خط انتقال یکی از مهمترین تجهیزات سیستم قدرت است، حفاظت خط انتقال از دیدگاه حفظ پایداری سیستم و جلوگیری از آسیب دیدن تجهیزات در اثر عبور جریان اتصال کوتاه دارای اهمیت بسیار زیادی است. با توجه به فاصله زیاد بین ترمینالهای ابتدا و انتهای خط، حفاظت خط انتقال یکی از پیچیده ترین انواع حفاظت در سیستم قدرت است. حفاظت خط انتقال به طرق مختلف صورت می گیرد. عمده ترین حفاظت در مورد خطوط متوسط و بلند حفاظت دیستانس است. این گونه حفاظت با محاسبه امپدانس و مقایسه آن با نواحی حفاظتی از قبل تعریف شده، عمل حفاظت را انجام می دهد. اما در مورد خطوط کوتاه استفاده از حفاظت دیستانس خطوط بلند با مشکلاتی روبرو است. به دلیل کوچک بودن امپدانس خطوط کوتاه، نسبت امپدانس منبع به امپدانس خط انتقال عدد بزرگی است و به همین علت خطوط کوتاه در رابطه با حفاظت دیستانس دچار مشکل هستند. افت ولتاژ روی خط انتقال که در محل رله به عنوان ولتاژ دیده شده توسط رله استفاده می شود بسیار کوچکتر از ولتاژ نامی سیستم است (این ولتاژ از تقسیم ولتاژ بین خط و منبع حاصل می شود). همین امر باعث می شود که کوچکترین خطا در اندازه گیری ولتاژ، عملکرد رله را دچار اختلال نماید. با توجه به اینکه ترانسفورماتورهای اندازه گیری در حوالی مقادیر نامی شان عملکرد مناسبی دارند؛ و در صورتی که ولتاژ محل رله بسیار کمتر از ولتاژ نامی سیستم باشد، دچار مشکل خواهند شد. همچنین ناحیه حفاظتی رله دیستانس برای خط کوتاه کوچکتر بوده و مقاومت خطا باعث خارج شدن خطا از حوزه حفاظت رله دیستانس می شود و رله برای خطای داخلی عمل نخواهد کرد. این دو مشکل اساسی رله های دیستانس در خطوط کوتاه باعث استفاده از روش های جریانی در حفاظت خطوط کوتاه شده است. روش های جریانی به دو صورت انجام می گیرد: مقایسه فاز جریان و استفاده از تفاضل جریان. این گونه روش حفاظتی نیاز به کانال مخابراتی پیچیده و سریع دارد تا اطلاعات بین دو پست با یکدیگر مبادله شوند. یک مزیت مهم روشهای جریانی عدم نیاز به اطلاعات ولتاژ می باشد. پس رله ای که از این روش استفاده می کند ساده تر است اما عیبی که برای این روش وجود دارد این است که هرگونه خطا در کانال مخابراتی باعث عملکرد نابجا و یا نادرست رله خواهد شد. روش مورد استفاده برای بهبود عملکرد سیستم حفاظت خطوط کوتاه بر مبنای رله های میکروپروسسوری است. یعنی فرض بر این است که با در اختیار داشتن یک پروسسور قوی، امکان انجام سریع هر گونه محاسبه ریاضی در فضای دیجیتال فراهم است. این فرض دور از واقع نیست. زیرا تقریبا تمامی رله هایی که در سیستم های قدرت جدید در حال نصب هستند از نوع میکروپروسسوری می باشند. با استفاده از امکانات رله های میکروپروسسوری، می توان به صورت نرم افزاری توابع جدیدی را در حفاظت مورد استفاده قرار داد. استفاده مناسب از این امکانات باعث می شود که انعطاف پذیری و قابلیت رله های حفاظتی میکروپروسسوری نسبت به انواع استاتیکی و الکترومکانیکی به طور چشمگیری افزایش یابد. در این پایان نامه از این امکان جدید به نحو مناسب استفاده خواهد شد. انتظار می رود روش جدید ارائه شده، در مقابل اثر مقاومت خطا، اثر infeed و اثر افت ولتاژ بیش از حد در خطوط انتقال کوتاه عملکرد مناسبی داشته باشد.

داشتن گشتاور بالا با کمترین ریپل و راندمان بالا با کمترین تلفات از جمله شاخص?های مهم در طراحی ماشین?های شار محوری(afpm) می باشند. عوامل موثر در کنترل این شاخص?ها فاصله? هوایی وساختار استاتور روتور ویا نحوه? جایگذاری قطعات مغناطیس دائم می?باشند. با بررسی هر یک از این عوامل درطراحی ماشین می?توان به میزان تاثیرگذاری آنها در بهبود شاخص?ها پی برد. از جمله شاخص?های مطرح در این ماشین?ها کیفیت گشتاور است. افزایش این شاخص همراه با کاهش در ریپل آن از جمله موارد مورد علاقه در مقالات است. ریپل موجود در ماشین?های شارمحور می?تواند ناشی قسمت?های کنترلی ماشین یعنی مربوط به سویچ زنی و هارمونیک?های تولید شده در نیروی محرکه القایی و یا درجریان?های القا شده باشد. همچنین یکی دیگر از عوامل ایجاد ریپل می?تواند ناشی از ساختار ماشین باشد که از جمله مهمترین آنها گشتاور اثر دندانه است. این گشتاور ناشی از عمل و عکس?العمل مغناطیس دائم?ها و شیار?های موجود در استاتور است. از جمله پارامترهای تاثیر?گذار در گشتاور اثر دندانه شکل و نحوه? قرار گرفتن مغناطیس دائم?ها روی روتور و همچنین شکل شیارهای استاتور است. در این پژوهش سعی در بررسی عوامل تاثیر?گذار در گشتاور اثر دندانه در ماشین?های شار محور شده است.

در سالهای اخیر با توجه به کاهش و کمبود انرژی های فسیلی، تولید برق از انرژیهای دیگری که مقرون به صرفه باشد، افزایش پیدا کرده است. همچنین با توجه به آلودگی های ناشی از احتراق منابع فسیلی دلیل دیگری در توجه دولتها و دوستاران محیط زیست به تولید برق از انرژیهای پاک می باشد. دلیل دیگر افزایش توجه به منابع تولید پراکنده، تجدید ساختار در صنعت برق می باشد که سرمایه گذاری بخش خصوصی را در این زمینه افزایش داده است اتصال این منابع به شبکه های توزیع مزایا و معایب متفاوتی را در شبکه توزیع خواهد داشت.از جمله مزایای این منابع می توان به افزایش قابلیت اطمینان سیستم، اصلاح پروفیل ولتاژ، کاهش تلفات و ... اشاره نمود. همچنین یکی از مهمترین معایب اتصال این منابع به شبکه توزیع تغییر سطوح اتصال کوتاه نقاط مختلف شبکه و اختلال در سیستم حفاظتی شبکه و عملکرد نادرست این سیستم می باشد. محل نصب، میزان تولید، نوع تکنولوژی و توپولوژی شبکه تاثیرات متفاوتی را در سیستم حفاظت خواهد داشت. در این پایان نامه با اتصال منابع dg به شبکه توزیع نمونه که شبکه 13 باسه استاندارد ieee می باشد، در نرم افزار pscad/emtdc مشکلات ناشی از این تجهیزات در حفاظت شبکه توزیع بررسی شده است.

در طول چند سال گذشته، چند خاموشی فاجعه بار در مناطق مختلف جهان به وقوع پیوست. گرچه خاموشی های شبکه قدرت در گذشته نیز بوده است اما به نظر می رسد که اخیراً فرکانس وقوع آن ها افزایش یافته است و شبکه-های سیستم قدرت شکننده تر شده اند. قابلیت آن ها برای واکنش سریع و مناسب نسبت به خطاهای سیستم و اتفاقات غیرعادی، کاهش یافته است. حفاظت خط انتقال معمولاً به وسیله ی رله های دیستانس انجام می شود. رله های دیستانس به صورت رله های اولیه محلی (ناحیه 1)، رله های ثانویه (ناحیه 2) و رله های پشتیبان دور (ناحیه 3) طبقه-بندی می شوند. ناحیه 3 یک رله دیستانس استفاده می شود تا حفاظت پشتیبان دور را در حالت عمل نکردن حفاظت اولیه و ثانویه فراهم کند. با این وجود، خطر عملکرد نادرست تحت شرایط پرتنش مانند بارگیری شدید و ناپایداری ولتاژ کاملاً بالا است. این عملکرد نادرست می تواند به علت افزایش سطح بار به حدی باشد که رله، جریان و ولتاژ سیستم را به امپدانسی تبدیل کند که در واقع آن امپدانس وجود ندارد یعنی حالت تجاوز بار. همچنین دلایل دیگری مانند نوسان توان و ناپایداری ولتاژ برای عملکرد نادرست ناحیه 3 وجود دارد. ناحیه 3 رله ها به علت وقوع خطای پنهان می تواند به صورت اشتباه عمل کند. خطای پنهان معمولاً کم یاب بوده ولی می تواند به خاطر خطاهای سخت-افزاری یا نرم افزاری در ناحیه 3 رله رخ دهد. این خطا ممکن است برای مدت طولانی به صورت مخفی بماند. با این وجود، این مشکلات ممکن است به عنوان حساسیت بیشتر ناحیه 3 رله حتی نسبت به اضافه باری خط دور بازنمود پیدا کند. گرچه این اضافه باری ممکن است به صورت گذرا باشد یا ممکن است به مرحله ای نرسد که ناحیه 1 و 2 رله نیاز به عملکرد داشته باشد، ناحیه 3 بیش فعال رله ممکن است عمل کند و باعث عملکرد رله های دیگر نیز شده و منجر به حوادث پی درپی شود. برای جلوگیری از عملکرد نامطلوب حفاظت پشتیبان به علت تجاوز بار، چند روش پیشنهاد شده است. روش استفاده شده برای بهبود عملکرد رله دیستانس برپایه ارتباط مخابراتی بین دو پست متصل می باشد. این فرض دور از واقع نیست. زیرا بیشتر شبکه های قدرت از این امکانات استفاده می کنند. در این پایان نامه از این امکان استفاده خواهد شد و انتظار می رود روش های جدید ارائه شده، عملکرد مناسبی در مقابل خطای پنهان ناحیه 3 رله دیستانس داشته باشد.

زمانی که در سیستم نوسان توان رخ می دهد، مقادیر ولتاژ و جریان و در نتیجه مقدار امپدانس دیده شده توسط رله دیستانس نوسان می کند. این نوسان سبب خواهد شد که امپدانس دیده شده توسط رله وارد ناحیه عملکرد شده و در نتیجه رله فرمان قطع را صادر نماید، که این حالت نامطلوب است. بنابراین واحد جدیدی به رله ی دیستانس اضافه می شود که در زمان وقوع نوسان توان، رله را قفل می کند و مانع از عملکرد آن می شود. روش های مختلفی برای تشخیص نوسان توان مطرح شده که در صورت تشخیص نوسان توان رله را قفل کرده و مانع از عملکرد آن می شود. یکی از چالش های موجود در حفاظت این است که در زمان نوسان توان اگر خطایی رخ دهد، رله ای که قفل شده، بتواند خطا را تشخیص داده و فرمان قطع صادرکند. در این پایان نامه ابتدا به بررسی و تحلیل دقیق روش های موجود برای تشخیص اتصال کوتاه از نوسان توان پرداخته شده است. در فصل دوم، به معرفی رله دیستانس و مشکلات آن پرداخته شده است. در فصل سوم، الگوریتم های پیشنهادی جدید برای تشخیص خطا و مبانی نظری آن ها ارائه شده است و در نهایت الگوریتم های جدید ارائه شده، با استفاده از شبیه سازی مورد بررسی و تحلیل قرار گرفته شده اند.

سیستم های انتقال جریان متناوب انعطاف پذیر (facts) امکان کنترل توان عبوری از خطوط انتقال و بهبود پایداری را با استفاده از تجهیزات الکترونیک قدرت فراهم می آورند. یکی از انواع این سیستم-ها، ادوات facts سری هستند که با تغییر امپدانس معادل سری خط انتقال و نیز با تزریق ولتاژی با دامنه و فاز قابل تنظیم و بصورت سری با خط انتقال، امکان جبران سازی سری و کنترل و افزایش توان عبوری از خط را به دست می دهند. خطوط انتقال به طور معمول توسط رله های دیستانس حفاظت می شوند. حفاظت دیستانس، که بر مبنای محاسبه امپدانس خطا کار می کند، در برخی از موارد با مشکلات و مسائلی روبرو است که یکی از این موارد، حفاظت خطوط جبران شده سری می-باشد. در این پایان نامه، ابتدا تأثیر ادوات facts سری بر حفاظت دیستانس خطوط انتقال بررسی شده و سپس دو روش جدید برای حفاظت خطوط انتقال در حضور ادوات facts سری پیشنهاد شده است. روش پیشنهادی اول، علاوه بر سادگی و قابلیت پیاده سازی عملی، می تواند جهت خطا را در مدت زمانی در حدود یک چهارم سیکل تعیین نماید. این روش با استفاده از مقادیر متوسط ولتاژ و جریان، جهت خطا را تشخیص می دهد. نتایج شبیه سازی های رایانه ای و آزمایشگاهی قابلیت بالای روش پیشنهادی را در حفاظت خطوط انتقال مجهز به ادوات facts سری نشان می دهد. روش پیشنهادی دوم، به معرفی یک حفاظت دیستانس جدید با استفاده از امپدانس متقابل بین فازها می پردازد. این روش با استفاده از امپدانس متقابل، به جای امپدانس توالی مثبت، قادر به حل مشکلات حفاظت دیستانس خطوط جبران شده سری است. نتایج شبیه سازی ها و مقایسه عملکرد این روش با حفاظت دیستانس معمولی، کارایی برتر آن را تأیید می کند.

انتخاب روش مناسب برای زمین کردن نقطه نوترال، یکی از مهم ترین بخش های طراحی سیستم های الکتریکی است. اهمیت این موضوع از آن جا ناشی می شود که بسیاری از پارامترهای سیستم قدرت مانند سطح عایقی تجهیزات، ایمنی پرسنل و دستگاه ها، سطح جریان خطا و تنش های الکتریکی و مکانیکی ناشی از آن، مقادیر اضافه ولتاژهای گذرا و موقتی، عملکرد سیستم حفاظتی، تعداد و مدت زمان قطعی ها، کیفیت توان ارائه شده و بسیاری موارد دیگر، در ارتباط مستقیم با سیستم زمین انتخاب شده است. بنابراین در طراحی سیستم های الکتریکی بایستی به مقوله زمین کردن توجه کافی مبذول گردد. زمین کردن نقطه نوترال شبکه های الکریکی به چند روش شناخته شده صورت می گیرد. علت تنوع استفاده از سیستم های زمین مختلف، کارایی ها و محدودیت های هر یک از آن ها در شبکه های مختلف است. سطح ولتاژ شبکه، نوع خطوط تغذیه استفاده شده (خطوط هوایی یا کابل های زیرزمینی) و گستردگی سیستم قدرت و نوع تجهیزات موجود، باعث محدودیت در استفاده از برخی از روش های زمین کردن و قدرتمندی برخی روش های دیگر می شود. در سطح ولتاژ فشار متوسط تنوع به کارگیری سیستم های زمین مختلف، بیشتر به چشم می خورد. این موضوع ناشی برآورده کردن اهداف خاصی است که در طراحی این شبکه ها مدنظر قرار می گیرد. در برخی از سیستم های الکتریکی، بارهای حساسی وجود دارد که تداوم سرویس دهی آن ها اهمیت بیشتری دارد. کارخانجات پتروشیمی، سیمان، کاغذ و غیره از این دسته اند. حفظ سرویس دهی این سیستم ها به ازای خطاهای تک فاز گذرا می تواند بسیار سودمند باشد. برخی از سیستم های زمین امپدانس بالا امکان ادامه عملکرد سیستم های قدرت در حضور خطای تک فاز به زمین را فراهم می کنند. با گسترش استفاده از ادوات الکترونیک قدرت در سیستم های الکتریکی، روش های زمین کردن نقطه نوترال را نیز تحت تأثیر قرار گرفته و نویسندگان مختلف اصلاح و تعویض سیستم های زمین سنتی را با تجهیزات مبتنی بر ادوات الکترونیک قدرت پیشنهاد داده اند. سرعت فوق العاده کلیدهای الکترونیک قدرت باعث شده است که سیستم های زمین مبتنی بر ادوات الکترونیک قدرت، برخی معایب سیستم های زمین سنتی را برطرف نموده و چندین مزیت از سیستم های زمین سنتی در یک سیستم زمین جمع شود. اخیراً یک روش زمین جدید که با استفاده از اینورترها و چاپرهای الکترونیک قدرت، جریان کنترل شده در نقطه نوترال تزریق می کند، معرفی گردیده و لفظ «سیستم زمین فعال» برای این روش به کار برده شده است. سیستم زمین فعال با قابلیت تزریق جریان کنترل شده از نظر دامنه، فاز و فرکانس، امکان حذف برخی محدودیت های سیستم های زمین سنتی را فراهم نموده است. یک مشکل مشترک سیستم های زمین امپدانس بالا، پیچیدگی تشخیص فیدر معیوب از فیدرهای سالم است. در سیستم های زمین امپدانس بالا به علت محدود شدن دامنه جریان خطا به سطوح کم، سیستم حفاظت قادر به حفاظت موضعی خطاهای تک فاز به زمین نخواهد بود. در سیستم زمین فعال نیز با محدود شدن جریان خطا، جریان فیدر معیوب در حالت عادی و در حضور خطا تفاوت چندانی ندارد. قابلیت بالقوه سیستم زمین فعال در تغییر سطح جریان تزریق شده، امکان تشخیص فیدر معیوب بدون این که جریان این فیدر به حد آستانه رله های حفاظتی افزایش یابد، فراهم نموده است. کاهش اضافه ولتاژها و تعیین جریان شارژ خازنی سیستم از دیگر کارایی های سیستم زمین فعال است و مورد بررسی قرار گرفته است.

رله های دیستانس برای حفاظت اصلی و یا پشتیبان خطوط انتقال انرژی به کار گرفته می شوند. برای حفاظت خطوط انتقال بلند معمولا رله های دیستانس به عنوان حفاظت اصلی و رله های اضافه جریان به عنوان حفاظت پشتیبان استفاده می شوند. نواحی حفاظتی دوم و سوم رله دیستانس نیز با یک فاصله زمانی مناسب برای حفاظت اولیه قسمتی از خط اصلی و حفاظت پشتیبان قسمتی از خطوط مقابل به کار گرفته می شوند. با توجه به اینکه در این نوع رله، امپدانس از محل رله تا محل اتصال کوتاه اندازه گیری میشود و این امپدانس به فاصله میان رله و محل اتصال بستگی دارد، این نوع حفاظت با عنوان حفاظت دیستانس شناخته میشود. برای حالات متعددی که حفاظت دیستانس در مواجهه با آنها ممکن است عملکرد صحیح نداشته باشد، همانند کاربرد در خطوط چند مداره، خطوط چند ترمیناله، بروز نوسان توان و موارد دیگر، تاکنون کارهای تحقیقاتی متعددی انجام شده و نتایج این تحقیقات منجر به اصلاح حفاظت مرسوم دیستانس با استفاده از روش های پایلوت و یا غیرپایلوت شده است. امروزه با معرفی و کاربرد رله های دیجیتال، زمینه برای معرفی الگوریتمهای تطبیقی و هوشمند برای حفاظت دقیق و جامع تر سیستم های قدرت فراهم شده است. یکی از مواردی که منجر به بروز مشکل در عملکرد حفاظت دیستانس مرسوم می شود، عدم قطعیت مقدار توان عبوری از خط انتقال در حالت کار عادی شبکه و نیز در حالت بروز اتصال کوتاه می باشد، (عدم قطعیت در تغذیه اتصال کوتاه از منابع مختلف). عدم قطعیت توان عبوری از خط انتقال می تواند دلایل متعددی داشته باشد، همانند از مدار خارج شدن ژنراتورها و یا قطع یک یا تعدادی از خطوط انتقال مجاور، به دلیل بروز اتصال کوتاه روی آنها (غیر عمدی)، و یا به علت تعمیرات (عمدی)، که تعداد زیادی از این موارد طبیعت تصادفی دارند. در حالت کلی تاثیر عدم قطعیت توان عبوری از خط انتقال میتواند در دو حالت عملکرد رله دیستانس را دچار مشکل سازد، یکی در حالت عملکرد عادی که اتصال کوتاهی در شبکه وجود ندارد و رله برای عبور توان در محدوده مشخصی از خط انتقال تنظیم شده باشد، ولی توان در عمل برای مدتی بیشتر از آن محدوده مشخص از خط انتقال عبور کند، در این حالت این امکان وجود دارد که رله های دیستانس خطوط مجاور، توان عبوری از خط را در ناحیه حفاظتی سوم دیده و اشتباها عمل کنند. در حالت دوم، در زمان بروز اتصال کوتاه ، اثر تغذیه اتصال کوتاه از منابع متعدد با جریان های دارای عدم قطعیت میتواند باعث عملکرد اشتباه رله دیستانس شود. علاوه بر بحث توان عبوری، عدم قطعیت در دیگر پارامترهای موثر روی امپدانس دیده شده رله دیستانس همانند مقاومت خطا، خطای اندازه گیری و ... نیز در عملکرد صحیح رله دیستانس تأثیر گذار هستند. روش مورد استفاده برای اصلاح حفاظت سیستم های قدرت در حضور عدم قطعیت توان عبوری خط انتقال، بر اساس قابلیت رله های میکروپروسسوری مدرن خواهد بود. همچنین در کنار استفاده از رله های میکروپروسسوری با سرعت بالا و قابلیت برنامه ریزی ساختار یافته، در صورت نیاز ابزارهای اندازه گیری سنکرون شده زمانی دقیق و نیز شبکه های مخابراتی پیشرفته برای دقت و سرعت بیشتر راه کار حفاظتی پیشنهادی، مورد استفاده قرار میگیرند. به کارگیری ابزارهای مذکور با توجه به تکنولوژی روز مورد استفاده در سیستم حفاظت کشورهای پیشرفته توجیه پذیر میباشد. در پایان این تحقیق انتظار میرود الگوریتم مناسبی برای تنظیم رله دیستانس در حضور عدم قطعیت های موثر روی این نوع حفاظت حاصل گردد.

رله های اضافه جریان معکوس زمانی که به صورت عمده در سیستم های توزیع بکار می روند، نمونه ای از رله های حفاظتی هستند. در یک شبکه نرمال قدرت، رله های اضافه جریان بایستی عملکرد سریع، قابلیت اطمینان و انتخاب پذیری را تضمین کنند. خصوصاً انتخاب پذیری مهم ترین فاکتور در عملکرد رله اضافه جریان است. این امر با هماهنگی صحیح بین رله های اضافه جریان حاصل می شود. این نوع رله ها، هنگامی که جریان خطا بزرگ تر از جریان تنظیمی رله باشد با یک تأخیر قابل تنظیم فرمان قطع را صادر می کنند. به منظور اطمینان از هماهنگی بین رله ها، زمان عملکرد رله پشتیبان باید به اندازه بازه زمانی هماهنگی بزرگ تر از زمان عملکرد رله اصلی باشد. مقدار بازه زمانی هماهنگی، اختلاف بین زمان های عملکرد رله پشتیبان و رله اصلی است. با نصب توربین بادی در سیستم توزیع، جهت جریان اتصال کوتاه ممکن است تغییر کند؛ و همچنین دامنه جریان اتصال کوتاه می تواند افزایش یابد. از آن جا که رله های اضافه جریان مشخصه زمانی معکوس دارند زمان عملکرد آن ها با افزایش جریان اتصال کوتاه کاهش می یابد. از این رو بازه زمانی هماهنگی نمی تواند تضمین شود و در نهایت هماهنگی حفاظتی از دست خواهد رفت و عملکرد نادرست ادوات حفاظتی ممکن است اتفاق بیفتد. این امر ممکن است منجر به آسیب بزرگ در سیستم قدرت و کاهش قابلیت اطمینان سیستم گردد. برای مقابله با افزایش دامنه جریان اتصال کوتاه دو راه وجود دارد: راه حل اول این است که مقادیر نامی تجهیزات حفاظتی، تا سطح جریان اتصال کوتاه جدید ارتقا داشته شوند؛ وتجهیزات حفاظتی نیز مطابق با شرایط جدید دوباره تنظیم شوند. راه حل دوم این است که سطح جریان اتصال کوتاه محدود شود. راه حل اول هم از نظر اقتصادی هزینه بر است و هم از نظر عملی تنظیم دوباره رله های حفاظتی برای شرایط جدید مشکل است. یکی از راهکارها برای حل مشکل افزایش دامنه جریان خطا در سیستم قدرت، استفاده از ابررسانای محدودکننده جریان خطا می باشد. ابررسانای محدودکننده جریان خطا به صورت سری با توربین بادی قرار می گیرد تا سطح جریان اتصال کوتاه را کاهش دهد. یکی از چالش های پیش رو این است که ابررسانای محدودکننده جریان خطا، سطح جریان اتصال کوتاه را کاهش دهد؛ و هماهنگی بین رله های اضافه جریان را حفظ کند، به گونه ای که بازه زمانی هماهنگی رله ها با حضور توربین بادی در سیستم قدرت بازیابی شود. در این پایان نامه، موضوع هماهنگی بهینه رله های اضافه جریان معکوس زمانی در حضور توربین بادی و ابررسانای محدودکننده جریان خطا مورد بررسی قرار گرفته است. برای بهینه سازی مسئله، از الگوریتم رقابتی استعماری استفاده شده است. ابتدا، موضوع هماهنگی بهینه در یک سیستم حلقوی دارای رله های اضافه جریان جهت دار، مورد مطالعه قرار می گیرد. سپس، هماهنگی بهینه رله های اضافه جریان در حضور توربین بادی و ابررسانای محدودکننده جریان خطا، در دو سیستم تست نمونه بررسی می شود.

در این پایان نامه، جهت ارائه استراتژی بهینه تامین انرژی مصرف کنندگان بزرگ در بازار برق از تئوری تصمیم گیری مبتنی بر شکاف اطلاعاتی (igdt) استفاده شده و با در نظر گرفتن برنامه های پاسخگویی بار و مدلسازی آنها، تاثیر شرکت در این برنامه ها مورد بررسی قرار گرفته است. با استفاده از روش igdt مصرف کننده می تواند میزان مقاومت تصمیمات خود را در قبال افزایش قیمت انرژی و نیز امکان بهره مندی از مزایای ناشی از کاهش قیمت انرژی را ارزیابی کرده و استراتژی پیشنهادی خود را پیشنهاد دهد. راهبرد پیشنهاددهی شامل تعیین میزان انرژی تامین شده از منابع مختلف شامل بازار ، واحد تولیدی dg و قراردادهای دوجانبه خواهد بود. تصمیم مربوط به میزان تامین انرژی مرتبط با قیمت بازار لحظه ای می باشد و با توجه به غیرقطعی بودن این قیمت، روش کار بر این بوده که استراتژی پیشنهادی در برابر افزایش قیمت انرژی مقاوم بوده و امکان بهره مندی از مزایای کاهش قیمت ها در بازار لحظه ای را داشته باشد. عدم قطعیت ها ممکن است مضر بوده و به قیمت بالای تامین انرژی منجر شود و یا خوب بوده و منجر به قیمت های پایین شود. در این پایان نامه هر دو ویژگی متناقض با استفاده از توابع هدف "مقاومت" و "فرصت" مدلسازی شده و در نهایت منحنی های پیشنهاددهی به بازار با استفاده از مدل خطای کسری بدست آمده است.

زمانیکه شبک? قدرت دچار عدم تعادل شدیدی می شود راهکار مقابله با ناپایداری فرکانسی حذف بار فرکانسی می باشد. زمانیکه شبک? توزیع جزیره شده دارای منابع تولید پراکنده بخواهد به صورت یک ریز شبکه به کار خود دهد بایستی حذف بار فرکانسی مختص آن شبکه طراحی شود. در این نوع از حذف بار فرکانسی علاوه بر مسائل امنیتی بایستی مسائل اقتصادی هم مدّ نظر باشد. با استفاده از الگوریتم های پیشنهادی در فصل 2 می توان با حذف بار بهینه شبکه را به کارکرد عادی خود برگرداند. الگوریتم های پیشنهادی به 2 دسته ی کلی الگوریتم های مختص شبکه های سنتّی و تجدید ساختاریافته تقسیم شده اند. در تمامی روش های ارائه شده برای هر یک از بارها شاخصی تحت عنوان شاخص rocof تعریف شده است. در الگوریتم نوع اول اولویت حذف بار فرکانسی با بارهایی است که شاخص بهبود ولتاژی کمتری دارند. بر این اساس 2 حالت جهت اولویت بندی بارها انتخاب می شود. حذف بار فرکانسی در 5 سناریوی ممکن در شبکه ی 14 باسه دانمارک برای هر 2 حالت اولویت بندی بار انجام شده است. بررسی سناریوهای مختلف نشان می دهد که حذف بار فرکانسی در این الگوریتم بصورت تطبیقی بوده و بسته به نوع حادثه بارهای مختلفی انتخاب و حذف می شوند. بسته به نوع حادثه، فرکانس آستانه و تأخیر زمانی عمدی اعمالی تغییر می کند. همچنین مشاهده می شود در حذف بار فرکانسی برای شدت حادثه متوسط، نوع دوم گام به گام جواب بهتری دارد. الگوریتم نوع دوم در شبکه های تجدید ساختاریافته ای بکار می رود که مسائل اقتصادی نیز بر میزان و نوع بار انتخابی جهت حذف بار فرکانسی تأثیر می گذارد. تنها تفاوت این الگوریتم با الگوریتم ارائه شده ی نوع اول در انتخاب بار جهت حذف بار فرکانسی می باشد. در این الگوریتم در ابتدا بسته به تابع هزینه ی هر یک از ژنراتورها (قبل از کارکرد جزیره ای) هزینه ی نهایی مربوط به هر یک از باس ها بدست می آید. اپراتور مستقل شبکه با استفاده از بلوک orls پیشنهاد شده بارهای از پیش تعیین شده را انتخاب می کند. بسته به شدت حادثه ی مربوطه حذف بار فرکانسی انجام می شود. این الگوریتم در 5 سناریوی مختلف در شبکه ی 14 باسه دانمارک مورد بررسی قرار گرفته است. مشاهده می شود در این الگوریتم مقدار بارهای انتخابی جهت حذف بار فرکانسی نسبت به الگوریتم نوع اول کمتر می باشد. در این الگوریتم نیز همانند الگوریتم نوع اول شدت حادثه ی متوسط جواب بهتری نسبت به انواع دیگر دارد. الگوریتم نوع دوم برای شبکه ی 33 باسه ی ieee نیز مورد بررسی قرار گرفته است و نتایج حاصل نشانگر توانایی این الگوریتم در حذف بهینه ی بار با کمترین جریمه ی تحمیلی می باشد. استفاده کردن از dr باعث می شود شبکه در اثر کارکرد جزیره ای غیرعمدی متحمل جریمه ی هنگفتی نشود. یکی از روش های پاسخگویی بار استفاده کردن از بارهای انعطاف پذیر در شبکه می باشد. در این پایان نامه 15% بارها را بعنوان بارهای انعطاف پذیر در نظر گرفته ایم. با استفاده از الگوریتم نوع دوم در شبکه ی 14 باسه ی دانمارک برای 2 سناریوی اول و پنجم حذف بار فرکانسی انجام شده است. مشاهده می شود جریمه ی تحمیلی در ازای حذف بار فرکانسی در هر یک از این سناریوها کمتر شده است و سیستم به کارکرد عادی خود برگشته است.

چکیده سیستمهای قدرت در معرض اختلالات فرکانس پایین قرار دارند که ممکن است باعث از بین رفتن سنکرونزاسیون و از کار افتادگی احتمالی کل سیستم شود. نوساناتی که عموما در محدوده فرکانسی 0.3هرتز و 0.2 هرتز قرار دارند ممکن است توسط اختلالاتی که در سیستم و در برخی مواقع حتی ممکن است خودبخود بوجود آید. این نوسانات قابلیت انتقال توان یک شبکه را محدود می کند و در برخی مواقع باعث از بین رفتن سنکرونزاسیون و از کار افتادگی احتمالی کل سیستم گردد. برای همین از پایدار ساز های سیستم قدرت جهت تولید سیگنال کنترلی کمکی برای سیستم تحریک جهت از بین بردن این نوسانات فرکانس پایین استفاده می شود. استفاده از پایدار سازهای سیستم قدرت در سیستم- های قدرت بزرگ عمومیت پیدا کرده است. پایدار سازهای سیستم قدرت سنتی بعنوان جبران کننده lead-lag مورد استفاده قرار می گیرند که بصورت تنظیم بهره برای شرایط کارکردی خاصی طراحی شده، کارایی کمی از خود در شرایط سخت بارگذاری نشان می دهند. تغییر مکرر وضعیت سیستم قدرت شرایط سختی را برای cpss فراهم می آورد. برای همین طراحی یک پایدار ساز که کارایی خوبی در تمام نقاط کار سیستم قدرت داشته باشد خیلی مشکل است. برای غلبه بر اشکال پایدار ساز سیستم قدرت سنتی (cpss) تکنیک های زیادی مانند منطق فازی، الگوریتم ژنتیک، شبکه عصبی و غیره در مقالات پیشنهاد شده است.اما برای پوشش محدوده وسیعی از شرایط کارکرد سیستم روش منطق فازی بعنوان راه حلی برای مشکل ارائه شده در پایدار سازهای سنتی پیشنهاد شده است. لذا با استفاده از این روش از بکارگیری مدل ریاضی پیچیده جلوگیری می شود که تحت شرایط مختلف کاری نتایج خوبی را ارائه می دهد. منطق فازی مزایایی چون ساده بودن مفهوم، پیاده سازی آسان دارد. در این پایان نامه پایدارساز سیستم قدرت مبتنی بر منطق فازی در یک سیستم قدرت چند ماشینه که یکی از ورودی های آن توان انتقال یافته بین نواحی است ارائه و با پایدارساز سیستم قدرت سنتی مقایسه می شود.

در این پایاننامه پس از بررسی منابع و مقالات موجود در زمینه جزیره ای سازی سیستمهای قدرت به هم پیوسته, استراتژی جدیدی جهت تولید سناریوهای صحیح جزیره ای سازی به منظور جلوگیری از خاموشیهای سراسری ارائه شده است. مرحله اول الگوریتم پیشنهادی تعیین گروههای ژنراتوری همنوا یا همرفتار است که به دو روش وابسته به اغتشاش و مستقل از اغتشاش انجام شده است. در روش وابسته به اغتشاش، ژنراتورهای همنوا بر اساس شباهت منحنیهای نوسان سرعت روتورها تعیین میشوند. همچنین تغییرات زمانی شار سیمپیچهای استاتور و تحریک روتور و جریان و ولتاژ تحریک به عنوان شاخصهای جدید در تعیین ژنراتورهای همنوا پیشنهاد میگردند. در روش مستقل از اغتشاش، بر مبنای تئوری همنوایی آهسته و تحت شرایط نرمال بهره برداری میتوان تشخیص داد که در صورت بروز یک حادثه شدید در سیستم، کدام ژنراتورها با یکدیگر همسو خواهند بود. مرحله دوم ساده سازی گراف شبکه و تعیین شبکه های قطعی (غیرمرزی) و شبکه احتمالاتی (مرزی) میباشد. تعیین گروههای ژنراتوری همنوا و همچنین ساده سازی گراف شبکه سبب کاهش چشمگیر حجم فضای جستجو و تعداد سناریوهای جزیره ای سازی تدافعی شده است. در مرحله چهارم استراتژی جدیدی موسوم به روش حذف برگشتی به منظور تولید سناریوهای صحیح جزیره ای سازی با در نظر گرفتن حداکثر ناحیه توسعه جزایر پیشنهاد شده است و الگوریتم رقابت استعماری باینری به منظور یافتن سناریوی بهینه با هدف حداقل کردن عدم تعادل تولید و مصرف جزایر و با در نظر گرفتن قیود ایزوله نبودن هیچیک از باسهای بار سیستم قدرت به هم پیوسته، محدوده ولتاژ مجاز و از همه مهمتر پایداری استاتیکی ولتاژ در هر یک از جزایر شکل گرفته، به کار رفته است. شبیه سازی انجام شده روی سیستم 39 شینه و 10 ماشینه new england و سیستم 68 شینه و 16 ماشینه npcc با استفاده از نرم افزار تحلیل دینامیکی digsilent و نرم افزار matlab, قابلیت الگوریتم پیشنهادی را در تعیین سریع، دقیق و صحیح سناریوی بهینه جزیره ای سازی سیستمهای قدرت به هم پیوسته نشان میدهد.

استفاده از منابع تولیدات پراکنده در شبکه¬های قدرت جدید شناخته شده با عنوان شبکه¬های هوشمند، بیش از پیش موردتوجه قرار گرفته است. منابع انرژی تولید پراکنده با اهداف گوناگون از جمله افزایش بازدهی انرژی و قابلیت اطمینان سیستم¬های توزیع هوشمند مورد استفاده قرار می¬گیرند. هرچند با توجه به تغییراتی که این منابع در شبکه ایجاد می¬کنند و هماهنگی حفاظتی را دچار مشکل می¬سازند، مانند افزایش جریان اتصال کوتاه در باس¬های گوناگون نسبت به شرایطی که این منابع در شبکه وجود ندارند و تغییر پیکربندی سیستم پس از اتصال این منابع که ممکن است شبکه را از حالت شعاعی خارج نماید. از نظر حفاظت، حضور این منابع، بهره¬برداران شبکه را با چالش¬های و مسائل جدی روبرو ساخته است. در این پایان¬نامه با استفاده از الگوریتم پیشنهادی مسئله جایابی امپدانس¬های سوئیچ شونده تریستوری (tci) برای یک، دو و سه tci به طور جداگانه حل شده است. تجدید آرایش و شرایط کارکرد منابع تولید پراکنده در حالت جزیره¬ای نیز مورد بررسی قرار گرفته¬اند. ساختار داخلی یک تحقق از امپدانس سوئیچ شونده نیز مورد بررسی قرار گرفته است و شبیه¬سازی¬ها با توجه به محدودیت¬های معرفی شده در این ساختار تکرار شده¬اند. نتایج این بررسی¬ها به تفکیک در ادامه بررسی خواهد شد. از الگوریتم ژنتیک برای یافتن جواب بهینه مسئله استفاده شده است. روش پیشنهادی بر روی شبکه تست نمونه 30 باسه پیاده¬سازی شده است. نتایج بدست آمده نشان از تاثیرات مثبت امپدانس¬های سوئیچ شونده تریستوری بر بهبود هماهنگی حفاظتی شبکه دارد.

در این پایان نامه مسأله پخش بار بهینه به صورت یک مسأله بهینه سازی در حالت ایستای شبکه قدرت، به صورت تک هدفه جهت کمینه سازی توابع هدفی مانند هزینه سوخت، تلفات و انتشار آلایندگی همراه با قیود مساوی و نامساوی عملیاتی سیستم حل شده است. در حل این مسائل که از روش الگوریتم جغرافیای زیستی استفاده شده است، جوا ب های خوبی نسبت به بقیه روش های بهینه سازی حاصل شده است. سپس، مساله به صورت چندهدفه و با در نظر گرفتن اهداف عنوان شده به صورت همزمان حل شده است. برای رسیدن به مجموعه جواب پارتوی پخش بار بهینه چندهدفه، روش محاسبه فاصله ازدحام و دسته بندی غیرمغلوب پیشنهاد شده است. روش فازی نیز جهت ارزش گذاری و انتخاب جواب مورد نظر از مجموعه جواب پارتو به کار گرفته شده است. با ورود منابع تامین انرژی تجدیدپذیر به وجود آمدن عدم قطعیت در تولید سیستم اجتناب ناپذیر است. در این پایان نامه مطالعه پخش بار بهینه به صورت احتمالاتی نیز انجام گرفته است. برای این منظور، تاثیر تغییرات بار و تولید توان توسط منابع تجدیدپذیر بر روی پخش بار بهینه توسط روش تخمین نقطه ای مطالعه شده است و روش مونت کارلو به عنوان روش مرجع جهت نشان دادن درستی بررسی های انجام شده، به کار گرفته شده است. به این ترتیب تاثیر متغیرهای غیرقطعی وارد شده به سیستم را بر روی پارامترهای خروجی مساله بررسی می شود. برای مطالعه دقیق تر تاثیر عدم قطعیت مربوط به بار و تولید انرژی بادی در پخش بار بهینه سیستم و رسیدن به درک درستی از آن، لازم است وابستگی این متغیرهای غیر قطعی که در عالم واقع غیر قابل انکار است، در نظر گرفته شده و در شبیه سازی ها مدلسازی شوند. با توجه به اینکه همبستگی متغیرهای تصادفی تاثیر غیر قابل انکار و غیر قابل صرف نظر در خروجی مساله ایجاد می کند، لازم است در بررسی های احتمالی برای رسیدن به نتایج دقیق تر مورد نظر قرار گیرد. در این پایان نامه تلاش شده است با استفاده از روش تشکیل تابع توزیع وابسته و نگاشت نقاط از محیط مستقل به محیط وابسته، تخمین نقطه ای جهت استفاده برای مطالعه پخش بار بهینه در حضور متغیرهای غیرقطعی وابسته تعمیم داده شود.

بازآرایی شبکه توزیع یک روش موثر و ساده برای کاهش تلفات و نیز بهبود شرایط بهره برداری از شبکه های توزیع می باشد. بازآرایی به دلیل سادگی پیاده سازی و کم هزینه بودن بسیار مورد توجه می باشد. به همین دلیل این پایان نامه تلاش می کند نحوه به کارگیری صحیح آن در سیستم های واقعی را که دارای سیستم های حفاظتی می باشند، بررسی کند. در این پایان نامه تاثیر بازآرایی شبکه توزیع بر روی عملکرد سیستم حفاظت شبکه بررسی شده و تلاش شده است با ارائه قیود حفاظتی از ایجاد اختلال در عملیات حفاظت شبکه در اثر تغییرات آرایش جلوگیری شود. طبق مطالعات و شبیه سازی های انجام گرفته در این پایان نامه، اثبات شده است که بازآرایی می تواند عملکرد سیستم حفاظت را مختل کند. برای حل این مشکل، با مطالعه دقیق ویژگی های سیستم حفاظت معمول در شبکه های توزیع، قیود مربوط به هماهنگی و نیز عملکرد تجهیزات در حالت عادی فرمول بندی شده و به مساله بازآرایی اضافه شده است. مساله فوق در دو شبکه توزیع نمونه اعمال شده و نتایج در چند سناریو بررسی شده است. در این راستا، برای حل بازآرایی روشی جدید مبتنی بر الگوریتم بهینه سازی جغرافیای زیستی و روش های ابتکاری تعویض شاخه و بازکردن ترتیبی شاخه ها ارائه شده است که با مقایسه نتایج شبیه سازی ها نشان داده شده است که روش ارائه شده کارائی خوبی در حل مساله بازآرایی دارد. مساله بازآرایی تک هدفه با تابع هدف تلفات و به صورت چندهدفه با توابع هدف تلفات و بهبود پروفیل ولتاژ حل شده و عملکرد سیستم حفاظت با درنظرگفتن قیود حفاظت و بدون آن ها در هر دو حالت تک هدفه و چندهدفه بررسی شده است.

در این پایان نامه، با استفاده از تبدیل موجک، روش های مختلفی برای مقابله با مشکل افزایش بُرد رله ی دیستانس ارائه گردیده است. این روشها، بدون نیاز به بررسی جریان خط و تنها با انجام محاسبات بر روی ولتاژ ثانویه ترانسفورماتور خازنی ولتاژ، به تخمین محل وقوع خطا پرداخته و به بهبود عملکرد رله دیستانس میپردازد.

چکیده ندارد.