موضوع تشخیص جزیره ای برای تولیدات پراکنده یا ریزشبکه ها، مولفه مهمی برای کنترل و حفاظت در سیستم می باشد. رسیدن به روش تشخیص جزیره ای کارآمد با امکان کارکرد سیستم در حالت ریزشبکه از نیازهای آینده در سیستم های قدرت می باشد. هدف از انجام این پایان نامه، ارائه روش جدیدی برای تشخیص جزیره ای در یک ریزشبکه هوشمند با قابلیت کارکرد در حالت اتصال به شبکه و عملکرد مستقل می باشد. همچنین توانایی این روش درتشخیص جزیره ای حالات مختلف کاری سیستم نشان داده خواهد شد. در این پایان نامه،از تبدیل موجک برای تشخیص جزیره ای در بخش پسیو سیستم تشخیص استفاده شده است. برای قسمت اکتیو تشخیص جزیره ای، از فیدبک مثبت در قست کنترل ولتاژ تولید پراکنده استفاده شده است که ورود یا عدم ورود به حالت جزیره ای را ضمانت و پشتیبانی می کند. در نهایت نتایج شبیه سازی، نشان دهنده توانایی سیستم ارائه شده در تشخیص جزیره ای و کنترل ریزشبکه در شرایط مختلف بهره بر داری می باشد. موضوع تشخیص جزیره ای برای تولیدات پراکنده یا ریزشبکه ها، مولفه مهمی برای کنترل و حفاظت در سیستم می باشد. رسیدن به روش تشخیص جزیره ای کارآمد با امکان کارکرد سیستم در حالت ریزشبکه از نیازهای آینده در سیستم های قدرت می باشد. هدف از انجام این پایان نامه، ارائه روش جدیدی برای تشخیص جزیره ای در یک ریزشبکه هوشمند با قابلیت کارکرد در حالت اتصال به شبکه و عملکرد مستقل می باشد. همچنین توانایی این روش درتشخیص جزیره ای حالات مختلف کاری سیستم نشان داده خواهد شد. در این پایان نامه،از تبدیل موجک برای تشخیص جزیره ای در بخش پسیو سیستم تشخیص استفاده شده است. برای قسمت اکتیو تشخیص جزیره ای، از فیدبک مثبت در قست کنترل ولتاژ تولید پراکنده استفاده شده است که ورود یا عدم ورود به حالت جزیره ای را ضمانت و پشتیبانی می کند. در نهایت نتایج شبیه سازی، نشان دهنده توانایی سیستم ارائه شده در تشخیص جزیره ای و کنترل ریزشبکه در شرایط مختلف بهره بر داری می باشد. موضوع تشخیص جزیره ای برای تولیدات پراکنده یا ریزشبکه ها، مولفه مهمی برای کنترل و حفاظت در سیستم می باشد. رسیدن به روش تشخیص جزیره ای کارآمد با امکان کارکرد سیستم در حالت ریزشبکه از نیازهای آینده در سیستم های قدرت می باشد. هدف از انجام این پایان نامه، ارائه روش جدیدی برای تشخیص جزیره ای در یک ریزشبکه هوشمند با قابلیت کارکرد در حالت اتصال به شبکه و عملکرد مستقل می باشد. همچنین توانایی این روش درتشخیص جزیره ای حالات مختلف کاری سیستم نشان داده خواهد شد. در این پایان نامه،از تبدیل موجک برای تشخیص جزیره ای در بخش پسیو سیستم تشخیص استفاده شده است. برای قسمت اکتیو تشخیص جزیره ای، از فیدبک مثبت در قست کنترل ولتاژ تولید پراکنده استفاده شده است که ورود یا عدم ورود به حالت جزیره ای را ضمانت و پشتیبانی می کند. در نهایت نتایج شبیه سازی، نشان دهنده توانایی سیستم ارائه شده در تشخیص جزیره ای و کنترل ریزشبکه در شرایط مختلف بهره بر داری می باشد.

با توجه به افزایش روزافزون سطح گازهای گلخانه ای و منع استفاده از این گازها در محصولات تولیدی کارخانجات و در جهت اجرای موافقتنامه کیوتو [1-2,11]، در سالهای اخیر جایگزین نمودن کلیدهای sf6 با کلیدهای خلاء که عاری از هرگونه گاز می باشند، با ساختار نسبتا ساده تر و تعداد بسیار بالاتر دفعات قطع و وصل بعنوان یک اولویت در صنعت تولید کلیدهای فشارقوی در حال پیگیری می باشد[1,62]. از مهمترین چالشهای پیش رو در جهت طراحی داخلی محفظه قطع این کلیدها با توجه به عوامل چهارگانه دخیل در شکست الکتریکی در محیط خلاء[1,2] ، کاهش و کنترل شدت میدان الکتریکی بویژه در ناحیه سطح کنتاکتها می باشد[14]. هرگونه تلاش در جهت کاهش شدت میدان مذکور با تاثیر بر چگالی جریان ناشی از پدیده گسیل میدانی [1]، باعث افزایش سطح ولتاژ قابل تحمل در این کلیدها می گردد. به همین دلیل در سالهای اخیر تحقیقات زیادی بویژه در زمینه بهینه سازی ساختار هندسی درون محفظه کلید، صورت پذیرفته است که در همگی آنها تمرکز بر یک ناحیه خاص از محفظه (با تعداد پارامترهای طراحی انگشت شمار و محدود) بخصوص در ناحیه سطوح کنتاکتها بوده است [12-13]، همچنین روش غالب بهینه سازی مورد استفاده در این مطالعات بر پایه استخراج منحنی تغییرات شدت میدان الکتریکی و یافتن نقطه مینیمم منحنی مذکور بنا نهاده شده است. [12-15]. با توجه به تعدد پارامترهای دخیل در طراحی و نیاز به بهینه سازی کلی محفظه، هیچ یک از این مطالعات نتوانسته اند تمامی نواحی بحرانی داخلی کلید را تحت پوشش قرار داده و روش جامعی جهت بهینه سازی ارائه نمایند. در بخش نخست این پایان نامه با استفاده از ابزارهای مدرن تخمین الگو و بهینه سازی تکاملی چندهدفه، روشی جامع و فراگیر جهت کنترل حداکثر شدت میدان الکتریکی در تجهیزات فشار قوی(با تاکید بر کلیدهای خلاء) و مرتفع ساختن مشکل مذکور بدون هیچگونه دخالت و اعمال سلیقه طراح، ارائه گردیده است. در طرح بهینه نهایی بدست آمده شدت میدان الکتریکی داخلی بصورت متوسط 58 درصد کاهش نشان می دهد که افت حدودی 80 درصدی در جریان گسیل میدانی را بدنبال خواهد داشت. همچنین محیط پلاسمایی قوس فلزی ایجاد شده در محیط خلاء، باید خودبخود و در حضور ولتاژهای برگشتی شدید اعمالی از سوی شبکه قدرت، واپاشی نموده و خاصیت عایقی اولیه خود را بازیابد. مدلسازی واپاشی محیط پلاسمایی مذکور درون یک محفظه خلاء نوعی و استخراج شکل موج جریان حاصل از واپاشی پلاسما که انعکاسی از سرعت واپاشی پلاسمای فلزی می باشد بعنوان مهمترین دستاورد در فصل سوم این پایان نامه ارائه گردیده است. بررسی واپاشی پلاسمای کلید با توجه به ساختار پیچیده آن هم اکنون از مهمترین چالشهای پیش روی محققان می باشد و با استفاده از روشهای مختلف ایده های متفاوتی جهت مدلسازی آن پیاده سازی شده است. در ابتدای فصل چهارم با استفاده از تئوری گسترش غلاف یونی تلاش خواهد شد اثر انتخاب جنس کنتاکتها بر پدیده واپاشی پلاسما و بازیابی کوتاه مدت عایقی بتفصیل مورد تجزیه و تحلیل قرار گیرد. پس از اتمام ذخایر پلاسمایی محیط و باقیماندن بخارات فلزی بنظر می رسد هنوز فرایند بازیابی عایقی تکمیل نگردیده است[46-48]. در ادامه و در فصل چهارم که از اهمیت بالایی در رفتارشناسی دینامیکی محفطه خلاء برخوردار می باشد، بازه طولانی مدت مذکور که حدود چند میلی ثانیه بطول می انجامد مورد مطالعه قرار گرفته و تلاش می گردد منحنی بازیابی عایقی کلید با استفاده از مدار طراحی شده و با اعمال پالسهای فشار قوی در زمانهای قابل تنظیم محک زده شده و برازش گردد. تلاش خواهد شد عوامل دخیل در قطع ناموفق جریان در کلید مورد تجزیه و تحلیل قرار گیرند. در طراحی مدار پیشنهادی این پایان نامه تلاش شده است برخلاف مطالعات تجربی صورت گرفته تاکنون که با توجه به توپولوژی مدار مورد استفاده جهت آزمایش که به اجبار فاصله دو کنتاکت کاملا ثابت در نظر گرفته می شد، ساختار جدیدی جهت انجام تستها ارائه گردیده و فرایند بازیابی همراه با جداشدن واقعی دو کنتاکت از یکدیگر و مطابق با عملکرد واقعی محفظه، مورد مطالعه قرار گیرد. از مهمترین دستاوردهای این پایان نامه نیازسنجی طراحی یک مکانیزم با عملکرد سنکرون جهت نصب بر روی محفظه در جهت کاهش چگالی پلاسمای تشکیل شده و افزایش راندمان قطع جریان، می باشد.

در این پایان نامه یک مبدل فرکانس استاتیک برای راه اندازی ماشین های سنکرون نیروگاه گازی ری طراحی شده است. مبدل فرکانس استاتیک طراحی شده دارای قابلیت راه اندازی چند ماشین سنکرون به صورت ترتیبی می باشد. در حال حاضر در نیروگاه گازی ری هر واحد دارای یک راه انداز انحصاری روی محور خود می باشد. راه انداز پیشنهادی می تواند جایگزین تمامی موتورهای القایی راه انداز در واحدها شود. مبدل فرکانس پیشنهادی از ساختار پل اچ هفت سطحی به عنوان اینورتر استفاده می کند. با وجود فرکانس کلید زنی بسیار پایین در اینورتر، جریان ماشین سنکرون، در مقایسه با مبدل های کموتاسیون بار شکل موج مناسبی را دارا می باشد. روش مدولاسیون اینورتر، روش کنترل بردار فضایی می باشد. این روش برای اینورترهای با تعداد سطوح ولتاژ بالا مناسب است. حال آنکه در این مطالعه کاربرد این روش مدولاسیون به اینورترهای سه سطحی تعمیم داده شده است. با وجود اینکه اینورتر مورد استفاده دارای هفت سطح ولتاژ می باشد، در بازه ی کاری سرعت های پایین، اینورتر مانند یک اینورتر سه سطحی عمل می کند. مبدل فرکانس پیشنهادی از یکسوسازهای فعال استفاده می کند، بنابراین می تواند برای خاموش کردن ماشین سنکرون واحدهای نیروگاه گازی مانند روشن کردن آن مورد استفاده قرار گیرد. بررسی انجام شده برتری این سیستم را نسبت به انواع مشابه از نظر فنی نشان می دهد.

جزیره شدگی کنترل نشده در سیستم قدرت عبارت است از جدا شدن خود به خودی و غیر برنامه ریزی شده سیستم قدرت به بخش های مجزا از هم؛ که این رخداد می تواند حاصل از عملکرد اشتباه رله های حفاظتی یا وقوع خطای شدید باشد. بعد از وقوع جزیره شدگی کنترل نشده ممکن است به علت نابرابری تولید و مصرف و عدم هماهنگی ژنراتورها در هر جزیره، سیستم قدرت به سمت ناپایداری رفته و منجر به خاموشی سراسری گردد. از جمله اتفاقاتی که در سیستم قدرت باعث وقوع جزیره شدگی خود به خودی می شود، عملکرد ناخواسته¬ی برخی رله ها در مکان های مختلف سیستم قدرت به علت وقوع نوسان توان می¬باشد. در این پایان نامه ابتدا سعی شده است که به عنوان لایه ی اول، از وقوع جزیره شدگی خود به خودی پیش گیری شود و در لایه ی دوم، وقوع جریزه¬شدگی کنترل نشده پیش بینی گردد تا فرصت کافی جهت عملکرد¬های لازم، در راستای کاهش خسارات وارده به سیستم قدرت فراهم شود. حفاظت خروج از همگامی و نحوه ی تشخیص آن از نوسان توان به عنوان اولین لایه و اقدام پیشگیرانه، موردبررسی و تحلیل قرار می گیرد. سپس با توجه به مشکلاتی که در تشخیص بین نوسان توان و حفاظت خروج از همگامی مطرح می گردد یک روش پیش بینی سیگنال زمانی، با یک مدل بهینه ی جدید ارائه می گردد. تا با استفاده از این مدل، ناپایداری گذرا برای یک سیستم چند ماشینه پیش بینی شده و اقدامات حفاظتی بر اساس این پیش بینی صورت گیرد. با تحلیل میزان تغییرات تابع هدف مدل ارائه شده، زمان رفع خطا تخمین زده شده و جزیره شدگی خود به خودی پیش بینی می گردد. با بهره گیری از مدل سازی مکانیکی و مفاهیم پایه ای دینامیک و نوسانات انرژی بین نواحی مختلف، یک شاخص با مفهوم انرژی جهت پیش بینی جزیره شدگی غیر کنترل شده با دقت بالا ارائه می گردد. شاخص مذکور به نحوی طراحی شده است که تغییر نقطه ی کار سیستم و ناپایداری ژنراتورها تأثیری در دقت پیش بینی آن نمی گذارد. برای پیدا کردن حد آستانه ی شاخص ارائه شده، از تکنیک درخت تصمیم گیر استفاده شده است. برای پیش بینی جزیره شدگی خود به خودی سیستم قدرت، درخت های تصمیم گیری بر مبنای حد آستانه ی شاخص ارائه شده ایجاد گردیده تا با پایش سیستم به صورت برخط، جزیره شدگی پیش بینی شود. بعد از پیش بینی این رخداد نحوه¬ی کنترل جزیره ها جهت عملکرد پایدارتر و از دست دادن بار کمتر، بررسی و ارائه می گردد.

اهمیت انرژی الکتریکی و نیاز بیش از پیش به آن در زندگی روزمره بر کسی پوشیده نیست. از اینرو یکی از مسایل مهم برای صنایع ارائه دهنده و مشترکین مصرف کننده، عدم بروز قطعی در انرژی الکتریکی می¬باشد. از آنجایی که قطعی در شبکه اجتناب ناپذیر بوده بنابراین شاخص¬های قابلیت اطمینان شبکه، معیاری جهت تعیین میزان خاموشی در شبکه ایجاد می¬کنند. پیشرفت تکنولوژی در شبکه¬های توزیع الکتریکی که انتهای زنجیره¬ی تولید تا مصرف انرژی الکتریکی است، منجر به پیدایش شبکه¬های هوشمند توزیع الکتریکی شده-است. یکی از پیامدهای هوشمند شدن شبکه¬های توزیع الکتریکی، قابلیت خودترمیمی شبکه می¬باشد. خودترمیمی، رفتار هوشمند شبکه در برابر پیشامدهای غیر منتظره به منظور کمینه کردن مدت زمان خاموشی برای مشترکین و افزایش بازدهی شبکه است. خودترمیمی حین وقوع خطا در شبکه را می¬توان تشخیص خطا و جداسازی منطقه معیوب به منظور تداوم رساندن انرژی به سایر مشترکین خارج از منطقه معیوب تعریف نمود. از اینرو در این پایان¬نامه قابلیت خود ترمیمی شبکه توزیع هوشمند الکتریکی با دو فرآیند تشخیص خطا و بازیابی شبکه، مدل شده¬است. در تشخیص خطا از شبکه عصبی مصنوعی به منظور تشخیص نوع و محل وقوع خطا و در بازیابی شبکه از الگوریتم بهینه¬سازی گروه ذرات بهره¬گیری شده¬است. و در نهایت شاخص¬های قابلیت اطمینان شبکه در طی هر یک از این دو فرآیند محاسبه و تاثیر قابلیت خودترمیمی در شاخص¬های قابلیت اطمینان شبکه مورد بررسی قرار خواهد گرفت.

امروزه در دنیا استفاده از نیروگاه¬های بادی فراساحل به دلیل مزایای آن¬ها از جمله بادخیز بودن بیشتر این مناطق و عدم مشکلات زیست محیطی رو به گسترش است. نیروگاه¬های بادی مبتنی بر dfig نیز به علت کنترل پذیری بهتر و بازده بالاتر مورد توجه هستند. انتقال توان تولیدی این مزارع بادی در دریا به ساحل و اتصال آن به شبکه توسط خطوط ac و dc قابل انجام است. با توجه به ویژگی¬های شاخص خطوط hvdc از این نوع خطوط امروزه بیشتر استفاده می¬شود. با توجه به بلند بودن خط انتقال ac از ساحل تا شبکه، یکی از راه¬های افزایش توان حقیقی انتقالی به شبکه و از بین بردن اندوکتانس خط، قرار دادن خازن سری با خط می¬باشد. با وجود اینکه این نوع جبرانسازی سری باعث افزایش بازده و بالابردن توان حقیقی انتقالی می¬شود، منجر به بروز پدیده مخرب به نام نوسانات زیر سنکرون می¬شود. این پدیده گاها می¬تواند باعث ناپایداری و یا حتی فروپاشی شبکه شود. بنابراین مقابله با این پدیده مخرب و کنترل آن امری ضروری است. در این پایان نامه هدف مدلسازی، شبیه سازی و کنترل پدیده نوسانات زیرسنکرون در نیروگاه¬های بادی مبتنی بر dfig متصل به خط انتقال hvdc است. ابتدا در این گزارش به معرفی پدیده پرداخته ایم و سپس مدل شبکه مورد نظر معرفی شده است، در نهایت با توجه به تحلیل و نتایج شبیه سازی نشان داده شده است که با استفاده از خود مبدل¬های dfig و همچنین مبدل¬های منبع ولتاژی خط hvdc که از لحاظ ساختاری به statcom که از ادوات facts می¬باشد، شبیه هستند و نصب کنترل کننده¬های کمکی روی آن¬ها می¬توان این پدیده مخرب را تا حد قابل قبولی کنترل و از بین برد. از مزیت¬های عمده روش کنترلی اعمال شده برای کنترل ssr در این پایان نامه، استفاده از کنترل کننده¬ فازی به جای کنترل کننده¬های سنتی pi می¬باشد. کنترل کننده فازی دارای انعطاف بیشتر بوده و همچنین نیاز به تنظیم پارامترهای کنترلی همچون pi را ندارد که خود مزیتی عمده محسوب می¬شود. همچنین استفاده از سیگنال کنترلی بهینه که ولتاژ خازن جبرانساز می¬باشد نتیجه بهتری را به دنبال دارد.