنهادی، علاوه بر اغتشاش بار پله پایه، از اغتشاشات بار مختلفی نظیر بار پالسی، بار شبه‌صسینوسی و بار تصادفی و پله مرتبه بالا نیز استفاده شده است .همچنین، به منظور سنجش میزان مقاوم بودن پاسخ‌صهای سیستم در مقابل تغییر پارامترهای سیستم و شرایط بارگذاری مختلف، سناریوهای مختلفی در نظر گرفته شده است .از آنجائیکه AGC یکی از پرسودترین خدمات جانبی در محیط رقابتی بازار برق می‌صباشد، پیاده‌صسازی AGC در محیط تجدید ساختار یافته با کمک کنترلرهای میراساز مبتنی بر FACTS برای برآوردن قراردادهای دوجانبه و تراکنش‌صهای بر پایه تسهیلات اشتراکی و ارتقای عملکرد دینامیکی سیستم AGC نیز در این رساله دنبال شده است .طراحی بهینه و هماهنگ کنترلرهای میراساز پیشنهادی مبتنی بر FACTS و حلقهAGC ، تبدیل به یک مسأله بهینه سازی حوزه زمانی می‌صشود .پارامترهای قابل تنظیم کنترلر میراساز و حلقه AGC با بهره گیری از تکنیک‌صهای هوشمند نظیر الگوریتم بهینه سازی جمعی ذرات بهبود یافته یا الگوریتم جستجوی گروهی اصلاح شده برای حداقل سازی شاخص عملکردی انتگرال زمان در مجذور خطا بهینه می‌صگردند .انتخاب این شاخص عملکرد کنترل با هدف بهره برداری حداکثر از طرفیت میراسازی کنترلرهای پیش‌صبینی شده برای حداقل سازی دامنه و زمان نشست نوسانات صورت گرفته است
The frequency stability is defined as the capability of the power system to maintain the system steady state frequency whitin the specified operating limits. Appropriate frequency control provides stable operation of synchronous and asynchronous machines, which is indispensable for satisfactory operation of a power system. In an interconnected multi-area power system, AGC is responsible for regulating the area power generations in such a way that further to control the area frequencies, the scheduled power flow in the tie-line can be established as well. The main objectives of the LFC are to provide sufficient damping to the area frequency and tie-line power oscillations.Owing to providing fast dynamic responses and proven performance, the application of series FACTS in tie-line of the interconnected power systems to improve the dynamic performance of the AGC system while encountered disturbances, is one of interesting topics which has received much attention in recent researches. The dynamic modeling and control of the series FACTS such as TCSC and GCSC, which have not been investigated in AGC studies so far, seem to be interesting. In this thesis, new dynamic modeling and appropriate control strategies of these devices are proposed to improve power system frequency stability. FOCs as one of the most updated and advanced controllers till today, are employed in the proposed supplementary damping controllers based on the series FACTS. The FOPID, TID, and FOPLC are considered as the FOCs. Furthermore, comparative studies are performed to evaluate the dynamic performance of the proposed damping controllers based on the TCSC and GCSC with other series damping controllers based on the SSSC and TCPS. The validation of the proposed frequency control schemes on a practical model of power system is under the focus of the recent studies. In this thesis, to obtain realistic results and to challenge the capability of the proposed controllers in improving the AGC performance, different aspects of a reliable realization of an AGC scheme are considered such as considering the variety of power generations from reheat thermal, hydro, and gas units in each control area, regarding physical limitations of GRC and GDB nonlinearities, taking into account various load disturbance patterns in the dynamic performance evaluations, and the sensitivity analysis of the controllers to assess the robustness of power system against different uncertainties. Regarding aforesaid aspects in the simulations, can challenge the capability of the proposed controllers in improving the AGC performance. In doing so, the dynamic performance of the proposed controllers is examined under different load perturbations including higher order step, pulse, sinusoidal, and random. Moreover, the robustness of the responses to the large uncertainties in the system loading condition and severe variations in the parameters are investigated. Since, AGC is one of the most profitable ancillary services in the competitive electricity market, implementation of the AGC in the deregulated environment using FACTS-based damping controllers to improve the dynamic performance and to fulfill the bilateral and pool-co transactions, are followed in this thesis. The optimally coordinated design of the FACTS-based damping controllers and the LFC loop is converted to a time domain optimization problem which is solved by employing heuristic evolutionary algorithms such as IPSO and MGSO algorithms. The ITSE performance index is chosen as objective function to take maximum advantages of the proposed damping controllers in decreasing the magnitude and settling times of the area frequency and tie-line power oscillations
مرسلی، جواد
زارع، کاظم، استاد راهنما
طرفدار حق، مهرداد، استاد مشاور
سیاه و سفید
نمایه‌سازی قبلی
