میرایی نوسانات الکترومکانیکی سیستم قدرت نقش مهمی در بهبود پایداری سیستم ایفا می کند. در دهه های اخیر جهت میرایی این نوسانات، پایدارسازهای سیستم قدرت (pss) با ساختار کلاسیک صنعتی به صورت گسترده مورد استفاده قرار گرفته اند. این پایدارسازها با پارامترهای ثابت و بر اساس مدل خطی شده سیستم حول یک نقطه کار نامی طراحی می شوند. با توجه به اینکه نقطه کار سیستم قدرت دائما در حال تغییر می باشد، بنابراین این pssها ممکن است عملکرد مناسبی از خود نشان ندهند. از آنجا که سیستم قدرت، سیستمی پیچیده و غیر خطی می باشد و مدل کردن آن نیز دشوار است، استفاده از کنترلرهای منطق فازی (flc) به عنوان پایدارساز (flpss) بدلیل عدم نیاز به مدل سیستم، می تواند بسیار موثر باشد. سیستم های قدرت چند ماشینه، سیستم هایی از درجه بالا و غیرخطی هستند و پارامترهای آن ها ممکن است با شرایط کار تغییر کند. بنابراین جهت داشتن عملکرد کنترلی مناسب، سیگنال کنترلی بایستی یک تابع غیر خطی باشد. در flpss های معمولی این خاصیت غیر خطی بوسیله تعداد محدودی از قوانین اگر و آنگاه اعمال می شود که ممکن است جهت داشتن عملکرد کنترلی مناسب در تمامی شرایط کافی نباشد. جهت غلبه بر این محدودیت ها، در این تحقیق برای اولین بار استفاده از نوعی ساختار فازی خودکار به عنوان پایدارساز (aflpss) در سیستمهای قدرت چند ماشینه مد نظر قرار گرفته است. جهت طراحی این پایدارساز از الگوریتم تکامل تفاضلی de)) استفاده شده است. نتایج شبیه سازی کارایی پایدارساز خودکار فوق را در سیستم های تک ماشینه و چند ماشینه نشان می دهد. در ابتدا در سیستم تک ماشینه متصل به شین بی نهایت و سیستم چند ماشینه خطی شده flpss توسط الگوریتم de طراحی شده است و جهت انجام مقایسه با طراحی یک پایدارساز با پارامترهای ثابت توسط الگوریتم de (dellpss) و هم چنین با طراحی پایدار سازکلاسیک (cpss) به روش جبران فاز، عملکرد پایدارسازها مقایسه گردیده است. با تایید کارامدی flpss در سیستم های چند ماشینه، در مرحله بعد با ارائه ساختار aflpss و انجام شبیه سازی، عملکرد این پایدارساز در سیستم های تک ماشینه، چند ماشینه خطی شده و چند ماشینه مرتبه بالا با عملکرد flpss و cpss مقایسه گردیده است. در سیستم تک ماشینه با تغییر نقطه کار سیستم از نقطه کار نامی، aflpss عملکرد بهتری نشان داده است. هم چنین شبیه سازی های انجام شده در سیستم چند ماشینه، به وضوح عملکرد بهتر aflpss را نشان داده است.

کنترل فرکانس بار فرآیند کنترلی می باشد که توسط آن توان تولیدی و توان مصرفی در حالت تعادل نگهداشته می شوند. هدف اصلی کنترل فرکانس بار برگرداندن فرکانس سیستم و توان عبوری از خطوط ارتباطی به مقادیر نامی و از پیش تعیین شده خود می باشد. با پیشرفت صنعت و افزایش پیچیدگی های سیستم های قدرت، مسئله کنترل فرکانس بار از اهمیت زیادی برخوردار شده است، به گونه ای که در سالهای گذشته، توجه زیادی روی مسئله طراحی کنترل فرکانس بار در سیستم های قدرت و تکنیک های مختلف طراحی آن، شده است. در اکثر تحقیقات پیشین با فرض تغییرات اندک سیستم در موقع تغییرات بار، فرآیند طراحی بر روی سیستم خطی شده انجام می شد. اما سیستم های قدرت ذاتاً غیرخطی می باشند. ضمناً لازم است که اندازه سیگنال کنترل در حدود مشخصی قرار گیرد، با در نظر گرفتن این اصل و حضور عواملی مانند محدودیت نرخ تولید و باند مرده، طراحی کنترل فرکانس بار به صورت غیرخطی در می آیدکه این موضوع در بسیاری از تحقیقات پیشین مد نظر قرار نگرفته است. در این پایان نامه، از یک روش جدید بهینه سازی غیرخطی بنام برنامه ریزی درجه دوم متوالی برای طراحی کنترل فرکانس بار استفاده شده است. در این روش می توان از مدل سیستم با قیود غیرخطی مورد نیاز استفاده کرد و سیگنال های تغییرات فرکانس و تغییرات توان جاری در خطوط ارتباطی را بطور مستقیم در فرآیند طراحی بکار برد. شبیه سازی بر روی سیستم های غیرخطی یک و دو ناحیه، در حضور محدودیت نرخ تولید انجام شده است. با مقایسه نتایج بدست آمده از روش برنامه ریزی درجه دوم متوالی و الگوریتم pso، کارایی بهتر روش پیشنهادی در طراحی کنترل فرکانس بار مشخص می شود.

مزایای انرژی الکتریکی و افزایش تمایل به استفاده بیشتر از آن، باعث گسترش شبکه های قدرت شده است. همگام با افزایش تقاضا و گسترش شبکه های قدرت، فعل و انفعالات پیچیده و پیش بینی نشده و حوادث غیر منتظره نیز در سیستم افزایش یافته است. این فعل و انفعالات و حوادث می توانند باعث خروج سیستم قدرت از حالت تعادل و بروز خاموشی شوند. حوادث پی درپی ، یکی از ویژگیهای مهم خاموشی ها به شمار می روند. در روند شکل گیری خاموشی، علاوه بر حوادث ناشی از عوامل طبیعی و اشتباهات بهره برداری، برخی پدیده ها مانند ناپایداری زاویه ای، ناپایداری حرارتی، مشکلات ولتاژی و فرکانسی نیز در شکل گیری حوادث پی درپی دخیل هستند. بنابر این با توجه به اهمیت موضوع در این پایان نامه ابتدا به بررسی خاموشی های بزرگی که در سراسر دنیا رخ داده پرداخته شده و پس از بررسی روند پیشروی آنها، عوامل دخیل در شکل گیری خاموشی ها مورد شناسایی قرار می گیرد. در ادامه پس از معرفی مدل های مختلفی که برای شبیه سازی حوادث پی درپی در مقالات مختلف ارائه شده است و با شناسایی نقاط ضعف این روشها و نیزعوامل دخیل در شکل گیری خاموشی، شبکه آزمون نمونه مناسب 39 شینه نیوانگلند، برای انجام مطالعات خاموشی انتخاب و مدلسازی می گردد، سپس عناصری که بیشترین تاثیر را در شکل گیری خاموشی سیستم قدرت دارند، در شبکه مورد مطالعه، مدلسازی می شوند. در ادامه نیز با انجام مطالعات شبیه سازی بر روی شبکه نمونه درطی 5 سناریو مختلف، نحوه مشارکت عوامل موثر در روند شکل گیری خاموشی بررسی می شود و درنهایت دو پیشنهاد، غیر فعال کردن ناحیه3 رله های دیستانس بحرانی و جلو گیری از خاموشی با انجام حذف بار مناسب به منظور کاهش خطر خاموشی در سیستم قدرت ارائه می گردد. برای سنجش اعتبار پیشنهادات فوق، روشهای ارائه شده بر روی شبکه آزمون نمونه اجرا و شبیه سازی می شود و مشاهده می گردد که در هر دو حالت از وقوع خاموشی سراسری در شبکه جلوگیری می شود.

امروزه با گسترش روزافزون سیستم های قدرت و مطرح شدن فرکانس بعنوان یکی از معیار های سنجش کیفیت توان تحویلی، نیاز به کنترل آن به یک امر اجتناب ناپذیر تبدیل شده است. هدف اصلی از کنترل فرکانس سیستم، حفظ فرکانس در مقدار نامی و توان تبادلی در مقدار قراردادی می باشد. در این زمینه روش های کنترلی مختلفی ارائه گشته است، که بین آنها کنترلر های piو pid بدلیل سادگی و قابل پیاده سازی بودن آنها از متداول ترین کنترلر ها می باشد که معمولا برای یک نقطه کار و بر اساس مدل خطی سیستم طراحی می شود. نقطه ی کار سیستم بدلیل تغییر مقدار بار نواحی بطور دائم در حال تغییر بوده و بنابراین این نوع کنترل کننده ها ممکن است برای تمام نقاط کار سیستم مناسب نباشند. در سالها ی اخیر روش های کنترلی مختلفی مانند روش های وفقی و هوشمند جهت حل این مشکل ارائه شده است. از آنجا که تخمین متغییرهای یک سیستم قدرت با استفاده از روش های کنترل وفقی مشکل می باشد و در عمل ممکن است امکان پذیر نگردد، استفاده از روش های هوشمند جهت حل مسئله، مورد توجه قرار گرفت. روش های هوشمند موجود اغلب برگرفته از طبیعت و محیط پیرامون انسان می باشد. الگوریتم های تکاملی موجود مانند pso و ga از روش های بهینه سازی هستند که می توانند ضرایب کنترلر های pi وpid را در راستای بهبود مشخصه های دینامیکی سیستم، تولید نمایند. اما این نوع الگوریتم ها نیز بدلیل صرف زمان زیاد جهت تولید ضرایب کنترلر ها ، جهت کنترل بهنگام سیستم مناسب نمی باشند. با مطرح شدن اصول منطق فازی و در ادامه مطرح شدن کنترلر های فازی؛ بسیاری از مسائل موجود در مدل سازی سیستم های پیچیده و کنترل این نوع سیستم ها رفع شد. با این حال مسائلی مانند تعیین ضرایب بهینه ی وزن دهی و پارامتر های بهینه ی توابع عضویت این نوع کنترلر ها نیز مطرح است. جهت رفع این مشکل می توان از ترکیب الگوریتم های هوشمند استفاده کرد که یکی از الگوریتم های قدرتمند را می توان شبکه های وفقی عصبی فازی (anfis) دانست. شبکه های وفقی عصبی فازی ترکیب دو الگوریتم فازی و شبکه های عصبی مصنوعی است. در این پایان نامه از الگوریتم pso جهت تولید ضرایب بهینه ی یک کنترلرpid در نقاط مختلف کار سیستم استفاده شده است. ضرایب بدست آمده بصورت نابهنگام را بعنوان یک مجموعه اطلاعات آموزشی جهت آموزش anfis استفاده می شود.anfis بوسیله ی الگوریتم آموزشی ترکیبی و بواسطه ی تغییر پارامتر های توابع عضویت سعی در حداقل کردن خطای بین خروجی واقعی و خروجی بهینه ی بدست آمده از الگوریتم pso دارد. سپس anfis یک نقشه کلی بین نقاط کار و ضرایب بهینه ی سیستم ایجاد می کند و از این طریق ضرایب کنترلر pid بصورت بهنگام به ازای تغییر نقاط کار سیستم تغییر می کند. شبیه سازی بر روی یک سیستم چند ماشینه در حضور کنترلر pid طراحی شده توسط anfis انجام گرفته است. با مقایسه نتایج بدست آمده از کنترلر pid طراحی شده توسط anfis ، pso و ّfuzzy، مشاهده می گردد کنترلر pid طراحی شده توسط anfis نسبت به دیگر روش های ذکر شده در تعقیب تغییر نقطه کار سیستم عملکرد بهتری دارد.

پایداری ولتاژ و فرکانس از اصول اساسی در سیستم های قدرت می باشد. در سیستم قدرت، خطاها و عوامل ناخواسته ای وجود دارد که با رخ دادن آنها بقیه عناصر سیستم تحت تاثیر قرار می گیرد. با ادامه یافتن این روند، پایداری سیستم به خطر افتاده و احتمال حرکت سیستم به سمت ناپایداری اساسی (blackout) افزایش می یابد. به همین دلیل، پیش بینی امکان رخ دادن رویدادهای پشت سرهم، شناسایی خطاها، اجزای آسیب پذیر سیستم قدرت، خطوط دارای اضافه بار و بررسی محدودیت های ولتاژ باسها همه از عواملی هستند که می تواند در شناسایی بخشهای آسیب دیده سیستم قدرت و در تصمیم گیری برای جلوگیری از ناپایداری سراسری به ما کمک کند. جهت بررسی این پدیده، ابتدا اندیسهایی مانند اندیس آسیب پذیری و اندیس حاشیه امنیتی کل سیستم تحت مطالعه محاسبه می شوند. این دو پارامتر، خصوصیات ایمنی شبکه را مشخص می کنند. اقدامات بعدی، تشخیص سریع بخشهای آسیب دیده شبکه و تعیین خطوط دارای اضافه بار و شینهایی که دچار کاهش شدید ولتاژ شده اند، می باشد. در این حالت کلیه اقدامات کنترلی امکان پذیر برای بازگرداندن سیستم قدرت به وضعیت عادی خود بررسی می شوند. کنترل سوئیچینگ ادوات کنترل کننده توان راکتیو مانند راکتورها و خازنها، جابجایی تولید واحدها با توجه به میزان تاثیر آنها بر روی اضافه بار خطوط، جابجایی بارها و مانور مناسب فیدرها جهت کاهش اضافه بار خطوط و در نهایت بارزدایی حداقل از اقدامات قابل توجه در این زمینه می باشند. این پایان نامه به بررسی پیش بینی و پیش گیری خاموشی سراسری در سیستم قدرت 39 باس ieee با استفاده از اندیسهای آسیب پذیری و حاشیه امنیت می پردازد. در ابتدا در هنگام وقوع اختلال در سیستم، با استفاده از اندیس های آسیب پذیری و حاشیه امنیت نقاط آسیب پذیر سیستم شناسایی می شود. سپس برای پیش گیری از خروج خطوط به صورت پشت سرهم در سیستم مورد آزمایش، ناحیه سوم رله دیستانس خطوط آسیب پذیر غیر فعال می شود. در ادامه تاثیر svc و statcom و tcsc بر روی اندیسهای آسیب پذیری و حاشیه امنیت بیان می شود. برای تعیین محل قرار گرفتن این ادوات در سیستم مورد آزمایش از الگوریتم pso استفاده شده است. معیار الگوریتم pso در انتخاب مکان این ادوات میزان تاثیر آنها در کاهش آسیب پذیری کل سیستم است. مقداری که این ادوات تولید می کنند، با توجه به تابع هزینه آنها، اقتصادی ترین مقدار در مقایسیه با حذف بار بر روی سیستم، می باشد. در ادامه به بررسی تاثیر tcsc می پردازیم. این عنصر جزو ادوات facts سری می باشد. محل قرار گرفتن این عنصر بر روی سیستم مورد آزمایش، با توجه به اندیس آسیب پذیری توان اکتیو خطوط تعیین می شود. بعد از شناسایی نقاط آسیب پذیرسیستم و بررسی تاثیر ادوات facts در کاهش میزان آسیب پذیری آن، برای پیشگیری از وقوع خاموشی سراسری در سیستم مورد آزمایش از بارزدایی فرکانسی بهینه استفاده می شود. برای بهینه سازی میزان حذف بار فرکانسی نیز از الگوریتم هوشمند pso استفاده شده است.

گسترش روز افزون استفاده از منابع تولید پراکنده به دلیل مزایای فنی، اقتصادی و زیست محیطی ادامه دارد. از طرفی افزایش بارهای نیازمند به قابلیت اطمینان و کیفیت توان بالا و عدم توانایی سیستم قدرت مرسوم به هم پیوسته در تأمین این خواسته به یک چالش تبدیل شده است. قابلیت نصب منابع پراکنده در نزدیکی این بارها برای تأمین این مهم به ایجاد مفهوم جدید ریزشبکه انجامیده است. ریز شبکه به مجموعه‏ای از واحدهای تولید پراکنده و بارها اطلاق می‏شود که در بخش سیستم توزیع قرار گرفته و می‏تواند در حالات متصل به شبکه و جزیره ای (مستقل) عمل کند. یکی از مهمترین مسائل در سیستم‏های قدرت، پایداری سیگنال کوچک سیستم است که بیانگر توانایی سیستم بر حفظ سنکرونیزم تحت تأثیر اختلالات کوچک و دائمی است. ناپایداری در اثر این اختلالات اکثراً بدلیل عدم وجود میرایی لازم در سیستم رخ می‏دهد که در ریز شبکه با توجه به عدم وجود اینرسی کافی در حالت جزیره‏ای، این مسئله اهمیت بیشتری نیز پیدا می‏کند. در این پژوهش مسئله پایداری سیگنال کوچک ریزشبکه با استفاده از روش تحلیل مقادیر ویژه با در نظر گرفتن مدل دقیق بارهای استاتیک و القائی و نیز منبع پراکنده مبتنی بر توربین بادی مورد بررسی قرار می‏گیرد. ابتدا مدل سیگنال کوچک یک ریزشبکه در حالت جزیره‏ای با استفاده از روش‏های ارائه شده در مراجع استخراج و سپس مدلسازی دقیق بار و توربین بادی سرعت متغیر مجهز به ژنراتور القائی دو تغذیه در قالب این مدلسازی انجام خواهد گرفت. تأثیر تغییر پارامترهای مدل بار بر دینامیک ریزشبکه از طریق مشاهده تغییر مکان مقادیر ویژه و آنالیز حساسیت بررسی می‏گردد. برای کنترل سیستم توربین و ژنراتور از روش کنترل برداری بهره گرفته می‏شود. با پیاده‏سازی مشخصه افتی توان اکتیو-فرکانس و توان راکتیو-ولتاژ در سیستم کنترل مبدل سمت شبکه، قابلیت عملکرد در محیط یک ریزشبکه جزیره‏ای با درخواست بار متغیر میسر می‏گردد. بر اساس مدلسازی دینامیکی دقیق صورت گرفته، بهبود عملکرد توربین بادی در محیط ریزشبکه از طریق تنظیم همزمان پارامترهای کنترلی با توابع هدف مبتنی بر تحلیل مقادیر ویژه و آنالیز مودال، به کمک الگوریتم pso صورت می‏گیرد. در بهینه‏سازی صورت گرفته، قابلیت عملکرد جزیره‏ای ریزشبکه در سطوح بارگذاری مختلف، لحاظ شده است.

نوسانات الکترومکانیکی یک پدیده ذاتی در شبکه های قدرت هستند و میرایی این نوسانات در سیستم قدرت نقش مهمی در بهبود پایداری سیستم ایفا می کند. برای میرایی این نوسانات، در دهه های اخیر از پایدارسازهای تک ورودی کلاسیک (cpss) بطور گسترده مورد استفاده قرار گرفته اند. این پایدارسازها بر اساس مدل خطی شده سیستم حول یک نقطه کار نامی طراحی می شوند. با توجه به اینکه نقطه کار سیستم قدرت دائما در حال تغییر می باشد، بنابراین این pss ها ممکن است عملکرد مناسبی از خود نشان ندهند و از آنجا که سیستم قدرت، سیستمی غیر خطی می باشد، استفاده از روش های هوشمند برای تنظیم پارامترهای آن در نقاط کار مختلف می تواند بسیار موثر باشد. یکی دیگر از معایب پایدارسازهای کلاسیک وجود نوسانات پیچشی در ورودی پایدارسازهای مبتنی بر تغییرات سرعت و یا خطای اندازه گیری توان مکانیکی در پایدارسازهای مبتنی بر توان الکتریکی می باشد که برای برطرف کردن این محدودیت ها، استفاده از پایدارسازهای دو ورودی پیشنهاد شده است. در این پژوهش به طراحی پایدارسازهای دو ورودی (pss2b,pss3b,pss4b) با ورودی های ?? و ?pe، جهت میرایی نوسانات سیستم قدرت پرداخته شده است. جهت طراحی این پایدارسازها از الگوریتم تکاملی ژنتیک کد حقیقی (rcga) و الگوریتم باکتری نلدر-مید (bf-nm) استفاده شده است. جهت بررسی عملکرد این پایدارسازها، در ابتدا در سیستم تک ماشینه متصل به شین بینهایت پایدارساز های دو ورودی به کمک الگوریتم rcga طراحی شده است. و سپس با طراحی این پایدارسازها توسط الگوریتم bf-nm ، نحوه عملکرد الگوریتم های rcga و bf-nm در طراحی بهینه پایدارسازهای دو ورودی بررسی می شود. جهت انجام مقایسه با طراحی پایدار سازکلاسیک (cpss) به روش جبران فاز، عملکرد پایدارسازها مقایسه گردیده است. در مرحله بعد با انجام شبیه سازی در سیستم چند ماشینه مرتبه بالا که به یک سیستم قدرت واقعی نزدیکتر است عملکرد این پایدارسازها بررسی شده است. نتایج شبیه سازی در سیستم تک ماشینه و سیستم چند ماشینه عملکرد بهتر پایدارساز دوورودی مدل pss4b طراحی شده به کمک الگوریتم bf-nm را نشان می دهد

امروزه با افزایش کاربرد مولدهای بادی در سطح شبکه توزیع، تعامل این مولدها با سایر بخش های شبکه در هنگام وقوع پدیده های مختلف از اهمیت خاصی برخوردار است. این امر سهم عمده ای در تعیین رفتار دینامیکی شبکه توزیع دارد. علاوه بر این، حضور تجهیزات جدیدی مانند ادوات facts نیز در کنار مولدهای بادی سبب گشته نه تنها مولدها به خودی خود، بلکه تاثیرات متقابل آنها و این ادوات نیز در تعیین رفتار شبکه نقشی اساسی داشته باشند. لذا در این پایان نامه، جهت بررسی رفتار دینامیکی یک شبکه توزیع مجهز به مولدهای بادی دوسو تغذیه(dfig) در حضور جبران کننده استاتیکی توزیع(dstatcom)، مدل یک شبکه توزیع واقعی در محیط سیمولینک matlab شبیه سازی شده و سناریوهای متعددی جهت ارزیابی در نظر گرفته شده اند. سناریوها به گونه ای اعمال شده اند که جنبه های مختلف رفتار شبکه توزیع را تحت پوشش قرار دهد. این سناریوها شامل تغییرات بار، وقوع خطای اتصال کوتاه سه فاز و حالت جزیره ای هستند که برای دو حالت کلی عملکرد شبکه توزیع، شامل حالت اتصال به سیستم قدرت سراسری و حالت مستقل از سیستم قدرت سراسری مورد بررسی قرار گرفته اند. از سویی دیگر دو استراتژی کنترلی برای dstatcom شامل کنترل لتاژ و کنترل توان راکتیو (ضریب توان)، در تمام سناریوها مورد ارزیابی قرار گرفته اند تا مشخص شود رفتار سیستم چگونه از این تفاوت اهداف کنترلی تاثیر پذیر خواهد بود. جهت تنظیم هماهنگ کنترل کننده های مولد بادی dfig و dstatcom از الگوریتم تجمعی ذرات (pso) استفاده شده است تا ضرایب کنترل کننده ها به طور بهینه انتخاب گردند. در نهایت نتایج شبیه سازی نشان می دهد که حضورdstatcom در شبکه توزیع دارای مولدهای بادی dfig می تواند عملکرد این شبکه را در طی رخدادها و حالات عملکرد مختلف بهبود دهد.

در این تحقیق با کنترل مناسب توان اکتیو تولید شده در توربین بادی، اثر نوسانات فرکانس های بالای باد بر روی شبکه قدرت کاهش می یابد. روش کنترلی استفاده شده در این تحقیق بر اساس فیلترینگ توان باد طراحی می گردد. بدین صورت که یک نسخه فیلتر شده از توان باد به عنوان توان مرجع شبکه تعریف شده و دینامیک توربین باید آن را دنبال کند. در نتیجه، پایداری توربین تحت تأثیر پارامترهای فیلتر قرار می گیرد. برای افزایش کنترل پذیری توربین روشی ارائه می گردد که علاوه بر مجزا کردن دینامیک های آهسته و سریع توربین از هم، وابستگی این دینامیک ها را نسبت به شبکه کاهش می دهد. این روش با استفاده از روش کنترل غیر خطی طراحی می گردد. تنظیم پارامترهای فیلتر طراحی شده مسئله دیگری است که باید برای بهبود عملکرد سیستم مد نظر قرار داد. هر چقدر ثابت زمانی فیلتر بیشتر باشد، توان بیشتری از باد جذب توربین شده و توان داده شده به شبکه هموارتر خواهد شد. بنابراین، باید موازنه ای بین از دست رفتن بخشی از توان باد و کاهش اثر توربین بر شبکه برقرار نمود. همچنین، یک ناحیه مجاز برای ثابت زمانی فیلتر لازم است تا تعیین گردد. نتایج شبیه سازی نشان می دهند که توربین به عنوان یک فیلتر قابل تنظیم، نوسانات توان باد را جذب کرده و توان هموارتری به شبکه تحویل می دهد. علاوه بر آن، دینامیک های داخلی توربین می توانند مستقل از شبکه کنترل شوند.

با بزرگ شدن ابعاد شبکه قدرت و تقاضای روز افزون مصرف الکتریکی در این شبکه شاهد نوسانات شدید فرکانس بوده و به دنبال آن به دلیل عدم کنترل دقیق فرکانس در سالهای اخیر با پدیده خاموشی رو به رو بوده ایم. بنابراین، لازم است که کنترلی طراحی گردد که فرکانس سیستم و قدرت خطوط ارتباطی بین نواحی را درنزدیکترین مقدار برنامه ریزی شدهی ممکن نگاه دارد. این عمل، کنترل فرکانس- بار سیستم نام گذاری می شود. مطالعات بسیاری در دهه ی اخیر بر روی طراحی کنترل فرکانس- بار در سیستم قدرت انجام گرفته است.اغلب تکنیکهای کنترلی موجود براساس مدلهای خطی سیستم قدرت حول یک نقطه کار نامی طراحی میشوند. اما با توجه به اینکه نقطه کار سیستمهای قدرت دائماً در حال تغییر میباشند و وجود عوامل غیرخطی مانند باند مرده و محدودیت نرخ تولید، طراحی کنترل کننده با استفاده از روشهای هوشمند برای تنظیم پارامترهای آن در نقاط کار مختلف میتواند بسیار موثر باشد. در این پایاننامه، از روش جدید و هیبرید باکتری نلدر- مید(bf-nm)برای طراحی فرکانس بار استفاده شده است. شبیه سازی بر روی سیستمهای غیرخطی تک ماشینه و چند ماشینه، در حضور باند مرده و محدودیت نرخ تولید انجام شده است. با مقایسهی نتایج بدست آمده از روش(bf-nm)والگوریتمهای crazypso وbfa، بهبود عملکرد سیستم با روش (bf-nm) مشاهده میشود.

با توجه به افزایش روز افزون مصرف انرژی الکتریکی، سیستم های قدرت امروزی در حاشیه پایداری کمتری نسبت به گذشته کار می کنند که پایداری کمتر موجب افزایش احتمال بروز خطا در سیستم قدرت شده است. وقوع خاموشی های بزرگ در سال های اخیر نشان می دهد که ریسک وقوع خاموشی سراسری افزایش یافته است. در این پایان نامه یک استراتژی کنترل اعمال اصلاحی بهینه برای سیستم قدرت اصفهان- خوزستان با استفاده از مدل استاندارد خاموشی opa ارائه شده است. در این ساختار از sssc، جابه جایی تولید و بارزدایی برای جلوگیری از وقوع حوادث پی درپی و خاموشی سراسری استفاده شده است. مکان نصب بهینه sssc به منظور حذف اضافه بار و بهبود پروفیل ولتاژ سیستم با استفاده از الگوریتم های هوشمند ژنتیک و ipso تعیین می شود. نتایج شبیه سازی حوادث پی درپی در شبکه برق اصفهان-خوزستان، توانایی روش پیشنهادی در جلوگیری از خاموشی سراسری و تأثیر قابل توجه sssc در کاهش ریسک وقوع حوادث پی درپی و بهبود عملکرد دینامیکی سیستم را نشان می دهد.

فرکانس سیستم قدرت، شاخص برقراری تعادل بین توان تولیدی و بار مصرفی در شبکه محسوب می شود، به طوری که افزایش ناگهانی بار و یا کاهش تولید، موجب می شود فرکانس شبکه از مقدار نامی فاصله گیرد. در این مطالعه، ضمن اشاره به اصول کنترل فرکانس در نیروگاه های سنتی، مدل توربین های حرارتی و آبی معرفی شده و گاورنر به عنوان واحد کنترلی ژنراتورهای سنکرون جهت جبران عدم تعادل توان، مورد ارزیابی قرار می گیرد. پس از آشنایی با نحوه کنترل فرکانس توسط نیروگاه های سنتی، ساختار و نحوه اتصال توربین بادی به شبکه قدرت، معرفی شده و عملکرد توربین بادی پس از وقوع اغتشاش فرکانسی، بررسی می شود. مبدل الکترونیک قدرت مورد استفاده در ساختار ژنراتور القایی دوسو تغذیه، ضمن تأمین شرایط استخراج حداکثر توان، قابلیت کنترل مستقل توان اکتیو و توان راکتیو را فراهم می سازد. وجود این مبدل، همچنین موجب می شود ژنراتور القایی نسبت به انحراف فرکانس عکس العمل نشان ندهد و به همین علت، افزایش نفوذ این نیروگاه ها و جایگزین شدن آن ها به جای ژنراتورهای سنکرون در سیستم قدرت، مشکلاتی جهت کنترل فرکانس شبکه به دنبال خواهد داشت. از سوی دیگر، امکان تزریق سریع توان به شبکه در ژنراتور القایی دو سو تغذیه، به ما اجازه می دهد با اصلاح حلقه کنترلی این ژنراتور، آن را در کنترل فرکانس شبکه سهیم نماییم. مشارکت توربین بادی در کنترل فرکانس، به دو دسته کلی طبقه بندی می شود: کنترل کوتاه مدت فرکانس و کنترل بلند مدت فرکانس. مشارکت توربین در کنترل کوتاه مدت فرکانس، از طریق آزاد نمودن بخشی از انرژی جنبشی موجود در جرم توربین صورت می گیرد. در این مطالعه، ضمن معرفی و شبیه سازی روش های مورد استفاده در این زمینه، توانستیم از طریق یک الگوریتم هوشمند، پاسخ فرکانس شبکه را در مقایسه با روش های قبلی بهبود بخشیم. قسمت پایانی این پژوهش، به مشارکت توربین بادی در کنترل بلند مدت فرکانس اختصاص یافته است و چگونگی تخصیص ذخیره چرخان، در شرایط عملکرد عادی سیستم و نیز اعمال کنترل اولیه فرکانس از طریق ژنراتور القایی دوسو تغذیه، به طور کامل بررسی می شود و در پایان با توجه به نتایج شبیه سازی و مباحث پایداری، استراتژی مناسب در این زمینه ارائه خواهد شد.

سیستم های قدرت مدرن امروزی به دلیل افزایش ظرفیت های انتقال در سطح امنیت پایینتری بهره برداری می شوند. وقوع خاموشی های گسترده در سالهای اخیر بیانگر افزایش قابل توجه آسیب پذیری سیستم های قدرت در برابر اغتشاشات می باشد. ارزیابی صحیح، سریع و مداوم پایداری و سطح امنیت در سیستم های قدرت امروزی یکی از ملزومات اساسی برای حفظ پایداری شبکه می باشد. یکی از روشهای متداول کنترل حالات اضطراری شبکه‏، بارزدایی می باشد. بارزدایی یکی از آخرین، سریعترین، موثرترین و فراگیرترین اقدامات اصلاحی و کنترلی برای حفظ پایداری در سیستم های قدرت می باشد. در این رساله یک روش جدید پیش بینی بلادرنگ سطح امنیت در سیستم های قدرت با استفاده از شبکه های عصبی مصنوعی جهت جلوگیری از خاموشی سراسری با استفاده از بارزدایی فرکانسی بهینه ارائه شده است. این ساختار شامل دو بخش مطالعات آفلاین و استفاده بهنگام می باشد. در بخش مطالعات آفلاین، ابتدا اندیسهای آسیب پذیری و حاشیه امنیت کل سیستم قدرت و فرکانس مینیمم و نرخ تغییرات فرکانس مرکز اینرسی معادل (dfc/dt) در سناریوهای اغتشاش مختلف n-k برای 2k> مورد بررسی قرار می گیرد و با تشخیص شرایط امنیت سیستم در هر اغتشاش، یک پایگاه داده فراهم می گردد که به عنوان اطلاعات ورودی شبکه عصبی در نظر گرفته می شوند. در هر سناریو مقدار بارزدایی اکتیو و راکتیو لازم برای حفظ پایداری سیستم قدرت با استفاده از حل یک مسئله بهینه سازی آفلاین تعیین و مقادیر بارزدایی اکتیو و راکتیو در هر پله برای هر سناریو به عنوان اطلاعات خروجی شبکه عصبی در نظر گرفته می شوند. پایگاه داده بدست آمده از مطالعات آفلاین برای سناریوهای اغتشاش مختلف برای آموزش شبکه عصبی استفاده می شود. برای بهینه سازی آموزش شبکه عصبی از الگوریتم ژنتیک استفاده می شود. باید توجه داشت که با توجه به ابعاد وسیع شبکه های مورد مطالعه، مسئله بهینه سازی بارزدایی یک مسئله برنامه ریزی غیرخطی در مقیاس وسیع است. در این رساله برای اولین بار برای حل این مسئله بهینه سازی از روش هیبرید cpce استفاده می شود. این روش یکی از روشهای فرابتکاری جدید است که با استفاده از ویژگیها و مزایای الگوریتم های بهینه سازی توده ذرات (pso)، الگوریتم فرهنگی (ca) و الگوریتم تکاملی (cea) معرفی شده است و توانایی زیادی در حل مسائل بهینه سازی غیرخطی در ابعاد وسیع دارد. شبکه عصبی آموزش دیده به صورت بهنگام در سیستم قدرت استفاده می شود. با وقوع اغتشاش در سیستم قدرت، اطلاعات بلادرنگ مورد نیاز جهت محاسبه شاخص های ورودی شبکه عصبی از سیستم wams و pmu ها دریافت می گردد و پس از محاسبه شاخص های ورودی شبکه عصبی شامل اندیسهای آسیب پذیری و حاشیه امنیت کل سیستم قدرت و فرکانس مینیمم و نرخ تغییرات فرکانس مرکز اینرسی معادل (dfc/dt) با توجه به اطلاعات بلادرنگ شرایط بهره برداری سیستم قدرت، وضعیت امنیت سیستم با توجه به آموزشهای آفلاین مشخص و مقدار بارزدایی اکتیو و راکتیو لازم در هر مرحله در سناریوی اغتشاش رخ داده تعیین و به سیستم قدرت اعمال می شود. سناریوهای اغتشاش جدید رخ داده در سیستم قدرت مورد مطالعه قرار گرفته و اطلاعات آن به پایگاه داده شبکه عصبی اضافه می شود. در روش پیشنهادی با توجه به اطلاعات بلادرنگ دریافت شده از سیستم scada و یا wams در بازه های زمانی مشخص و قابل تنظیم بر اساس نیازهای سیستم، اطلاعات پایگاه داده و آموزش شبکه عصبی به روز می شود. به منظور ارزیابی توانایی روش پیشنهادی از شبکه تست استاندارد 118 باس ieee و شبکه سراسری برق ایران (ing) استفاده شده است. نتایج شبیه سازی نشان دهنده توانایی روش پیشنهادی برای ارزیابی بلادرنگ سطح امنیت در سیستم های قدرت و تعیین مقدار بارزدایی بهینه برای حفظ پایداری سیستم قدرت در مقابل رخدادهای آبشاری می باشد.

معمولاً در سیستمهای قدرت الکتریکی با گذشت زمان، بار شبکه افزایش پیدا می کند و بهره برداران شبکه باید راهکارهای مناسبی را برای مواجهه با چنین شرایطی در نظر بگیرند. در این راستا، برنامه ریزی توسعه شبکه به عنوان راهکار ارائه می گردد. برنامه ریزی توسعه تولید یک برنامه ریزی بهینه سازی است که محل، ظرفیت، زمان نصب و نوع نیروگاه های جدید را تعیین می کند. در برنامه ریزی توسعه شبکه انتقال نیز تعیین می شود که چه خطوطی و به چه تعداد و در چه زمان هایی باید نصب شوند تا سیستم بتواند جوابگوی رشد بار در آینده باشد. دو برنامه ریزی فوق می توانند به صورت جداگانه و یا به فرم یک برنامه ریزی هماهنگ تولید و انتقال انجام پذیرد. در این رساله، ابتدا برنامه ریزی های توسعه تولید و توسعه شبکه انتقال به طور جداگانه مطرح می گردند و سپس برنامه ریزی پیشنهادی توسعه هماهنگ تولید و انتقال نیز اجرا می گردد. از نکات مهم روش پیشنهادی آن است که تمام برنامه ریزی های صورت گرفته با در نظر گیری نامعینی ناشی از نیروگاه بادی و در محیط بازار برق انجام می شوند. در برنامه ریزی توسعه شبکه انتقال، ابتدا مسئله از دید ریاضی به صورت یک برنامه ریزی بهینه سازی مقید و غیرخطی فرمول بندی می گردد. سپس مسئله ارائه شده با الگوریتم های بهینه سازی pso و ga حل می گردد. همچنین برنامه ریزی توسعه شبکه انتقال به طور همزمان با برنامه ریزی منابع توان راکتیو محلی انجام می پذیرد. همچنین در این مسئله، نامعینی ناشی از نیروگاه های بادی نیز لحاظ می گردد و روش شبیه سازی مونته کارلو برای مواجهه با نامعینی بکار می رود. در برنامه ریزی توسعه تولید نیز ابتدا مدل ریاضی مسئله فرمول بندی می گردد. این مسئله، یک برنامه ریزی بهینه سازی مقید، غیرخطی و ترکیبی عدد صحیح می باشد که با الگوریتم های بهینه سازی حل می گردد. برنامه ریزی توسعه تولید توسط شرکت های خصوصی یا genco ها انجام می پذیرد، لذا یک برنامه حداکثر سازی سود خواهد بود. این مسئله در دو سطح اصلی و فرعی انجام می شود. در ادامه، برنامه ریزی هماهنگ توسعه سیستم تولید و شبکه انتقال در بازار برق با در نظر گیری نیروگاه بادی ارائه می گردد. این برنامه ریزی همانند برنامه ریزی توسعه تولید، در دو سطح اصلی و فرعی صورت می پذیرد. در سطح فرعی، تمام gencoها و transco ها برنامه ریزی های خود را به صورت جداگانه انجام می دهد. سپس در سطح اصلی، iso قیدهای شبکه را بررسی کرده و در صورت نقض این قیدها سیگنالهای قیمت جدید را به سطح فرعی می فرستد. در این برنامه ریزی، یک روش جدید برای تعیین میزان تشویقی iso ارائه شده است که می تواند در بازارهای برق واقعی به عنوان راهکار مناسبی در این زمینه بکار رود.

چکیده ندارد.

چکیده ندارد.

چکیده ندارد.