با توجه به افزایش مصرف انرژی الکتریکی و لزوم عملکرد سریع و مطمئن تجهیزات و کنترل، استفاده از حفاظت دیجیتال به‏ امری لازم و ضروری در حفاظت سیستم های قدرت تبدیل شده است. امروزه به علت مزایای رله‏های دیجیتال مانند سرعت عملکرد بالا، قابلیت انعطاف پذیری زیاد، کاهش حجم، رله‏های دیجیتال در حفاظت تجهیزات شبکه بطور گسترده استفاده می‏شوند. در این پایان نامه انواع رله‏های دیجیتال و مزایای استفاده از آنها در سیستم های قدرت بررسی می‏شوند. در این راستا یک پست فشارقوی به‏صورت نمونه انتخاب و حفاظت‏های مورد نیاز آن براساس رله‏های دیجیتال تحلیل می‏شود. سپس با استفاده از استاندارد iec 61850 در ارتباط با کنترل توزیع شده و اتوماسیون پست، طرح کلی حفاظتی سیستم طراحی می‏شود.

در سالهای اخیر به علت افزایش تقاضای مصرف توان، سیستم های قدرت خیلی بیشتر از گذشته نزدیک به حدود پایداری خود مورد استفاده قرار گرفته و مساله پایداری دینامیکی و گذرای آنها در تعیین عملکرد ایمن و قابل اطمینان آنها نقش عمده ای را بر عهده دارد. برای دستیابی به چنین پایداری دینامیکی و گذرایی از روشهای مختلف مانند ادوات facts می توان استفاده کرد. این ادوات با استراتژیهای کنترلی مناسب این پتانسیل را دارا می باشند که پایداری دینامیکی خطوط انتقال را بهبود بخشیده و قابلیت استفاده از سیستم قدرت موجود را تا نزدیکی حد پایداری حرارتی میسر سازند و در واقع نیاز به تاسیس خطوط انتقال جدید، را که دارای هزینه بالایی بوده و همچنین پیچیدگی سیستم قدرت را افزایش می دهند، مرتفع می سازند. کنترل کننده یکپارچه سیلان توان (upfc) یکی از ادوات facts می باشد که قادر به کنترل هم زمان یا انتخابی تمام پارامترهای موثر بر سیلان توان در خط انتقال (ولتاژ، امپدانس و زاویه فاز) است. در این پایان نامه از یک سیستم کنترل تکمیلی برای upfc جهت میراسازی نوسانات فرکانس پایین و بهبود پایداری دینامیکی سیستم قدرت استفاده می شود. در این راستا ابتدا معادلات فضای حالت غیر خطی سیستم قدرت به همراه upfc بدست آمده و با خطی سازی حول یک نقطه کار، مدل خطی فضای حالت سیستم استخراج می شود. در ادامه با استفاده از تکنیک تجزیه مقادیر تکین، میزان کنترل پذیری مدهای الکترومکانیکی سیستم توسط 4 ورودی کنترلی upfc با هم مقایسه می شوند. ساختار کنترل کننده پیش فاز- پس فاز به عنوان سیستم کنترل تکمیلی انتخاب، و از تغییرات سرعت روتور به عنوان ورودی آن استفاده می شود. برای طراحی بهینه پارامترهای کنترل کننده الگوریتم های pso, ipso و الگوریتم پیشنهادی aipso-sa معرفی و مورد استفاده قرار می گیرند. برای افزایش قابلیت کنترل کننده های طراحی شده، طراحی برای چندین نقطه کار صورت می گیرد. نتایج شبیه سازی مدل خطی در برابر تغییر در توان مکانیکی ورودی نمایش داده می شود. نتایج این بررسی ها نشان می دهند که سیگنال زاویه فاز اینورتر موازی upfc بیشترین تاثیر را در کنترل مدهای الکترومکانیکی دارد و همچنین کنترل کننده طراحی شده توسط الگوریتم aipso-sa پاسخ بهتری را در پایدارسازی و میرایی نوسانات سیستم قدرت نسبت به سایر الگوریتم ها دارد. برای نشان دادن صحت روش طراحی کنترل کننده پیشنهادی، نتایج حاصل از مدل الکتریکی سیستم قدرت مورد نظر نیز ارائه و مورد بررسی قرار می گیرند.

اهمیت انرژی الکتریکی در زندگی جوامع امروزی بر کسی پوشیده نیست . بدلیل سادگی تبدیل به سایر انرژی ها ، سهولت انتقال ، کنترل آسان و ملاحظات زیست محیطی ، انرژی الکتریکی بیش از سایر انرژی ها کاربرد پیدا کرده است و هدف اصلی یک سیستم قدرت تامین انرژی مورد نیاز مصرف کنندگان با کمترین هزینه و بهترین کیفیت ممکن می باشد . سیستم های قدرت از سه قسمت اصلی نیروگاههای تولید قدرت ، خطوط انتقال و سیستم های توزیع انرژی تشکیل شده اند. انرژی الکتریکی درنیروگاه ها تولید شده و توسط خطوط انتقال به نزدیکی مراکز مصرف انتقال یافته و با استفاده از شبکه های توزیع ، انرژی مورد نیاز مصرف کنندگان تامین می شود. با توجه به وابستگی روزافزون زندگی به انرژی الکتریکی ، تداوم سرویس با کیفیت خوب و عدم قطع برق مصرف کنندگان ، اهمیت زیادی دارد. برای نیل به اهداف فوق ، هر یک از قسمتهای اصلی سیستم قدرت باید دارای قابلیت اطمینان مناسبی باشد.