به مجموعه فعالیت هایی که برای بازگرداندن شبکه قدرت به حالت عادی پس از وقوع خاموشی صورت می گیرد، بازیابی سیستم قدرت گویند که عبارت است از: استقرار مجدد نیروگاه ها و وصل دوباره خطوط انتقال و مصرف کننده ها. با توجه به اهمیت موضوع بازیابی، تهیه برنامه هایی که بتوانند در تصمیم گیری های بهره برداران و اشخاص خبره سهیم باشند، نقش مهمی در بازیابی ایفا می کنند. در حالت کلی مراحل بازیابی عبارتند از: جزیره سازی شبکه، تعیین توالی راه اندازی نیروگاه ها، کلیدزنی خطوط، برقدارکردن شین ها، بارگذاری و در نهایت همگام نمودن جزایر جهت یکپارچه سازی شبکه. تمرکز اصلی در این پایان نامه بر روی نحوه تعیین توالی بهینه راه اندازی نیروگاه ها در بازیابی شبکه قدرت می باشد که در آن باید روشی جهت تعیین ترتیب در مدار آوردن بهینه نیروگاه ها ارایه گردد که بتواند در کمترین زمان ممکن، تولید انرژی را در طول فرآیند بازیابی سیستم به بیشترین مقدار ممکن یا مورد نیاز شبکه برساند. قبل از انجام این مرحله باید وضعیت شبکه فروپاشی شده مشخص شده و جهت کاهش زمان بازیابی نیاز است تا سیستم به چندین زیرسیستم یا جزیره تقسیم گردد. بدین ترتیب ابتدا شبکه قدرت فروپاشی شده به جزایر مناسب تقسیم شده و سپس سناریوی بازیابی به طور هم زمان روی هر کدام از این جزایر انجام می گیرد. در بازیابی سیستم قدرت، مسیریابی و ترتیب کلیدزنی از اهمیت ویژه ای برخوردار است و کلیدزنی باید به گونه ای باشد که از ایجاد وضعیت های بحرانی و ناپایداری سیستم و احیانا فروپاشی مجدد در زمان کلیدزنی جلوگیری نماید و نیز باید تا حد ممکن سریع باشد، تا زمان خاموشی مشترکین حداقل گردد. با توجه به اینکه بعد از تعیین توالی مناسب برای راه اندازی نیروگاه ها، تولید واحدهای راه انداز جزایر در حال افزایش می باشد، نیاز است در طی انجام کلیدزنی از واحد راه انداز تا رسیدن به واحدی که قرار است راه اندازی شود، برای حفظ تعادل بین تولید و مصرف بارگذاری صورت پذیرد. با توجه به اینکه الگوریتم بکار گرفته شده با درنظر گرفتن کلیه عوامل موثر در بازیابی شبکه می تواند در زمان کمتر به تولید انرژی بیشتر بیانجامد، لذا بهینگی الگوریتم تهیه شده در مقایسه با تمامی کارهای صورت گرفته در این زمینه کاملا مشهود می باشد و نتایج اجرای برنامه با شبکه نمونه 39 شینه ieee صحت موضوع را نشان می دهد.

دلیل اصلی ناپایداری ولتاژ، عدم توانایی سیستم قدرت در تامین توان راکتیو مورد تقاضاست. مشکل اصلی افت ولتاژی است که به هنگام عبور توان حقیقی و راکتیو از راکتانس های خطوط انتقال ایجاد می گردد. هدف از بررسی پایداری ولتاژ پاسخ دادن به این سوالات است؟ چه اندازه سیستم به نا پایداری ولتاژ نزدیک است؟ هنگامی که ناپایداری ولتاژ اتفاق می افتد، عوامل کلیدی موثر کدامند؟ ناحیه ضعیف، کدام قسمت از سیستم است؟ پایداری و فروپاشی ولتاژ در سیستم های قدرت با استفاده از روش های استاتیکی و دینامیکی که در مواردی کارساز وموفقیت آمیز نمی باشد. مورد بررسی قرار گرفته است که نسبت به روش های فبلی سهل و دارای نقاط قوتی است. این روش که مبتنی بر اندازه گیری های فازور ولتاژ و جریان محلی و خطوط بوده می تواند بعنوان شاخصی از اینکه چند قدر نقطه مشاهده شده توسط رله از ناپایداری ولتاژ فاصله دارد بکار گرفته شود و می تواند برای بلوک کردن تغییر دهنده تپ بعنوان سیگنال افزایش ولتاژ در نزدیکترین ژنراتورهای انتخاب شده یا وسایل جبران سازی و یا برای فرمان فعال کردن قطع بار در گره رله مورد استفاده قرار گیرد. با به کارکیری معیار مذکور. شین های قوی و ضعیف قابل ارزیابی خواهند بود. برای درک بهتر موضوع این بحث روی یک سیستم 39 شینه n-e شبیه سازی شده و نقاط فروپاشی ولتاژ در شرایطی که توان راکتیو ژنراتورها ثابت و در حالتی که توان راکتیو ژنراتورها افزایش می یابد مورد بررسی قرار گرفته است.

افزایش استفاده از عناصر الکترونیک قدرت، رایانه ها و سایر ادوات غیر خطی در سیستم های قدرت، باعث ایجاد اختلالات هارمونیکی می شود. لذا لزوم توجه، اندازه گیری و کنترل کیفیت توان بیش از پیش شده است. فیلترهای سری جهت رفع مشکلات ولتاژ و فیلترهای موازی جهت رفع مشکلات جریان استفاده می شوند. برای جبران همزمان مشکلات ولتاژ جریان در سیستم های قدرت، جیرانساز یکپارچه کیفیت توان معرفی شده است. این وسیله متشکل از دو فیلتر اکتیو سری و موازی است که جهت رفع مشکلاتی مانند نامتعادلی و هارمونیک های ولتاژ بار به همراه جبران سازی هارمونیک های جریان منبع و اصلاح ضریب توان استفاده می شود. در این پروژه سیستم کنترل جبرانساز یکپارچه کیفیت توان بر اساس کار ادوات اندازه گیری و کنترل پیشرفته ion شبیه سازی خواهد شد. با استفاده از این تجهیزات پیشرفته می توان ولتاژ جریان های اندازه گیری توسط ترانس های ولتاژ و جریان را تحلیل و مقادیر هارمونیک های اصلی ولتاژ و جریان را به همراه توالی مثبت ولتاژها تعیین کرد. موردی که باید ذکر شود این است که از این دوات، قابلیت های فراوانی در زمینه اندازه گیری سیستم قدرت دارند و شبیه سازی کامل آن غیر قابل اجرا می باشد. در این وسیله اندازه گیری، فقط بخش تعیین مقادیر هارمونیک های اصلی ولتاژ چریان بار به همراه توالی مثبت ولتاژ ها مدل سازی خواهد شد. نهایتاً بر اساس مدل شبیه سازی شده ادوات اندازه گیری و کنترل پیشرفته، جبرانسازی نامتعادلی، حذف مولفه dc، منفی و هارمونیک های ولتاژ به همراه هارمونیک های جریان و اصلاح ضریب قدرت صورت خواهد گرفت. عمل کنترل جبرانساز یکپارچه کیفیت توان با سه روش صورت خواهد پذیرفت. در حالت اول از روش تعیین مولفه اصلی سیگنال برای کنترل تعیین سیگنال مرجع ولتاژ و جریان استفاده خواهد شد. در حالت دوم از روش تعیین مولفه اصلی برای تولید سیگنال مرجع جریان و از روش تعیین توالی مثبت ولتاژ برای تعیین سیگنال مرجع ولتاژ استفاده خواهد شد. در نهایت در حالت سوم از تیوری pq برای ایجاد سیگنال مرجع جریان و از روش تعیین توالی مثبت ولتاژ برای تعیین سیگنال مرجع ولتاژ استفاده خواهد شد. در نهایت مقایسه بین سرعت و دقت جبرانسازی آن ها انجام شد. با توجه به این مقایسه ملاحظه خواهد شد، سیستمی که در آن از روش تعیین مولفه اصلی سیگنال به عنوان سیگنال مرجع جریان و از روش تعیین توالی مثبت به عنوان سیگنال مرجع ولتاژ استفاده کرده دارای دقت و سرعت جبرانسازی بهتری می باشد. علاوه بر آن اندازه گیری عملی پارامترهای کیفیت توان در شهرک صنعتی شهید سلیمی به مدت یک هفته صورت گرفته و بخشی از اطلاعات حاصل ارایه خواهد شد. همچنین بر اساس این اطلاعات، در نرم افزار matlab کنترل جبرانساز یکپارچه کیفیت توان صورت خواهد گرفت. نتایج شبیه سازی و نتایج عملی اشاره گر توانایی این روش در اندازه گیری و کنترل کیفیت توان می باشند.

این پایان نامه مشتمل بر تحقیقاتی در زمینه قابلیت اطمینان سیستم های توزیع و تحلیل و ارزیابی قابلیت اعتماد در شبکه های توزیع با در نظر گرفتن واحدهای تولید پراکنده برق می باشد. واحدهای تولید پراکنده عبارت از تولید کننده های کوچک برق هستند که محدوده ظرفیت شان بین 15 kw تا 10 mw است و به منظور فراهم کردن توان الکتریکی مصرف کننده ها در کل سیستم قدرت پخش شده اند. این واحدهای تولیدی با توجه به ظرفیت شان بیشتر در شبکه های فشار ضعیف و توزیع قرار می گیرند، الگوریتم ارایه شده برای محاسبه شاخص های قابلیت اطمینان، توانایی بررسی تاثیر واحدهای تولید پراکنده برق و نیز تغییر پیکربندی شبکه توزیع ناشی از کلیدهای وصل کننده و جدا کننده را دارا می باشد. ضمن ارایه الگوریتمی برای محاسبه قابلیت اطمینان در شبکه توزیع، اثر واحدهای تولید پراکنده بر قابلیت اطمینان شبکه های توزیع بررسی شده است. تاثیر مکان و ظرفیت واحدهای تولیدی و کلیدهای جداکننده روی شاخص های قابلیت اطمینان تحلیل شده است؛ ضمناً با کلاس بندی نقاط بار سیستم، مکان مناسب برای نصب مولدهای پراکنده برق مشخص می شود. این الگوریتم برای شبکه هایی با فیدرهای چندگانه و شامل واحدهای تولیدی مناسب می باشد. این روش مبتنی بر تقسیم شبکه به بخش های مختلف توسط کلیدهای قدرت، مدارشکن ها و کلیدهای جدا کننده می باشد. با استفاده از این شیوه، شناسایی بخش قطع شده و انجام پخش بار و بارزدایی در قسمت های مختلف شبکه به سرعت امکان پذیر است و به این طریق شاخص های قابلیت اطمینان محاسبه می شوند.

امروزه یکی از بزرگ ترین معضلات بشر کمبود سوخت های فسیلی و آلودگی های محیط زیستی آن است. با پیشرفت روزافزون فنّاوری، استفاده از انرژی بادی به عنوان سرآمد انرژی های موجود، در اختیار بشر قرارگرفته است. چراکه دسترسی به آن آسان و مقدار آن نامحدود است، همچنین استفاده از انرژی باد هیچ گونه آلودگی برای محیط زیست ندارد و به همین دلیل به نام انرژی سبز برای آیندگان نام گذاری شده است. ژنراتورهای القایی از دو سو تغذیه به طور گسترده ای در سیستم های تولید انرژی بادی استفاده می شوند. امروزه ژنراتورهای القائی از دو سو تغذیه1، می توانند کاربرد بیشتری در نیروگاه های بادی داشته باشند .این امر به دلیل بهره بردن از مزایای بسیاری همانند کنترل سرعت نسبت به دیگر ژنراتورها- ازجمله ژنراتورهای القائی قفسه ای- می باشد. همچنین با به کارگیری سیستم های کنترلی برای چنین آرایشی کنترل سرعت و کنترل توان صورت می گیرد. این پایان نامه به تحلیل، کنترل و مدل سازی ژنراتور القایی از دو سو تغذیه برای توربین های بادی می پردازد. متدهای متفاوت کنترل جریان روتور جهت دستیابی به هدف حذف اثر نیرومحرکه بازگشتی1 بررسی می شود. بر اساس بررسی های انجام گرفته، بهترین متد، متدی است که در آن هم پس خور نیرومحرکه بازگشتی و هم "مقاومت فعال" به کار گرفته شود، تا بهترین نتیجه در کاهش نیرومحرکه بازگشتی بر روی جریان روتور، علی الخصوص درزمانی که افت ولتاژ رخ می دهد، به دست آوریم. از مزایای مهم این روش این است که دارای بهترین مشخصات پایداری می باشد. در این پایان نامه پاسخ سیستم توربین بادی از دو سو تغذیه2 شبیه سازی شده است. ولتاژ باقی مانده برابر 80% می باشد. همان طور که می دانیم، توربین بادی دارای چندین قسمت است. لذا تمامی قسمت های مربوطه به توربین بادی از دو سو تغذیه شرح داده شده است. درنهایت در این پایان نامه جهت کنترل ولتاژ ژنراتور از دو سو تغذیه به بررسی دو استراتژی کنترلی پرداخته و سرانجام بهترین استراتژی کنترلی را پیشنهاد نموده ایم. شبیه سازی ها، دلایل ما را در انتخاب این استراتژی به اثبات می رسانند. در این پایان نامه کلیه ی شبیه سازی ها توسط نرم افزار متلب انجام شده است. همچنین به طور اجمالی روابط مربوط به توان اکتیو و راکتیو تولیدی توسط توربین بادی با مولد القایی از دو سو تغذیه بیان شده و نمودارهای مربوط به توان های مذکور به ازای تغییر سرعت باد در زمان های مختلف نشان داده شده است.

راکتور کتنرل شونده با تریستور (tcr) یک جبران کننده توان راکتیو استاتیک است که قادر توان راکتیو را با توجه به نیاز شبکه بطور سریع جذب و یا به شبکه ترزیق کند. این جبران کننده از یک سلف سری شده با یک زوج تریستور معکوس موازی بهمراه یک بانک خازنی ثابت تشکیل شده است . در این پروژه طراحی و ساخت یک نمونه آزمایشگاهی tcr در سطح ولتاژ 380 ولت و توان راکتیو +-1kvar انجام شده است . به دلیل ایجاد هارمونیک توسط tcr، نیاز به فیلترهای جریان موازی می باشد. در این پروژه از فیلترهای دو تنظیمه استفاده شده است . توان راکتیو خازنی فیلترها در فرکانس شبکه به اندازه حداکتر توان راکتیو مورد لزوم در نظر گرفته شده است و بتابراین نیاز به بانک خازنی ثابت برطرف می گردد. از آنجا که هدف این tcr جبران سازی توان راکتیو و متعادل سازی بار در شبکه توزیع است ، روابط دقیق مناسب برای این منظور محاسبه و استفاده شده است . در سیستم کنترل، توانهای اکتیو و راکتیو سه فاز ولتاژ فازها اندازه گیری می شوند و سیستم کنترل، زاویه آتش تریستورها را در هر لحظه تعیین می نماید. نتایج حاصل از سرعت این tcr نشان ار عملکرد صحیح جبران کننده در تصحیح ضریب توان و متعادل سازی بار دارد. سرعت پاسخ این tcr در نتایج حاصل از ساخت نشان داده شده است و دیده می شود که این جبران کننده قادر است در 100میلی ثانیه عمل جبران سازی را انجام دهد.

در این پروژه سعی شده است که با توجه به اطلاعات موجود، مدلی نزدیک به واقعیت برای بار ارائه شود. مزیت مدل ارائه شده این است که براساس مشخصه های یکایک اجزاء بار بدست آمده است و ترکیب این اجزاء بر مبنای تحلیل ریاضی صورت گرفته است . سپس به بررسی جبرانسازی آنها توسط svc های مختلف پرداخته شده است .

در این پایان نامه از روش مدل اتصال اجزاء برای استخراج مدل خطی سیستمهای قدرت (ac/dc) بهره گیری شده است . سپس با استفاده از یک روش مبتنی بر تئوری کنترل بهینه، کنترل کننده هایی برای بهبود پایداری سیستم قدرت طراحی گردیده است . در این روش مقادیر ویژه مدهای الکترومکانیکی و تحریک سیستم به یک نوار عمودی از پیش تعیین شده انتقال داده می شود. در طراحی از هر دو روش "فیدبک حالت و خروجی " استفاده شده ولی برای بهره برداری عملی، تنها فیدبک خروجی بکار برده می شود.

اولین و عمومی ترین روش در بهبود نوسانات فرکانس پائین سیستم های قدرت استفاده از پایدارکننده های سیستم قدرت یا pss هاست که در مورد نوسانات مربوط به مدهای بین ناحیه ای سیستم های بزرگ جواب خوبی نمی دهد و لذا نیاز به انواع دیگری از پایدارکننده ها در کنار pss ها مشهود است . پیشرفت الکترونیک قدرت و امکان استفاده از امپدانی های متغیر در سیستم های قدرت ایده اصلی در توسعه پایدارکننده های مبتنی بر facts می باشد که به این منظور بکار گرفته می شوند. از تصمیمات اولیه در طراحی این پایدارکننده ها، انتخاب مجل نصب و سیگنالهای کنترلی آنهاست که بسته به شرایط باری و وضعیت سیستم متفاوت خواهند بود. چون در این مرحله، پارامترها ساختار پایدارکننده ها، دقیقا مشخص نبوده و امکان تشکیل سیستم حلقه بسته وجود ندارد، طراحی ها روی سیستم حلقه باز انجام می گیرند و لذا تحلیل مدال می تواند برای این منظور بکار رود. روش معمول این تحلیل که بر پایه محاسبات روی مقادیر ویژه و بردارهای ویژه ماتریس حالت کامل سیستم می باشد، در سیستم های قدرت بزرگ با مشکل مواجه می باشد، چرا که محاسبات روی ماتریسهای بزرگ غالبا با دقت کافی همراه نبوده و حتی مریومترین روشها همچون or نیز جوابهای قابل اعتماد نخواهند داد. برای غلبه بر این مشکل، شکل مرتبه کاسته ای از تحلیل مدال بدست آمده و توسعه یافته است که ضمن داشتن دقت کافی، میزان محاسبات لازم را نیز به شکل قابل توجهی کاهش می دهد. این روش روی یک سیستم نمونه به منظور انتخاب بهترین محل نصب و سیگنالهای کنترلی دو نوع کاربردی پایدارکننده های مبتنی بر facts تشریح شده است .

تصحیح کننده های فعال وضعیت خطوط قدرت (aplc ها) با تزریق جریانهای هارمونیکی در نقاط لازم از شبکه، کیفیت قدرت تحویلی کل سیستم را بهینه می سازند. موقعیت قرار گرفتن aplcها در توانایی حذف هارمونیکیها بسیار مهم است به طوریکه در صورت عدم جایابی مناسب ، این فیلترها می توانند به عنوان بارهای غیرخطی و مولر هارمونیک اثرات نخربی ایجاد کنند. در حالت کلی، بهترین جایابی به عواملی نظیر میزان و چگونگی توزیع اعوجاج در شبکه، تابع هدف مورد نظر، مقادیر نامی aplcها و امپدانسهای شبکه بستگی دارد. در این پایان نامه روشی برای تعیین محل و اندازه هر یک از این فیلترها به منظور کاهش اعوجاج هارمونیکی ولتاژ شبکه با توجه به استاندارد ieee519 ارائه می شود و با تهیه برنامه مناسب ، نتایج بدست آمده شبیه سازی خواهند شد. در فصل اول پایان نامه روشهای جدید استفاده از فیلترهای فعال را به منظور تصحیح وضعیت خطوط قدرت مورد بررسی قرار می دهیم. سپس در فصل دوم کاهش اعوجاج ولتاژ شبکه را در حد مجاز با استفاده از یک aplc بسط خواهین داد. فصل سوم به ارائه روش جایابی بهینه apkcها اختصاص دارد. در فصل چهارم الگوریتم جایابی بهینه را توسعه خواهیم داد و نهایتا در فصل پنجم با شبیه سازی، نتایج بدست آمده مورد بحث و بررسی قرار خواهند گرفت .

در این پروژه معادلات یک ژنراتور سنکرون با چهار سیم پیچ میراکننده را بطور کامل شیبه سازی نمودیم و سپس جهت تعیین جهت بهینه ترین مقاومت میرا کننده از دو روش استفاده شده است . در روش اول تغییرات مجموع خطای سیستم از پاسخ پله را بر حسب مقاومت های میراکننده بدست آورده و سپس مقاومتی را تعیین نمودیم که بهینه ترین میرایی را داشته باشد. در روش دوم پوش تغییرات مقادیر ویژه را بازای مقاومت های میراکننده تعیین نموده و سپس توسط آن بهینه ترین مقاومت را مشخص نمودیم. در پایان نیز هر دو روش مقایسه شده است .

در این تحقیق مقایسه و مطالعه سه شبکه عصبی مختلف جهت ارزیابی درجه امنیت ولتاژ سیستم های قدرت در نظر گرفته شده است. این سه شبکه عصبی شامل، شبکه پس انتشار خطا، شبکه با تابع پایه شعاعی، و شبکه خودمختار کوهونن که خصوصیات هر کدام بیان شده است. شبکه های عصبی فوق با 1500 و 2400 داده شبیه سازی شده در شرایط عملکرد مختلف سیستم به ترتیب بر روی شبکه 6 شینه ‏‎ward-hale‎‏ و 14 شینه ‏‎ieee‎‏ آزمایش شده و مقایسه ای بین سه شبکه عصبی صورت پذیرفته است. سپس کاربرد شبکه عصبی به منظور ارزیابی درجه امنیت سیستم 30 شینه ‏‎ieee‎‏ نشان داده شده است. کوچکترین مقدار استثنایی ماتریس ژاکوبین پخش بار، به عنوان شاخص ارزیابی پایداری ولتاژ در نظر گرفته شده است، که فاصله نقطه عملکرد فعلی سیستم را تا حد پایداری ولتاژ، نشان می دهد. در مطالعه درجه امنیت ولتاژ، براساس کوچکترین مقدار استثنایی ماتریس ژاکوبین، پنج سطح در نظر گرفته شده است که سطح خیلی امن، سطح امن، سطح هشدار، سطح بحرانی و سطح خیلی بحرانی می باشد. البته تعیین محدوده کوچکترین مقدار استثنایی بستگی به ویژگی های رفتار سیستم مورد نظر دارد.

با افزایش نیاز روزافزون به انرژی الکتریکی خطوط انتقال تحت فشار بیشتری قرار می گیرند و ولتاژ شین ها دچار کاهش بیشتری می شود. افزایش توان عبوری از بعضی خطوط منجر به از دست رفتن آنها و در نتیجه کاهش قابلیت اطمینان سیستم می شود. از آنجایی که تعویض تجهیزات و یا ایجاد خطوط انتقال جدید به منظور بالا بردن ظرفیت توان قابل انتقال سیستم نیاز به صرف وقت و هزینه زیادی دارد و دربعضی از موارد به دلیل مشکلات محیطی و سایر مشکلات امکان پذیر نمی باشد، باید به دنبال راهکاری برای این موضوع باشیم. ادوات ‏‎facts‎‏ از قبیل ‏‎svc‎‏ و ‏‎csc با بهبود شاخصهای سیستم قدرت می توانند راه حلی برای این مشکل باشند. در این پایان نامه به بررسی تاثیر ‏‎svc‎‏ و ‏‎csc‎‏ که دو عنصر از ادوات ‏‎facts‎‏ هستند پرداخته شده است.

برای انجام هر گونه مطالعه کاربردی در زمینه سیستمهای قدرت، مدلسازی هر سیستم از ابتدایی ترین قدمها برای مطالعه و کنترل رفتار آن می باشد. یک دسته از مطالعات لازم برای بهره برداری بهینه از شبکه های قدرت و همچنین طراحی و یا توسعه آنها، مطالعات دینامیکی است. برای انجام این مطالعات، نیاز به اطلاعاتی از اجزای شبکه قدرت به ویژه نیروگاه ها می باشد. فقدان اطلاعات دینامیکی نیروگاه های ایران همواره به صورت یک خلا عمده احساس شده و بر دقت آن مطالعات تاثیر گذار بوده است. تعیین اطلاعات دینامیکی هر واحد نیروگاهی را می توان به چهار قسمت سیستم تحریک و تنظیم کننده ولتاژ، گاورنر، توربین و ژنراتور تقسیم بندی کرد. این پروژه به مدلسازی دینامیکی توربین و گاورنر واحد گازی نیروگاه سیکل ترکیبی قم پرداخته است. روش استفاده شده برای مدلسازی دینامیکی واحد مذکور ، روش تحلیلی -آزمایشی است. نتایج شبیه سازی صحت و دقت مدل ارائه شده را نشان می دهد.