رشد تکنولوژی و بالا رفتن سطح زندگی موجب رشد فزاینده ی مصرف انرژی الکتریکی شده است. این امر باعث شده است تا بسیاری از خطوط با حداکثر قابلیت بارگذاری شان کار کنند. در نتیجه برای تامین بار رو به رشد باید خطوط جدیدی احداث کرد. اما این مسئله موانع اقتصادی و محیطی بسیاری به همراه دارد. برای رفع این مشکل می توان از روش هایی بهره برد تا قابلیت بارگذاری خطوط را افزایش دهند. این روش-ها شامل استفاده از ادوات facts، خطوط hvdc، افزایش ولتاژ خط و استفاده از هادی های پر ظرفیت می باشند. علاوه بر این روش ها، در نظر گرفتن شرایط آب و هوایی واقعی و اینرسی حرارتی دمای خط که به ترتیب تحت عنوان روش مقدار نامی حرارتی دینامیکی (dtr) و هماهنگی الکتروحرارتی (etc) شناخته می شوند برای افزایش قابلیت بارگذاری خط مورد استفاده قرار می گیرند که موضوع اصلی این پایان نامه هستند. dtr روشی است که در آن از شرایط آب و هوایی واقعی به جای مقادیر محافظه کارانه (که به اصطلاح روش مقدار نامی حرارتی استاتیکی (str) نامیده می شود) برای تعیین حد بارگذاری خط بهره می برد. بنابراین مقدار قابلیت بارگذاری خط افزایش می یابد. روش etc برای مسائل بهره برداری مورد استفاده قرار می گیرد و بوسیله ی در نظر گرفتن اینرسی حرارتی دمای خط باعث افزایش قابلیت بارگذاری خط می شود. این دو روش علاوه بر مزایای فنی همچون امکان افزایش مقدار بارگذاری، مزایای اقتصادی مثل عدم نیاز به استفاده از ادوات گران قیمت مثل ادوات facts را نیز به همراه دارند. برای بررسی این روش ها، در این پروژه سعی شده است تا در قالب مسئله ی پخش بار بهینه راه حل مد نظرمان را بررسی کنیم. با بررسی های انجام شده کاهش هزینه که تابع هدف ما در پخش بار بهینه است مشاهده می شود. دلیل آن هم در این است که خطی که دچار محدودیت شده با اعمال شرایط جوی واقعی محدودیت اش رفع می شود(dtr) و با در نظر گرفتن اینرسی حرارتی دمای خط (etc) نیز پاسخ های بهتری بدست می آید و در نتیجه به جای استفاده از واحد های گران تر از واحد های ارزان تر برای تامین بار استفاده می شود.

درشبکه های فشارقوی زون یک رله دیستانس بعنوان حفاظت اصلی خطوط انتقال وزونهای 2و3 این رله بعنوان حفاظت پشتیبان خط های بعدی محسوب می شود. برخی عوامل بر عملکرد رله دیستانس تاثیر گذار بوده و به طور دقیق وقطعی مشخص نیستند، این عوامل که بعنوان عدم قطعیت ها در نظرگرفته می شوند عبارتنداز: 1) مقاومت خطا: مقاومت خطا بعنوان یک پدیده ناشناخته برعملکرد رله ی دیستانس تاثیر ناسازگار دارد وعموما" یکی از مهمترین عدم قطعیت ها می باشد.2) خطا در ترانس های اندازه گیری: باتوجه به این که رله دیستانس یک المان امپدانسی است لذا نیازمند به نمونه گیری جریان و ولتاژتوسط ترانسفورماتورهای جریان و ولتاژ با کلاس دقت مشخصی است که در لحظه فالت ممکن است روی عملکرد رله ی دیستانس تاثیر بگذارد.3) مقاومت زمین: عموما" برای خطاهای تک فاز به زمین مطرح میشود. در این حالت امپدانس اندازه گیری شده توسط رله برابر با مجموع، امپدانس خط بین رله و محل خطا، مقاومت خطا و مقاومت زمین خواهد بود.4) تغییر در ساختار و شرایط بهره برداری: از آنجایی که تنظیمات رله دیستانس، تنظیماتی ثابت وبصورت آف لاین محاسبه وبه رله اعمال می شوند. لذا با تغییر ساختار وشرایط بهره برداری شبکه، امپدانس و بواسطه ی آن سطح اتصال کوتاه شبکه تغییرکرده و بیشتر روی عملکردزونهای2و3رله تاثیر می گذارد. در نهایت تعدادی از عدم قطعیت ها رابا استفاده از روش مونت کارلو، با نرم افزار مطلب مدل سازی نموده و رله دیستانس با در نظر گرفتن عدم قطعیت ها تنظیم میگردد، در واقع ما بدنبال این هستیم تا با در نظر گرفتن عدم قطعیت ها محدوده زون یک رله دیستانس را به صددرصد خط مورد حفاظت نزدیکتر کرده و حفاظت پشتیبان مطمئن تری را برای خطوط انتقال فراهم سازیم.

در حضور منابع تولیدات پراکنده سطح اتصال کوتاه در سیستم توزیع افزایش می یابد و این امر منجر به برهم خوردن هماهنگی حفاظتی موجود در سیستم توزیع و ایجاد جریان های خطای بالاتر از قدرت قطع کنندگی کلیدها می شود. استفاده از محدودکننده های جریان خطا یکی از راه های مقابله با این موضوع است. در این پایان نامه استفاده از محدودکننده جریان خطا برای کاهش اثر منابع تولید پراکنده مورد بررسی قرار می گیرد. همچنین مطالعات جایابی و تعیین ظرفیت بهینه برای محدودکننده های جریان خطا در شبکه توزیع با حضور منابع تولید پراکنده بر اساس ارزیابی اقتصادی انجام می شود. محاسبات عددی به روش الگوریتم ژنتیک در محیط نرم افزار matlab انجام خواهد شد و نتایج بدست آمده با نتایج مراجع دیگر مقایسه و ارزیابی می گردد.

خطوط انتقال انرژی و ایستگاه های فشار قوی در شبکه های سراسری انتقال انرژی آسیب پذیرترین و حساس ترین قسمتهای شبکه را در قبال پدیده های طبیعی ازجمله رعد و برق یا تخلیه جوی الکتریکی تشکیل می دهند. با توجه به اینکه بسیاری از شبکه های انتقال از مناطق کوهستانی با ارتفاع بالا عبور می-کننددر نتیجه اکثر این مناطق مخصوصاً در فصل های بهار و پاییز با پدیده رعد و برق مواجه هستند. برخورد موج صاعقه به سیستم انتقال می تواند در صورت بالا بودن امپدانس سیستم زمین و دکل باعث افزایش ولتاژ بدنه و تولید جرقه برگشتی و در نتیجه بروز قطعی در سیستم قدرت شود. قسمت های اصلی و حساس شبکه های سراسری انتقال انرژی را خطوط با ولتاژهای بالا 400 – 800 کیلو ولت با ظرفیت انتقال 10000-2000 مگا وات تشکیل میدهند ، قطع ناگهانی این خطوط به دنبال تخلیه جوی بر خط و بروز قوس در طول زنجیر مقره ، شرایط پایداری شبکه را مختل ساخته در صورت عدم پیش بینی کافی ، به خاموشی کامل و سراسری منجرب میشود. در نتیجه جلوگیری از وقوع این پدیده از اهمیت ویژه ای در طراحی ها و اجرا برخوردار میباشد. انتقال جریان های موجی به زمین در پی تخلیه جوی الکتریکی بر هر قسمت از خطوط انتقال شامل سیم های فاز ، سیم های زمین و برج ها و نقطه اتصال آن به زمین صورت میپذیرد. مقاومت مسیر جریان موجی را به زمین ، مقاومت بدنه برج ها و مقاومت زمین انان تشکیل میدهد.در هنگام برقراری جریان های موجی این کمیات مشخصات موجی را دارا میگردند.حال اگر امپدانس موجی خطوط و برج و سیستم زمین کم باشد درنتیجه جریان بالای حاصل از صاعقه به زمین منتقل میشود و برای سیستم مشکلی ایجاد نخواهد کرد ولی در صورتی که مسیر عبور جریان صاعقه مانند برج و سیستم زمین امپدانس بالایی داشته باشد باعث بوجود آمدن ولتاژ بالایی در زنجیر مقره میگردد . از موارد بالا نوع برج متغیر نخواهد بود و امپدانس موجی آن ثابت خواهد بود ولی امپدانس پای دکل در فضاها و فصول مختلف متغیر خواهد بود و اثرات متفاوتی را روی سیستم قدرت خواهد گذاشت. در صورتی که بارهای حاصل از صاعقه به زمین به موقع و همزمان با تخلیه جوی صورت نگیرد ، ولتاژ موجی قابل ملاحظه ای در برج ها ظاهر گردیده و در صورتی که این ولتاژ از آستانه تحمل خطوط و زنجیر مقره بالاتر رود باعث ایجاد قوس خواهد شد که در ادامه به توضیحات کامل و دقیقتر میپردازیم. دراین نوشته سعی شده با شبیه سازی سیستم 132 کیلوولت متشکل از 6 برج حالت های مختلف ولتاژ روی زنجیر مقره را با صاعقه های مختلف و سیستم های مختلف زمین در خاک تک لایه و سه لایه مقایسه کرد و حالت مناسب و بهینه را تعیین نمود.

بازیافت انرژی ترمزی از موتور در قطارهای برقی یکی از موضوعاتی است که در سالهای اخیر مورد توجه زیادی قرار گرفته است. سرعت بالای تغییرات سیستم قطار برقی مخصوصاً هنگام ترمز نیاز به کنترل دقیق تر آنها را آشکار می سازد. با توجه به سرعت بالای پاسخ کنترل کننده های فازی نسبت به کنترل کننده های کلاسیک، استفاده از این ابزار می تواند در بهبود این سیستم موثر باشد. در این پژوهش، ضمن معرفی بازیابی انرژی ترمزی قطار برقی، به اهمیت آن پرداخته خواهد شد. پس از ارائه توضیح مختصر استفاده از کنترل کننده pi که قبلاً مورد استفاده قرار گرفته است، نحوه طراحی دو کنترل کننده جدید، یکی مبتنی بر سیستم استنتاج فازی و دیگری سیستم استنتاج تطبیقی فازی- عصبی ارائه گردیده است. ساختار کنترلی ارائه شده، در حالت ترمز موتور dc تحریک مستقل، با کنترل زاویه آتش تایریستور هماهنگی لازم را انجام می دهند. در انتها نتایج شبیه سازی با استفاده از نرم افزار matlab/simulink بیان گردیده و این نتایج با نتایج به دست آمده هنگام استفاده از کنترل کننده کلاسیک pi مقایسه شده است. نتایج به دست آمده نشان می دهد که در بازه ترمزی کنترل کننده فازی باعث بهبود اغتشاشات گذرای جریان داده شده به شبکه می شود. همچنین در همین بازه کنترل کننده عصبی فازی باعث کاهش هارمونیک کل شده است.

این پایان نامه شامل پنج فصل است. فصل اول مقدمه ای بر سیستم های قدرت و لزوم برنامه ریزی و تغییر ساختار شبکه های قدرت اختصاص داده شده است. در فصل دوم به بیان مفهوم کلی ادوات facts و لزوم استفاده از آن اشاره گردیده است و در ادامه انواع تجهیزات facts مورد استفاده با توجه به نحوه قرارگیری شان در شبکه و همچنین مدلسازی آن ها پرداخته شده است و همچنین اثرات قرارگیری تجهیزات facts بر روی پارامترهای قدرت و لزوم استفاده و قرارگیری بهینه این تجهیزات به طور کامل بیان گردیده است. در فصل سوم : نحوه قرارگیری و انجام پخش بار با استفاده از روش های هوشمندی نظیر الگوریتم ژنتیک ga و الگوریتم تجمعی ذرات pso تجهیزات tcsc و svc را تحت سناریوهای مختلف به جهت انتخاب و جایابی بهینه مورد بررسی قرار گرفته شده است. در فصل چهارم: مقدار و محل بهینه تجهیزات facts مشخص گردیده است و مقدار تلفات و بارگذاری خطوط انتقال مورد تحلیل قرار گرفته است. در ادامه پروفیل ولتاژ در قبل و بعد از قرارگیری ادوات facts روی شبکه 6 باس و 30 باس ieee و 57 باس مورد بررسی قرارگرفته است. در فصل پنجم: به بررسی نتایج بدست آمده از مقدار و محل بهینه تجهیزات facts که با استفاده از روش های هوشمند حاصل شده بود به همراه تدابیر و پیشنهادات مربوطه آورده شده است.

با توجه به ماهیت و نقش شبکه های سراسری انتقال انرژی در زندگی امروزی و نیاز به گسترش خطوط انتقال نیرو و نیز با در نظر گرفتن ملاحظاتی از قبیل کمبود فضا، در بسیاری موارد خطوط انتقال نیرو و لوله‏های فلزی مدفون در خاک در مسیر مشترکی قرار می گیرند. وجود میدان های الکترومغناطیسی اطراف خطوط انتقال نیرو سبب القاء ولتاژ متناوب بر روی لوله فلزی مدفون در خاک می‏شود. این ولتاژ القایی می تواند باعث ایجاد اغتشاش در عملکرد سیستم حفاظت کاتودیک و همچنین تخریب پوشش لوله فلزی گردد. در این پژوهش ضمن بیان چگونگی تداخل میان خطوط انتقال نیرو و لوله فلزی مدفون در خاک، به مدلسازی وشبیه سازی ولتاژ القایی بر روی لوله فلزی مدفون در مجاورت خطوط نیرو و تاثیر امواج الکترومغناطیس صاعقه پرداخته و عوامل موثر بر میزان ولتاژ القایی مورد بررسی قرار می گیرند. نصب برقگیر بر روی لوله فلزی در مکان مناسب می تواند دامنه ولتاژ القایی را در حد مجاز نگاه دارد. براساس شبیه‏سازی‏های صورت گرفته بهترین مکان جهت قرار گرفتن برقگیر، نقاط انتهایی خط لوله می‏باشند.

شبکه های هوایی خطوط انتقال انرژی به دلیل گستردگی و داشتن طول زیاد به اجبار از مناطق مختلفی عبور نموده و همواره در معرض عوامل جوی و ازجمله مهم ترین آن ها اصابت صاعقه قرار دارند. افزایش امپدانس پای دکل خطوط انتقال نیرو یکی از عوامل اصلی خروج خطوط در اثر اصابت صاعقه می باشد و تأثیر مستقیمی بر قابلیت اطمینان خطوط دارد، علاوه بر این مقدار امپدانس پای دکل به طور مستقیم، پیک اضافه ولتاژ روی زنجیر مقره ها را نیز تحت تأثیر قرار می دهد. بنابراین، در این پایان نامه به بررسی تأثیر ساختار سیستم زمین بر دامنه اضافه ولتاژ پای دکل خطوط 400 کیلوولت در حالت گذرا پرداخته شده است. ازآنجایی که موثرترین عامل بر اضافه ولتاژهای ناشی از برخورد مستقیم صاعقه به خطوط انتقال، سیستم زمین است، ازاین رو الکترودهای زمین که جزء اساسی هر سیستم زمین می باشند نیاز به بررسی دقیق در مطالعات تجزیه وتحلیل گذرا دارند. در این پایان نامه از قابلیت های برنامه گذرای الکترومغناطیسی (emtp - rv) برای شبیه سازی ساختارهای متداول سیستم زمین استفاده شده و تأثیر ساختار الکترود و نوع خاک بر دامنه اضافه ولتاژ پای دکل مورد بررسی قرارگرفته است.همچنین طول بهینه هادی زمین برای شکل موج های مختلف جریان تعیین گردید. بررسی ها نشان دادند که افزایش طول هادی زمین از مقدار بدست آمده، تاثیر ناچیزی روی کاهش امپدانس موجی سیستم زمین دارند.

پیشرفت های صنعتی در قرن اخیر، بشر را بر آن داشته تا از منابع انرژی با سرعت بیشتری بهره برداری کند. سوخت های فسیلی به دلیل مزایایی که دارند اکثر انرژی مورد نیاز بشر را تامین کرده اند و از این رو منابع سوخت های فسیلی رو به اتمام است. یک راه کار برای تامین انرژی مورد نیاز بشر در آینده، انرژی های تجدیدپذیرند. از میان این انرژی ها، انرژی خورشیدی و بادی فراوان ترین نوع انرژی پویا در طبیعتند. هیدروژن نیز فراوان ترین عنصر در طبیعت به شمار می رود و بر خلاف انرژی خورشیدی و بادی قابلیت ذخیره سازی نیز دارد. در اینجا سعی شده است تا از ترکیب انرژی خورشیدی و هیدروژنی برای تامین بار الکتریکی متغیر در زمان استفاده شود. سیستم هیبرید شامل پنل های فتوولتائیک، پیل سوختی، باتری های sla، الکترولایزر و تانک هیدروژن می باشد. برای تعیین بهترین ترکیب از 3 روش محاسبات دستی، نرافزار homer و الگوریتم ژنتیک و برای تعیین بهترین استراتژی نیز از 3 الگوی مختلف استفاده شده است. در ادامه بهترین ترکیب با آزمایش ترکیب های مختلف سایزینگ و استراتژی کنترلی برای سیستم هیبرید توسط نرم افزار trnsys انتخاب شده است. در پایان نیز از plc و hmi برای کنترل اداوات در ترکیب بدست آمده استفاده شد. با توجه به نتایج به دست آمده از شبیه سازی ها، اولین استراتژی کنترلی و روش بهینه سازی با الگوریتم ژنتیک به عنوان بهترین ترکیب برای سیستم کنترلی انتخاب گردید و مشاهده شد که به راحتی و با اطمینان می توان از plc و hmi برای کنترل پروسه و نظارت بر روند آن استفاده کرد.

در تحقیق حاضر بعد از معرفی انواع محدودکننده های جریان خطا و طرز عملکرد هر یک، به بررسی اثر محدودکننده های جریان خطا بر کیفیت توان شبکه پرداخته خواهد شد. برای این منظور سه نمونه محدودکننده جریان خطا برای کاهش سطح اتصال کوتاه پیشنهاد و در نرم افزار pscad-emtdc شبیه سازی می شود و مطالعه کاملی بر روی اثر این سه نمونه محدودکننده جریان خطا بر کیفیت توان شبکه انجام می گیرد.

در این تحقیق با تعیین همزمان این سه پارامتر به صورت بهینه و توسط الگوریتم های هوشمند بهینه سازی، به بررسی تاثیر این محدود کننده ها روی کاهش جریان اتصال کوتاه و بهبود قابلیت اطمینان شبکه قدرت پرداخته می شود. از سه الگوریتم بهینه سازی چند هدفه که به ترتیب عبارتند از: الگوریتم تکاملی چند هدفه بر پایه تجزیه(moea/d)، الگوریتم انبوه ذرات چند هدفه(mopso) و الگوریتم ژنتیک چند هدفه با مرتب سازی نامغلوب- نسخه دوم(nsga-ii) و چهار سیستم قدرت تست ieee استفاده شده است. کد هریک از الگوریتم ها و تابع هدف مسئله در نرم افزار matlab پیاده سازی شده و نتایج به دست آمده حاکی از آن است که با به کار گیری کمترین میزان ممکن امپدانس و تعداد محدود کننده های جریان خطا، بیشترین کاهش و محدود سازی در جریان اتصال کوتاه و بیشترین مقدار ممکن افزایش در سطح قابلیت اطمینان شبکه با استفاده از الگوریتم های فوق ایجاد شده است.