ریزشبکه عملکرد قابل کنترل گروهی از بارها و منابع مقیاس کوچک است و تأمین توان منطقه ای را بر عهده دارد. اگر ریزشبکه به یک شبکه خارجی متصل باشد، می تواند در مواقع خطا و کمبود تولید از آن کمک گیرد. در این مطالعه، ریزشبکه بررسی شده از واحدهای فتوولتاییک، توربین بادی و باتری تشکیل می شود و به شبکه بالادست متصل است. هدف این مطالعه، یافتن تعداد و مکان بهینه واحدهای تولیدی و ذخیره ساز با فرض عدم قطعیت تولید است. این بهینه سازی به صورتی انجام می شود که هزینه و تلفات با هم کم شود. در این بهینه سازی، میزان اهمیت کاهش هزینه یا کاهش تلفات، قابل کنترل است. هزینه موجود در مسئله بهینه سازی از هزینه تجهیزات، جریمه قطع بار، هزینه خرید برق و سود حاصل از فروش برق تشکیل می شود. بهینه سازی به گونه ای انجام می شود که ولتاژ باس ها، جریان خطوط و lpsp به عنوان شاخص قابلیت اطمینان در محدوده مجاز قرار گیرد. به منظور بهینه سازی، ابتدا اجزای مختلف سیستم مدل سازی شده و سپس از الگوریتم pso استفاده می شود. همچنین به علت شعاعی بودن اکثر ریزشبکه ها، به منظور انجام پخش بار شعاعی در برنامه بهینه سازی از روش جاروی پس رو- پیش رو استفاده می شود. برنامه پیشنهادی بر روی یک ریزشبکه مورد آزمایش قرار می گیرد. این آزمایش نشان می دهد که فناوری های بادی یا خورشیدی باید متناسب با آب و هوای منطقه مورد مطالعه انتخاب شود. همچنین به علت نوسانات موجود در تولید منابع بادی یا خورشیدی، توصیه می شود که از یک سیستم ذخیره ساز نیز استفاده گردد. در این آزمایش مشاهده می گردد که افزایش عمق دشارژ باتری، مسائل فنی و اقتصادی را بهبود می دهد. همچنین افزایش سطح اطمینان تولید، باعث بهبود مسائل فنی می شود، ولی هزینه را افزایش می دهد.

از جمله پدیده¬هایی که همواره پایداری و امنیت سیستم قدرت را با چالش روبرو می¬کند، پدیده ناپایداری ولتاژ است. ناپایداری ولتاژ یکی از نگرانی¬های اصلی بهره¬برداران سیستم قدرت بشمار می-رود و می¬تواند به شکل کاهش شدید دامنه ولتاژ و یا افت فزاینده و غیرقابل بازگشت دامنه ولتاژ، خود را نشان ¬دهد. ابزارهای کنترلی مختلفی برای جلوگیری از ناپایداری ولتاژ مورد استفاده قرار می¬گیرد، اما آخرین ابزار کنترل اضطراری ناپایداری ولتاژ، حذف بار است. مدل¬های فعلی حذف بار ولتاژی با فرض مشخص و قطعی بودن پارامترهای بار و شبکه و به منظور دستیابی به یک حداقل حاشیه پایداری اجرا می¬شود. با این حال مقادیر واقعی این پارامترها همواره مشخص نبوده و دارای درجه¬ای از عدم قطعیت هستند. در این پایان نامه هدف این است که، با مدلسازی عدم قطعیت پارامترهای بار و شبکه، بر مبنای روش تئوری شکاف اطلاعاتی ، برای انجام حذف بار ولتاژی به صورت بهینه، یک الگوریتم ارائه شود که با انتخاب کمترین مقدار حذف بار، بیشترین حاشیه پایداری ولتاژ و مناسب¬ترین پروفیل ولتاژ حاصل شود. مدلسازی و حل مسأله فوق در محیط نرم افزار gams و برای شبکه¬های 14 باسه و 118 باسه استاندارد ieee انجام گرفته و نتایج بدست آمده کارآمدی الگوریتم پیشنهادی را نشان می¬دهد.

هدف اصلی برنامه ریزی توسعه تولید، یافتن برنامه بهینه ای برای احداث واحدهای نیروگاهی است که به واسطه آن، تقاضای الکتریکی پیش بینی شده سیستم به شکل مطلوبی در طی دوره برنامه ریزی، با کمترین هزینه تامین شود. در این مطالعه روشی برای یافتن برنامه بهینه توسعه سیستم تولید در یک دوره ده ساله و با درنظر گرفتن عدم قطعیت تقاضا، پیشنهاد شده است. برنامه بهینه نوع، تعداد، سایز و زمان ورود واحدهای نیروگاهی جدید به سیستم تولید را در طی افق برنامه ریزی تعیین می کند. مدل برنامه ریزی توسعه تولید پیشنهاد شده، هزینه های سرمایه گذاری احداث واحدهای نیروگاهی جدید و همچنین هزینه های بهره برداری واحدهای موجود و جدید را مینیمم می کند. در این روش، به منظور مدل سازی عدم قطعیت تقاضای الکتریکی سیستم در مساله برنامه ریزی توسعه تولید، از روش های تخمین نقطه ای 2n و 2n+1 هونگ استفاده شده است. همچنین شبیه سازی مونت کارلو به منظور تولید تعداد زیادی سناریو و حل مساله در حضور عدم قطعیت تقاضا به کار گرفته شده است. نتایج بدست آمده از مدل مبتنی بر شبیه سازی مونت کارلو، می تواند به عنوان معیاری برای سنجش کارایی و دقت دو مدل مبتنی بر تخمین نقطه ای مورد استفاده در این پایان نامه، در نظر گرفته شود. در انتها، مطالعه ای موردی در این پایان نامه به منظور نشان دادن کارایی و دقت روش پیشنهاد شده انجام شده است. مدل پیشنهاد شده برروی بخش تولید سیستم تست قابلیت اطمینان ieee-rts79) ieee) اعمال شده و نتایج شبیه سازی نشان می دهد که پاسخ بدست آمده از دو مدل مبتنی بر روش تخمین نقطه ای 2n و 2n+1، نزدیکی زیادی به پاسخ بدست آمده از مدل مبتنی بر مونت کارلو دارد، که این نشان دهنده دقت بالای روش پیشنهادی می باشد. نتایج شبیه سازی نشان می دهد که در مقادیر پایین عدم قطعیت، مدل مبتنی بر روش تخمین نقطه ای 2n+1 دقیق تر از مدل مبتنی بر روش تخمین نقطه ای 2n بوده و در مقادیر بالای عدم قطعیت، مدل مبتنی بر روش تخمین نقطه ای 2n دقیق تر از مدل مبتنی بر روش تخمین نقطه 2n+1 می باشد. همچنین نتایج بدست آمده از دو مدل مبتنی بر تخمین نقطه ای 2n و 2n+1 نشان می دهد که میزان محاسبات کاهش قابل توجهی در مقایسه با حجم محاسبات انجام شده برای بدست آوردن نتایج مشابه با استفاده از مدل مبتنی بر شبیه سازی مونت کارلو، خواهد داشت.

بهره برداری ایمن از سیستم قدرت در گرو تامین پایداری و امنیت آن در همه زمان¬ها می¬باشد. پدیده-های ناپایداری از جمله پدیده¬های سراسری هستند که ممکن است در اثر عدم شناسایی یا کنترل به موقع، به سایر بخش¬های شبکه هم گسترش یافته و یکپارچگی آن را با خطر روبرو نماید. از جمله پدیده¬های ناپایداری که از دیرباز به عنوان یک چالش در کنترل و بهره برداری سیستم قدرت مطرح بوده است، پدیده ناپایداری سیگنال کوچک زاویه رتور است که عمدتا به صورت نوسانات فرکانس پایین غیر میرا خود را نشان می¬دهد. با پیچیده¬تر شدن سیستم قدرت و افزایش عدم قطعیت در مدلسازی، لزوم شناسایی بیش از پیش نوسانات فرکانس پایین به کمک روش¬های مبتنی بر اندازه¬گیری بدون نیاز به مدل سیستم احساس می¬شود. روش¬های شناسایی مختلفی برای آشکارسازی فرکانس و میرایی این نوسانات ارائه شده که هر یک دارای مزایا و معایبی است. در بین این روش¬ها، روش شناسایی تصادفی زیرفضا به عنوان یک تخمین¬گر خوب پارامتری در حوزه زمان شناخته می¬شود. این روش می¬تواند برای بدست آورن پارامترهای مد نوسانی و شکل مد استفاده شود. در این پایان نامه دو روش زیرفضای esprit تطبیقی و past مقاوم برای تخمین برخط نوسانات فرکانس پایین ارائه شده است. روش¬ اول جهت کاهش پیچیدگی محاسبات و تخمین مناسب در حضور نویز گوسی پیشنهاد شده است. روش پیشنهادی دوم برای تخمین پارامترهای سیستم در وضعیت وجود نویز ضربه ارائه شده است. از این ایده برای تخمین نوسانات فرکانس پایین سیستم قدرت در حالت بروز اغتشاشات متوالی یا به عبارت دیگر برای بروز اغتشاش در حین تخمین نوسانات استفاده شده است. روش¬های پیشنهادی بر روی دو سیستم دینامیکی شامل یک سیستم مرتبه 4 و یک سیستم قدرت دو ناحیه¬ای آزمایش شده است. نتایج شبیه سازی نشان می¬دهد که روش¬های پیشنهادی مبتنی بر زیرفضا می¬تواند به عنوان تخمین¬گرهای دقیق برخط حتی در حضور نویز بکارگرفته شوند.

امروزه به دلیل محدودیت های ناشی از توسعه ناکافی شبکه انتقال و سیستم، میزان آسیب پذیری سیستم های قدرت افزایش یافته است. بهره¬برداری از سیستم¬های قدرت در نزدیکی مرزهای پایداری می تواند خطر وقوع خروج¬های پی¬در¬پی و در نتیجه فروپاشی کل یا بخشی از این سیستم را به دنبال داشته باشد. از آنجایی که سیستم¬های کنترل و حفاظت فعلی، عملکرد محلی داشته و توانایی مهار پدیده¬های ناپایداری و فروپاشی سراسری را ندارند، سیستم های حفاظت مذکور نمی توانند بطور مطمئنی سیستم قدرت را محافظت نمایند. این نوع سیستم¬ها طوری طراحی نشده اند که کل شبکه قدرت را در مقابل حوادث قابل انتشار در شبکه قدرت حفظ کنند. بنابراین لازم است سیستم حفاظت فراگیری برای جلوگیری از انتشار اغتشاش در کل شبکه ایجاد شود. این گونه سیستم¬ها بایستی دارای سرعت عملکرد بالایی باشند. از جمله حفاظت¬های خاص، می توان به جزیره کردن شبکه قدرت اشاره نمود که به عنوان آخرین راه کار برای جلوگیری از فروپاشی کل شبکه قدرت می تواند بکار گرفته شود. در این روش قبل از آنکه خود شبکه به دلیل وقوع حوادث و اغتشاشات شدید بخواهد به چندین جزیره ناخواسته تبدیل شود، بهره¬بردار سیستم آن را بطور منطقی و مناسب به دو یا چند جزیره پایدار تقسیم می نماید تا از پیامدهای ناشی از حوادث رخ داده شده کاسته شود. در این پایان¬نامه یک ساختار بهینه برای فرآیند جزیره سازی سیستم قدرت ارائه می¬گردد. در ساختار پیشنهادی پس از تعیین ژنراتورهای همپا طرح جزیره سازی برای اهداف مشخص ضمن ایجاد کمترین تغییر بار و تولید و نیز اضافه¬بار در خطوط انتقال تعیین می¬گردد. در این مطالعه از روش همبستگی برای تعیین گروه های ژنراتوری همپا (به عنوان مقدمه جزیره سازی) استفاده می¬شود. راه کارهای مختلف جزیره سازی برای شبکه دینامیکی ieee 39-bus newengland پیاده¬سازی می¬شوند.

با توجه به توسعه شبکه قدرت و افزایش روزافزون تقاضای بار و همچنین احتمال وقوع خطا در خطوط قدرت به الگویی جامع جهت کنترل سلسله مراتبی فرکانس و ولتاژ در سیستم قدرت نیاز است. دلیل این امر کنترل سریع و مناسب کاهش یا افزایش ولتاژ برای بهبود وضعیت پایداری سیستم است. upgrading. به دلیل ثابت زمانی های مختلف، کنترل های ارائه شده از یکدیگر مستقل هستند. مدل ارائه شده در این پایان نامه ضمن مشخص نمودن شین های پایلوت برای کنترل ثانویه، ولتاژ مرجع این نقاط را باهدف کمینه کردن تلفات اکتیو کل شبکه در قالب کنترل ثالثیه از طریق یک مدل بهینه تعیین می نماید. از آنجایی که مکان نقاط پایلوت کاملا تابع توپولوژی شبکه است لذا در نظر گرفتن تاثیر پیشامدهای مختلف منجر به ترکیب های متفاوتی از نقاط پایلوت خواهد شد. با این وجود باید در نهایت یک ترکیب با در نظر گرفتن همه اغتشاش ها به عنوان ترکیب بهینه شین های پایلوت معرفی شود. درروش پیشنهادی نقاط پایلوت با در نظر گرفتن خروج خطوط جهت بهینه بودن تلفات در سیستم قدرت و کنترل دامنه ولتاژ تعیین می شود. روش ارائه شده در این پایان نامه روی سیستم استاندارد 118 باس ieee پیاده سازی شده است.

امروزه با گسترش شبکه های قدرت، مسأله ی پایداری سیستم قدرت از اهمیت ویژه ای برخوردارشده است. توانایی سیستم قدرت در حفظ پایداری، تا حد زیادی بر میرا کردن نوسان های الکترومکانیکی به وسیله ی کنترل کننده های موجود بر روی ماشین سنکرون استوار است. یکی از روش های کنترلی در حال توسعه در این زمینه، کنترل دو سطحی است که از روش های مطرح در فناوری سیستم های اندازه گیری ناحیه ی گسترده می باشد. در این پایان نامه ساختار جدیدی از کنترل کننده بر مبنای کنترل دو سطحی برای میرا کردن نوسانات فرکانس پایین یک شبکه ی متشکل از دو ژنراتور که یک بار خطی را تغذیه می کنند، ارائه شده است. این ساختار شامل دو کنترل کننده ی محلی برای هر ژنراتور در سطح اول و یک کنترل کننده ی مرکزی در سطح دوم است. در طراحی کنترل کننده ی مرکزی برای متغیرهای ژنراتور دورتر، تأخیر ارتباطی نیز در نظر گرفته می شود؛ به این صورت، یک معماری کنترل گسترده برای ژنراتورها پیاده سازی می شود. کنترل کننده ها در هر دو سطح با استفاده از روش کنترل بهینه ی خطی مربعی طراحی می شوند. در پایان، عملکرد کنترل کننده ی دو سطحی با کنترل کننده ی غیر متمرکز از طریق تابع هزینه ی آن ها مقایسه می شود. نتایج بدست آمده نشان می دهد که با توجه به کاهش تابع هزینه ی کنترل کننده ی دو سطحی نسبت به کنترل کننده ی غیر متمرکز، میرایی نوسانات با استفاده از کنترل کننده ی دو سطحی بهبود یافته است.