چکیده: در بسیاری از کشورها به منظور کاهش آلودگی زیست محیطی از توان باد برای تولید توان الکتریکی بجای روش های رایج استفاده می شود. لذا در برخی از مناطق به دلیل وجود شرایط جغرافیایی مطلوب، تولید توان با استفاده از مزارع بادی افزایش قابل توجهی داشته است. توان باد یکی از منابع عظیم تجدیدپذیر است که دارای رشد سریع تکنولوژی در سیستم های الکتریکی قدرت می باشد. یکی از مهمترین مشخصه های تولید توان بادی، تغییرپذیر بودن و غیرقطعی بودن میزان توان تولیدی است. لذا این عدم قطعیت به عنوان یکی از پارامترهای تصادفی در برنامه ریزی سیستم در نظر گرفته می شود. این عدم قطعیت ها در توان بادی، منجر به کاهش دقت برنامه ریزی میزان توان تولیدی سایر نیروگاه های شبکه می شود. این کاهش دقت برنامه ریزی، کاهش سطح امنیت شبکه و افزایش سطح ذخیره چرخان مورد نیاز را به دنبال دارد. از طرف دیگر واحدهای تلمبه ای–ذخیره ای، دارای توانایی مدیریت نامتعادلی های مثبت و منفی انرژی شبکه در طول زمان می باشند. در کنار تولید غیر قابل پیش بینی نیروگاه های بادی، واحدهای تلمبه ای–ذخیره ای به عنوان یک مکمل تولید، به شکل مناسبی می تواند در کنار نیروگاه های بادی مورد بهره برداری قرار گیرد. ذخیره چرخان به اپراتور سیستم اجازه می دهد تا در برابر نامتعادلی های پیش بینی نشده سطح تولید و بار به جبرانسازی سیستم بپردازد. با توجه به این که هزینه های تأمین ذخیره چرخان، جزئی و قابل چشم پوشی نیست لذا هزینه های بهره برداری سیستم نیز افزایش می یابد. به این منظور جهت حداقل کردن این هزینه ها باید مقدار بهینه ذخیره چرخان را تعیین نمود. مقدار بهینه ذخیره چرخان عبارت است از مقدار توانی که اگر یک مگاوات توان مازاد بر این سطح بهینه تولید شود هزینه تولید این یک مگاوات توان، با سود ناشی از آن معادل می شود (سود با مقدار کاهش یافته در هزینه های ناشی از ایجاد وقفه ها معادل است). از آنجا که تمام این مسائل، غیرقطعی می باشد لذا باید در برنامه ریزی سطح بهینه ذخیره چرخان شبکه مد نظر قرار گیرند. در این تحقیق به دنبال تعیین استراتژی بهینه شرکت در بازار روز-پیش و خدمات جانبی مجموعه نیروگاهی (شامل ترکیب واحدهای بادی و تلمبه ای–ذخیره ای) هستیم. در این راستا، سطح بهینه ذخیره چرخان و غیرچرخان به گونه ای که اپراتور سیستم قادر به پاسخگویی در برابر نامتعادلی های تصادفی و عدم قطعیت تولید توان بادی باشد، تعیین می گردد. با وجود پارامترهای تصادفی قیمت بازار (انرژی و ذخیره) و تولید توان بادی، این مسئله برنامه ریزی، به یک برنامه ریزی تصادفی تبدیل شده است. به منظور ارزیابی سطح سود و زیان این استراتژی بهینه، با بررسی ریسک عملکرد برنامه ریزی، سطح اعتماد مجموعه مورد ارزیابی قرار گرفته و مقدار var تعیین می گردد. این برنامه ریزی در دوره کوتاه مدت بازار قابل ارائه می باشد. در نهایت، در راستای ماکزیمم کردن سود حاصله از بازار، پیشنهادهای بهینه ای به بازار روز-پیش ارائه می شود.

مهمترین نیاز های حفاظتی برای ریزشبکه های متصل به شبکه تشخیص شرایط جزیره و حفاظت برای مقابله با شرایط جزیره می باشد. در این پایان نامه یک روش جدید برای تشخیص شرایط جزیره برای یک ریزشبکه استاندارد مجهز به منابع تولیدی مختلف شامل توربین بادی با ژنراتور القایی از دو سوء تغذیه (dfig)، chp و فتوولتائیک ارایه شده است. روش پیشنهادی تشخیص شرایط جزیره بر مبنای تزریق جریان اغتشاش به سیستم از طریق محور q یا محور متعامد کنترلر مبدل سمت شبکه ژنراتور القایی از دو سو تغذیه می باشد. بنابراین با اعمال روش پیشنهادی، تغییرات فرکانس ولتاژ استاتور توربین بادی بعنوان شاخص تشخیص شرایط جزیره در نظر گرفته می شود. در این روش ولتاژ استاتور بعنوان سیگنال تشخیص شرایط جزیره به یک مدار منطقی داده می شود و سپس فرکانس سیستم مورد بررسی قرار می گیرد و در صورتی که فرکانس از بازه (9/59 - 1/60) هرتز خارج شود این شرایط بعنوان جزیره تشخیص داده می شود. بسیاری از روش های تشخیص جزیره در شرایطی مانند راه اندازی موتور القایی، قطع خطوط ریزشبکه شکست می خورند و دارای نواحی تشخیص داده نشده می باشند. روش پیشنهادی قادر است شرایط جزیره را نسبت به حالت های گذرای یاد شده تشخیص دهد که این امر منجر به کاهش قابل توجه نواحی تشخیص داده نشده می شود. نتایج شبیه سازی که در فضای برنامه pscad/emtdc انجام شده است، عملکرد موثر روش پیشنهادی را در تشخیص شرایط جزیره در یک ریزشبکه استاندارد نشان می دهد.

امروزه سیستم های قدرت با توجه به افزایش روزافزون مصرف انرژی الکتریکی در حاشیه پایداری کمتری نسبت به گذشته کار می کنند. افزایش وقوع خاموشی های گسترده در سالهای اخیر در نقاط مختلف دنیا مبین این نکته می باشد. استفاده از ادوات facts نقش مهمی در بهبود پایداری در سیستم های قدرت دارد. یکی از ادوات facts کارآمد برای کنترل مجزای توان اکتیو و راکتیو خطوط، upfc است که باعث بهبود پایداری در سیستم قدرت می گردد. در این پایان نامه ابتدا یک روش جایابی بهینه upfc با استفاده از الگوریتم pso تطبیقی (apso) در شبکه انتقال اصفهان- خوزستان جهت بهبود پایداری استاتیکی و گذرا ارائه شده است. برای انجام این کار ابتدا اثر upfc در معادلات پخش بار لحاظ شده است. در روند جایابی upfc از قیود ولتاژ سیستم، بارگذاری و تراکم خطوط، تلفات کل سیستم و هزینه اقتصادی نصب و بهره برداری upfc در تشکیل تابع هدف بهینه سازی استفاده شده است. در ادامه برای انجام شبیه سازی، سیستم کنترلی upfc به همراه سیگنال کنترل تکمیلی آن به شکل دقیق مدلسازی شده است. سپس با مدلسازی دقیق کلیه المانهای شبکه از جمله سیستم های کنترل بار و فرکانس و ولتاژ کلیه ژنراتورهای موجود در شبکه اصفهان خوزستان، این شبکه با استفاده از نرم افزار digsilent شبیه سازی شده است. نتایج شبیه سازی نشان دهنده تاثیر قابل توجه روش پیشنهادی در بهبود پایداری استاتیکی و گذرا در سیستم تحت مطالعه دارد.