در این پایان نامه بهبود پایداری دینامیکی سیستم قدرت با استفاده از pss و پایدارسازهای مبتنی بر ادوات facts هم به صورت طراحی منفرد و هم به صورت طراحی هماهنگ مورد بررسی قرار گرفته است. روش تحلیل مدال برای بررسی نوسانات فرکانس پایین در سیستم قدرت مورد استفاده قرار گرفته است. بدین منظور سیستم های مورد نظر حول نقطه ی کار خطی شده اند و اندیس های مختلفی جهت بررسی پایداری دینامیکی استفاده شده است. برای سیستم smib سیگنال ورودی برای پایدارسازهای facts از میان سیگنال های محلی در دسترس با استفاده از ماتریس مشاهده پذیری انتخاب شده است. نتایج حاصل از انتخاب سیگنال ورودی برای سیستم تک ماشینه به سیستم چند ماشینه اعمال شده است. در سیستم چند ماشینه محل نصب svc و tcsc با استفاده از ماتریس کنترل پذیری تعیین گردیده است. برای طراحی پایدارسازهای نوسانات توان تابع هدفی به نام اندیس میرایی جامع مورد استفاده قرار گرفته است. تنظیم پارامترهای پایدارسازهای نوسانات توان جهت مینیمم کردن تابع هدف با استفاده از روش بهینه سازی differential evolutionary صورت پذیرفته است. موثر بودن کنترلرهای طراحی شده با استفاده از تحلیل مقادیر ویژه و همچنین شبیه سازی غیر خطی برای خطای سه فاز با استفاده از نرم افزار matlab/simulink نشان داده شده است.

سیستم های توزیع معمولا از فیدرهای توزیع شده شعاعی که توسط یک پست تغذیه می گردد تشکیل شده است پیوستن منابع تولید پراکنده به شبکه های توزیع تاثیر مثبت بسزایی در کاهش تلفات و بهبود پروفایل ولتاژ سیستم توزیع دارد .در نتیجه مزایایی که این نوع تکنولوژی ها داشتند ،شرکت های برق شروع به تغییر در زیر ساختهای برق نمودند و مکان ، اندازه و تعداد این نوع dg ها را متناسب با ساختار شبکه مورد ارزیابی قراردادند. برای بدست آوردن ماکزیمم سود از به کارگیری dg با سیستم توزیع ، باید در تعیین محل و میزان توانی که توسط dg به شبکه تزریق می گردد دقت کافی را به خرج داد .به عبارت دیگر برای بدست آوردن بهترین نتیجه از به کارگیری dg ،مکان و اندازه dg ها باید متناسب با شبکه توزیع بهینه انتخاب شود. علاوه بر این تاثیر به کار گیری انواع منابع تولید پرآکنده از لحاظ تزریق توان به شبکه بر روی پروفایل ولتاژ و تلفات نیز بررسی شده است. از آنجا که مسئله تعیین مکان و ظرفیت نصب dg در شبکه ، یک مسئله بهینه سازی غیر خطی می باشد که دارای قیود تساوی و نامساوی مختلفی است به منظور حل آن علاوه بر به کارگیری الگوریتم های بهینه سازی ژنتیک و پرندگان روش دیگری نیز به منظور جایابی و تعیین ظرفیت dg به صورت ترکیبی با ژنتیک و الگوریتم پرندگان معرفی شده است و نتایج مورد مقایسه قرار گرفته است.

چکیده: تحقیق حاضر ابتدا به بررسی روش های پاسخگویی بار می پردازد و سپس مدل های ریاضی پاسخگویی بار (توابع سودمندی مشتری) را بر اساس ضرایب حساسیت قیمتی تقاضا، نرخ تشویقی و درآمد مشترکین از مصرف برق استخراج می کند. مدل های ریاضی پاسخگویی بار شامل مدلهای نمایی، توانی و لگاریتمی است. با توجه به مدلهای به دست آمده و مدل خطی، مدل جدید تحلیلی پاسخگویی بار ارائه شده است که ناشی از تنوع درآمد مصرف کنندگان در برنامه های پاسخگویی بار است. در انتها، تابع سودمندی متنوع تقاضا در اجرای برنامه های پاسخگویی بار ارائه شده است. به منظور بررسی و ارزیابی مدلهای پاسخگویی بار، برنامه tou برای تمامی مدلها شبیه سازی شده است و تغییرات پیک بار، انرژی مصرفی و سود مشترکان در مدلهای مختلف به دست آمده است. همچنین، با اعمال برنامه tou با مدل تحلیلی پاسخگویی بار، تغییرات بار و هزینه مشترکان ناشی از تنوع درآمدی آنها به دست آمده است. در ادامه، تغییرات پیک بار، انرژی مصرفی و هزینه برق مشترکین در اثر اجرای برنامه های tou و edrp به طور همزمان با مدل تحلیلی پاسخگویی بار مشخص شده است. در انتها، نتایج اعمال برنامهcpp با زمانهای بحرانی 2 و 5 ساعته و فراخوانی 15 بار در سال با استفاده از مدلهای مختلف مورد بررسی قرار گرفته است. با توجه به شبیه سازی برنامه های tou، edrp و cpp، اپراتور سیستم می تواند با در نظر گرفتن شرایط بازار و تنوع درآمدی مصرف کنندگان از مصرف برق، تصمیمات لازم را به منظور بهبود شکل و سطح منحنی بار اتخاذ نماید.

با رشد و گسترش تولیدات پراکنده متصل به شبکه ، بررسی و شناخت هرچه بیشتر تاثیرات و پیامدهای منتجه ی آنها بر روی شبکه های توزیع لازم به نظر می رسد. یکی از این اثرات کاهش تلفات در شبکه است که اگر مسأله تعیین اندازه و مکان تولیدات پراکنده به صورت بهینه انجام شود می توان مقدار تلفات را حداقل ساخت. یکی دیگر از راه های کاهش تلفات، ترکیب بندی مجدد یا تغییر آرایش شبکه توزیع است. هنگام تغییر آرایش باید قیدهایی نظیر شعاعی بودن شبکه و اجتناب از جزیره ای شدن بارها و قیود ولتاژ و جریان شبکه رعایت شوند. این امر ترکیب بندی مجدد را تبدیل به یک مسأله بهینه سازی می کند. این پایان نامه اثرات تولیدات پراکنده بر روی میزان کاهش تلفات حاصل از تغییر آرایش شبکه را مطالعه می کند. برای این منظور پس از شرح انواع تولیدات پراکنده، ترکیب بندی مجدد شبکه نمونه 33 باس در حضور تولیدات پراکنده بوسیله روشهای بهینه سازی الگوریتم ژنتیک و الگوریتم بهینه سازی ازدحام ذرات انجام می شود. بهینه سازی در حضور تولیدات پراکنده با در نظر گرفتن پروفایل روزانه توان به دو صورت روزانه و ساعتی انجام می شود و نتایج حاصل از نظر کاهش تلفات و کاهش تعداد کلیدزنی مقایسه می شود. از پروفیل توان تولیدات پراکنده و پروفیل بار مصرف کننده ها برای تعین توان باسها در ساعات مختلف روز استفاده می شود. در پایان ترکیب بندی مجدد شبکه با دو هدف کاهش تلفات و افزایش قابلیت اطمینان شبکه با استفاده از الگوریتم بهینه سازی چند هدفه پارتو انجام می شود.

در این پایان نامه به بحث و بررسی تولیدات پراکنده و علی الخصوص نیروگاه های تولید همزمان برق و حرارت (combined heat and power) از جهت مقوله جایابی در سیستم های توزیع پرداخته شده است. جایابی dg در سیستم توزیع می تواند با در نظر گرفتن کمیت های مختلفی صورت گیرد. تابع هدف در جایابی dg در اینجا شامل سه ترم کاهش تلفات، بهبود پروفیل ولتاژ و پایداری ولتاژ می باشد که با استفاده از روش های بهینه سازی، بهترین مکان قرار گرفتن نیروگاه ابتدا در سیستم 33 باس مرجع و سپس در سیستم توزیع شهر همدان مشخص شده است. لازم به ذکر است که پروژه ای با همین موضوع در شرکت توزیع همدان به تصویب رسید و با موفقیت انجام شد و و کارشناسان آن شرکت در زمینه دادن مجوز برای احداث مولدهای مقیاس کوچک به سرمایه گذاران بخش خصوصی، با توجه به اولویت های ذکر شده در این پایان نامه عمل می کنند. روش پیشنهادی مبتنی بر توابع عضویت فازی برای جایابی بهینه dg با استفاده از توابع عضویت فازی در سیستم توزیع برای جایابی دسته خاصی از انواع تولیدات پراکنده نیز بیان شده و این روش پیشنهادی با روشی مبتنی بر الگوریتم حرکت پرندگان یا pso (particle swarm optimization) مقایسه شده است. در پایان نیز شرایط خاص در تحلیل اقتصادی برای نصب و بهره برداری از chp آورده شده است

این پایان نامه به بررسی یکی از مهم ترین اغتشاشات کیفیت توانی به نام فرورفتگی ولتاژ می پردازد. فرورفتگی ولتاژ باعث بد عمل کردن پروسه های صنعتی شده که منجر به یک ضرر اقتصادی بزرگ می گردد. به طور کلی این پدیده به عنوان کاهشی کوتاه مدت در مقدار موثر ولتاژ تعریف می گردد. تعیین محل منبع فرورفتگی یکی از مهم ترین جنبه های آن می باشد که با در نظر گرفتن دو ناحیه شبکه ای مشخص می شود: بالادست (upstream) و پایین دست (downstream) نسبت به یک باس مانیتور شده مشخص. این مطالعه در ابتدا روش های مختلف برای تعیین محل منبع فرورفتگی ولتاژ که از اطلاعات ولتاژ و جریان استفاده می کنند را بررسی کرده و آن ها را با هم مقایسه می کند. آنگاه تأثیر واحدهای تولید پراکنده (dg) را بر روی برخی روش ها بررسی می کند. سپس با اعمال تبدیل مولفه های متقارن بر روی برخی روش ها، یک ارزیابی از روش ها بر مبنای مولفه های توالی مثبت صورت می گیرد. در نهایت روشی نوین که از اطلاعات دامنه و پرش زاویه- فاز جریان توالی مثبت استفاده می کند معرفی می گردد (فقط اطلاعات جریان). در کلیه حالات فوق شبیه سازی ها در برابر انواع خطاهای متقارن و نامتقارن و بر روی یک شبکه نمونه بوده است. شبکه مورد نظر یک شبکه ناحیه ای واقعی مقیاس بزرگ شامل سطوح انتقال و فوق توزیع می باشد که با استفاده از برنامه گذرای الکترومغناطیسیpscad/emtdc مدل شده و داده های خروجی با کدهای برنامه ریزی matlab پردازش می شوند. نتایج بدست آمده: 1- مقدار دقت و صحت هر روش را در حالت عادی تعیین کرده و بهترین روش ها را معرفی می کند. 2- اثرگذاری dg بر روی عملکرد برخی روش ها را تایید می کند. 3- نشان می دهد که روش ها بر مبنای مولفه های توالی مثبت، بخصوص در حالت خطاهای نامتقارن بسیار کاراتر می باشند. 4- عملکرد خوب روش پیشنهادی و کاربرد منحصر بفرد آن را در جایی که فقط سیگنال های جریان اندازه گیری می شوند نشان می دهد. نتایج این پایان نامه به شرکت های برق در خصوص عملکرد و برنامه ریزی شبکه کمک خواهد کرد.

تقاضای رو به رشد انرژی در مجتمع های خانگی، تجاری و صنعتی در سطح جهانی و از سوی دیگر ناکار آمد بودن سیستم های مرسوم تولید برق برای تأمین آن موجب شده تا دست اندر کاران امر به سمت استفاده از تکنولوژی های مطمئن و کارآمدتر تولید به منظور کاهش تلفات و کنترل مصرف انرژی پیش بروند. در این میان استفاده از سیستم های پراکنده تولید برق و به خصوص تولید همزمان که نسبت به سیستم های مرسوم مزایایی همچون بازدهی بالاتر، کاهش گاز های گلخانه ای و استقلال نسبی از شبکه قدرت را دارند رشد چشمگیر داشته است. در این پروژه یک چهارچوب ریاضی بهینه سازی برای ارزیابی سرمایه گذاری در نیروگاه های تولید همزمان در مجتمع های با تقاضای انرژی بالا ارائه می گردد. ظرفیت و نحوه عملکرد بهینه مجموعه تولید همزمان به کمک تابع هدف اقتصادی و با در نظر گرفتن آلودگی زیست محیطی بررسی می گردد. تابع هدف اقتصادی از روش ارزش خالص فعلی که به ارزیابی بازدهی سرمایه گذاری پروژه، در طول مدت زمان اجرای آن می پردازد، تشکیل شده است. یک روش ترکیبی بهینه سازی شامل الگوریتم اجتماع پرندگان و برنامه ریزی خطی به منظور تعیین ابعاد و نحوه عملکرد مجموعه تولید همزمان ارائه گردید. به منظور توصیف عدم قطعیت، از المان های مجموعه فازی با تابع عضویت مثلثی استفاده گردید و یک فرمولاسیون جدید از برنامه ریزی فازی که مفهوم مجموعه فازی در برنامه ریزی ریاضی را بکار می برد، توسعه داده شد. یک بیمارستان کاندیدای نصب نیروگاه تولید همزمان، به عنوان سیستم مورد مطالعه در نظر گرفته شد. در نهایت نتایج اقتصادی سرمایه گذاری و ظرفیت بهینه برای نصب نیروگاه تولید همزمان و یوبلر کمکی، با در نظر گرفتن عدم قطعیت در پارامتر های تقاضای انرژی الکتریکی و حرارتی و همچنین تغییرات قیمت های خرید و فروش انرژی الکتریکی و قیمت گاز طبیعی برای سه بازه کم باری، میان باری و اوج باری ارائه گردید.

پنل های خورشیدی و پیل های سوختی دارای مشخصه جریان- ولتاژ غیر خطی بوده و تنها در یک نقطه کار خاص ، حداکثر توان را تولید می کنند. این نقطه بهینه توان با تغییر مقادر و شرایط ورودی آنها تغییر می کند. روش های مختلفی که تا کنون برای ردیابی نقطه حداکثر توان ارائه شده است، به دو دسته وابسته به مدل (base model) و مستقل از مدل (free model) تقسیم می شوند. همچنین این روش ها را می توان به سه روش های مبتنی بر شبکه عصبی، روش های مبتنی بر اغتشاش و مشاهده و روش های مبتنی بر امپدانس افزایشی نیز تقسیم بندی نمود. در این پژوهش الگوریتم جدید برای ردیابی نقطه حداکثر توان با استفاده از شبکه عصبی ارائه می شود. این الگوریتم برای دو نوع شبکه عصبی استاتیکی و شبکه عصبی دینامیکی مورد بررسی قرار گرفت که نتایج بررسی و مقایسه شبکه های عصبی مختلف عملکرد بهتر شبکه عصبی بازگشتی کامل را نشان می دهد. در این پژوهش همچنین الگوریتم جدید که از دو بخش وابسته به مدل و بخش مستقل از مدل تشکیل شده است ارائه شد. در این الگوریتم بخش وابسته به مدل مقدار نقطه کار (حداکثر توان) را تخمین می زند و بخش مستقل از مدل مقدار دقیق نقطه حداکثر توان را دنبال می کند. حالت پایدار و پاسخ دینامیکی این الگوریتم در شرایط مختلف بررسی شد و همچنین با روش های دیگر مقایسه شد. این الگوریتم همچنین برای یک نمونه آزمایشگاهی پیاده سازی شد. نتایج آزمایشگاهی ضمن تایید نتایج شبیه سازی موثر بودن روش را نشان می دهد. سادگی، و هزینه کم پیاده سازی از جمله مزایای روش پیشنهادی می باشد.

هدف از این پایان نامه، بررسی افزایش پایداری سیستم قدرت به کمک پایدارساز های سیستم قدرت (psss) و خازن کنترل شده توسط تریستور (tcsc) در سیستم های قدرت چند ماشینه می باشد. این پایان نامه جایابی psss , tcsc, تنظیم پارامترهای psss , tcsc و هماهنگی بین پارامترهای آن ها را در بر می گیرد. مسئله هماهنگی پارامترهای psss و tcsc تبدیل به یک مسئله بهینه می شود که برای حل آن و جستجوی بهینه پارامترهای کنترلرها از الگوریتم بهینه سازی دسته جمعی ذرات گربه ماهی (c-catfish pso) استفاده شده است. در این پایان نامه جهت نشان دادن تاثیر کنترلرهای پیشنهادی، از شبیه سازی غیر خطی حوزه زمان و دو شاخص معروف itae و fd استفاده شده است. کنترلرها تحت شرایط کاری مختلف (بار سبک، بار نامی و بار سنگین) در سسیتم قدرت 4 ماشینه دو ناحیه ایی شبیه سازی و تست شده اند.

تأمین انرژی الکتریکی به روش های مختلفی انجام می شود اما مصرف کنندگان مایلند این کار با کمترین هزینه، بالاترین کیفیت توان و بیشترین قابلیت اطمینان صورت گیرد. چراکه مباحث اقتصادی و قابلیت اطمینان برای مصرف کنندگان از اهمیت بالایی برخوردار می باشد. از طرفی ریزشبکه ها شبکه های جدیدی هستند که می توانند انرژی را برای مصرف کنندگان در حالت اتصال به شبکه و جدا از شبکه با استفاده از منابع تولید پراکنده تأمین نمایند. در نتیجه در این پروژه به مدیریت بلند مدت انرژی در ریزشبکه خواهیم پرداخت. تابع هدف 2 بعدی پیشنهادی، شامل هزینه ثابت و جاری تأمین انرژی و قابلیت اطمینان می باشد که با استفاده از دو روش، جواب بهینه آن برای 4 سناریو با استفاده از برنامه ریزی خطی محاسبه و مقایسه می شود. برای این کار 4 روش تأمین انرژی الکتریکی از نظر اقتصادی و قابلیت اطمینان با هم مقایسه می شوند. این 4 سناریو عبارتند از: تأمین انرژی تنها بوسیله شبکه؛ شبکه و منابع تولید پراکنده؛ ریزشبکه به تنهایی و ریزشبکه متصل به شبکه بالادست. همچنین به منظور محاسبه قابلیت اطمینان این سناریوهای تأمین انرژی، دو حالت بارها بر روی یک فیدر و بارها بر روی فیدرهای مجزا در نظر گرفته می شوند. در نهایت در این پروژه بهترین سناریو تأمین انرژی در کنار بهترین حالت اتصال بارها به شبکه معرفی خواهند شد. روش پیشنهادی در این پروژه با روش مشابه در مقالات دیگر مقایسه گردیده که نتایج نشان از کارآمد بودن و کاربردی تر بودن روش فوق دارد.

در این تحقیق به مدلسازی تولید نیروگاه بادی در شبکه های قدرت پرداخته شده است. با توجه به متغیر بودن سرعت باد، تولید نیروگاه های بادی با عدم قطعیت همراه خواهد بود. بنابراین مطالعات قابلیت اطمینان شبکه در حضور نیروگاه بادی نیازمند یک مدلسازی مناسب برای نیروگاههای بادی است. در این پایان نامه ابتدا مروری بر روش های مدل سازی قبلی شده است و سپس با استفاده از روشهای تحلیلی و شبیه سازی مونت کارلو ترتیبی تاثیر نیروگاه بادی بر شاخصهای قابلیت اطمینان محاسبه شده است. مزیت روش مونت کارلوی ترتیبی در مقایسه با غیر ترتیبی حفظ ترتیب زمانی در شبیه سازی است و با توجه به اینکه حفظ ترتیب زمانی در مدلسازی نیروگاه بادی از اهمیت بالایی برخوردار است روش مونت کارلوی ترتیبی جهت شبیه سازی تاثیر نیروگاه بادی مناسبتر است. در ادامه تاثیر ضریب نفوذ مختلف نیروگاه بادی در شبکه تست مورد ارزیابی قرار گرفته شده است و میزان نیروگاه بادی مناسب از لحاظ تاثیرگذاری از دید مطالعات قابلیت اطمینانی تعیین شده است. سپس جهت کاهش عدم قطعیت تولید نیروگاه بادی مدلی جهت ارزیابی تاثیر ذخیره ساز ها در مطالعات قابلیت اطمینان ارائه شده است. با توجه به اینکه در این تحقیق از شبیه سازی مونت کارلوی ترتیبی استفاده شده است، مدل ارائه شده برای ذخیره ساز مناسب با این شبیه سازی توسعه داده شده تا اینکه فرآیند شارژ و دشارژ با نرخ مشخص تاثیر خود را بر شاخص های قابلیت اطمینان بگذارد

در دو دهه گذشته، مسائلی مانند گرمایش زمین و آلودگی هوا و از طرف دیگر افزایش تقاضا برای انرژی برق، دست اندرکاران و تصمیم گیرندگان صنعت برق را براین داشته که به سوی تولید انرژی برق از منابع انرژی تجدید پذیر مانند انرژی خورشیدی، بادی و همچنین تکنولوژی های جدیدتر مانند پیل های سوختی گام بردارند. در این پایان نامه کنترل توان منابع تولید پراکنده مورد بررسی قرار گرفته است. کنترل توان پیل سوختی متصل به شبکه با درنظر گرفتن قید فاکتور بهره برداری و کنترل توان نیروگاه خورشیدی با ارائه روش جدید mppt و کنترل ولتاژ باس dc از بخشهای این پایان نامه می باشد. نتایج شبیه سازی نشان می دهد که کنترل کننده پیشنهادی برای کنترل توان اکتیو پیل سوختی، می تواند با حداقل مطالعات مهندسی در هرمحل نصب، کنترل توان پیل سوختی را با درنظر گرفتن قیود بالا و پایین فاکتور بهره برداری با سرعت مناسب انجام دهد. روش کنترل جدیدی برای کنترل خروجی توان اکتیو پیل سوختی اکسید جامد ارائه شده است. این کنترل کننده قیود بالا و پایین فاکتور بهره برداری در نظر گرفته شده است. در کنترل کننده پیشنهادی از کنترل کننده pi تطبیقی استفاده شده است که در آن ضرایب k_p و k_i با نزدیک شدن فاکتور بهره برداری به قید بالای خود کاهش می یابند و با نزدیک شدن به قید پایین افزایش می یابند. با استفاده از این روش، هم سرعت رسیدن به نقطه کار جدید افزایش می یابد و هم قیود بالا و پایین فاکتور بهره برداری نیز رعایت می شوند. نتایج شبیه سازی های انجام شده نشان می دهد که کنترل کننده پیشنهادی در زمان کمتر و با نوسانات کمتری، خروجی توان پیل سوختی را به مقدار مورد نظر می رساند. استفاده از سیستم upqc به همراه نیروگاه خورشیدی به صورت pv-upqc می تواند علاوه بر رساندن توان تولیدی نیروگاه خورشیدی به شبکه و بار، اعوجاج های ولتاژ و جریان بار غیرخطی را جبران کرده و در صورت بروز افت ولتاژ در شبکه و یا مشکلات دیگر، ولتاژ دو سر بار را در مقادیر نامی نگهداری کند. سیستم pv-upqc نسبت به نیروگاه خورشیدی و upqc جداگانه به دلیل استفاده از یک اینورتر کمتر دارای مزیت اقتصادی نیز می باشد. یک الگوریتم ردیابی نقطه حداکثر توان هیبرید جدید در این پایان نامه پیشنهاد شده است. این الگوریتم، برپایه تخمین جریان حداکثر توان و همچنین استفاده از حلقه تنظیم دقیق با استفاده از روش p&o در سیستم pv-upqc با موفقیت شبیه سازی شده است و نتایج شبیه سازی نشان دهنده عملکرد بهتر نسبت به سایر روش ها می باشد.