کنترل توزیع شده ی بار-فرکانس تحت شبکه در سیستم قدرت چند ناحیه ای بهم پیوسته

همزمان با پیچیده تر شدن سیستم قدرت، تجدید ساختار های ایجاد شده در آن و حرکت های نو صورت گرفته در راستای شبکه های الکتریکی هوشمند، استفاده از شبکه ی مخابراتی به عنوان بستر انتقال داده افزایش یافته است. مزایای فراوان سیستم های کنترل تحت شبکه سبب شده است تا به کارگیری آن ها در سیستم قدرت به عنوان یک ضرورت مطرح گردد. یکی از حوزه های مورد استفاده از سیستم های کنترل تحت شبکه در سیستم قدرت، پشتیبانی از سرویس های جانبی از جمله سیستم کنترل بار-فرکانس در محیط تجدید ساختار یافته می باشد. کنترل فرکانس– که به عنوان یکی از وظایف اصلی سیستم کنترل تولید خودکار شناخته می شود - یکی از مهم ترین مسائل کنترلی در طراحی و عملکرد سیستم قدرت بشمار می رود. در یک سیستم قدرت چند ناحیه ای بهم پیوسته، سیستم های کنترل تولید خودکار برای گروهی از نیروگاه ها طراحی و بکار گرفته می شود. نگه داشتن انحرافات فرکانس در محدوده مجاز و تبادلات توان بین نواحی کنترلی نزدیک به مقادیر برنامه ریزی شده ی خود دو وظیفه ی اصلی سیستم کنترل تولید خودکار می باشد. دریافت سیگنال از نواحی کنترلی و انتقال سیگنال های کنترلی کنترل تولید خودکار از طریق شبکه ی مخابراتی صورت می پذیرد. یکی از چالش هایی که در شبکه های مخابراتی برانگیخته می شود، تأخیر زمانی در ارسال و یا دریافت سیگنال های کنترلی است. تأخیر زمانی به گونه ای است که می تواند عملکرد سیستم کنترل بار-فرکانس را تحت تأثیر قرار دهد و یا حتی سبب ناپایداری سیستم قدرت گردد. در این پایان نامه، ابتدا به بررسی میزان تداخل و وابستگی بین نواحی کنترلی در سیستم قدرت چند ناحیه ای بهم پیوسته پرداخته شده است. با بررسی میزان تداخل و وابستگی بین نواحی کنترلی بر مبنای باند های گریشگورین در این پژوهش، این نتیجه حاصل شد که تداخل بین نواحی کنترلی در سیستم قدرت سنتی و تجدید ساختار یافته میزان قابل ملاحظه می باشد. از این رو، انتظار می رود تا با به کارگیری ساختار کنترلی توزیع شده بتوان عملکرد کنترلی سیستم کنترل تولید خودکار را بهبود داد. در ادامه، با ارائه ی دو روش کنترلی جدید به طراحی کنترل کننده ی مقاوم بر مبنای معماری کنترلی توزیع شده برای سیستم کنترل تولید خودکار پرداخته شده است. در روش کنترلی اول، اثر تداخلی بین نواحی کنترلی در سیستم قدرت چند ناحیه ای به صورت ورودی در معادلات حالت هر ناحیه ی کنترلی در نظر گرفته شده است. در این روش، قانون کنترلی در هر ناحیه ی کنترلی به گونه ای پیشنهاد شده است تا کنترل کننده در هر ناحیه، علاوه بر اطلاع از حالت های ناحیه ی کنترلی خود، از حالت های نواحی کنترلی مجاور خود نیز اطلاع داشته باشد و در نتیجه، کنترل کننده با اطلاعات بیشتر به کنترل سیستم بپردازد و بهبود بیشتری در پایداری و عملکرد سیستم ایجاد نماید. در روش کنترلی دوم، اثر تداخل بین نواحی کنترلی به عنوان اختلال در نظر گرفته شده است. ساختار کنترلی پیشنهادی در این روش به گونه ای است که با وارد نمودن اندازه ی تأخیر در مراحل طراحی کنترل کننده و همچنین، در نظر گرفتن ماتریس های وزنی مناسب ؛ ضمن کاهش محافظه کاری، عملکرد مقاوم بهتری را در مقایسه با دیگر کنترل- کننده های مشابه از خود نشان می دهد. به منظور نشان دادن کارایی روش های پیشنهادی، شبیه سازی هایی در سیستم قدرت سه ناحیه ای بهم پیوسته انجام خواهد شد. این شبیه سازی ها، در دو محیط سنتی و تجدید ساختار یافته سیستم قدرت انجام شده و در سناریوهای مختلفی از بار، تأخیر های زمانی مختلف و در حضور نامعینی های پارامتری در سیستم، به ارزیابی کمی و کیفی نتایج به دست آمده خواهیم پرداخت. نتایج حاصل از شبیه سازی نشان می دهد که رویکرد های پیشنهادی می توانند در برابر نامعینی های پارامتری، اختلالات وارد بر سیستم قدرت ناشی از تغییرات بار و در حضور هر نوع تأخیر زمانی ثابت و یا متغیر با زمان، در مقایسه با کنترلکننده های مشابه پیشنهادی در مقالات دیگر، رفتار دینامیکی و مقاومت بهتری را از خود نشان می دهد.