مسأله ی به مدار آوردن واحدهای نیروگاهی یکی از مسائل مهم در سیستم های قدرت می باشد. ضمن اینکه در هر ساعت باید تعادلی بین تولید و مصرف وجود داشته باشد. هر نیروگاه نیز برای تولید هزینه ای دارد. برای نیروگاه های حرارتی به ازای تولید بیشتر باید هزینه بیشتری را پرداخت کرد. هر نیروگاه یک تابع هزینه دارد، از طرفی در شبکه های تغییر ساختار یافته تولیدکنندگان به دنبال فروش به موقع برق و دریافت سود بیشتر هستند. مجموع تابع سود حاصله منهای هزینه این نیروگاه ها یک تابع هدف است که باید بهینه شود، پس مسأله ی به مدار آوردن واحدهای نیروگاهی یک مسأله ی بهینه سازی است. این مسأله به دلیل پیچیدگی شبکه برق و بازار برق از طبیعتی پیچیده و غیر خطی برخوردار است. در این پایان نامه، با استفاده از الگوریتم ژنتیک یک روش بهینه برای مسأله ی به مدار آوردن واحدهای نیروگاهی ارائه شده است. شرکت های تولیدی برنامه ی در مدار قرار دادن نیروگاه ها را با قید امنیت شبکه در دو مرحله انجام می دهند. در مرحله ی اول، برنامه ریزی تولید با آزاد کرد قید امنیت اجرا می گردد و سپس نتایج برنامه ریزی (خاموش و روشن بودن و میزان تولید واحدها) برای دوره های زمانی به مرحله دوم برنامه فرستاده می شود که در آن امنیت شبکه بررسی می گردد.

: در این پایان نامه بلوک موتورالقایی خطی در نرم افزار matlab / simulink، با توجه به قابلیت ها و انعطاف پذیری این نرم افزار شبیه سازی شده است. مدل مدار معادل موتور القایی خطی براساس مدل موتور القایی دوار و مناسب برای کنترل برداری با جهت یابی شار رتور شبیه سازی شده است. اثرات لبه های انتهایی به صورت ضرایب متغیر با سرعت در اندوکتانس مغناطیس کننده و مقاومت سری با آن در مدار معادل محور d در نظر گرفته شده است. در معادلات شار و گشتاور نیز تغییراتی ایجاد شده است. هم چنین اصول اساسی کنترل برداری به کار برده شده برای درایوهای القایی مورد بحث قرار گرفته است. در شبیه سازی ها نیز استراتژی کنترل برداری غیرمستقیم با جهت گیری شار رتور و کنترل جریان استاتور استفاده شده است. هدف کنترل بر مبنای میدان (foc) حفظ و نگهداری ثابت شار ثانویه محورd و قراردادن شار ثانویه محور q برابر صفر است. این نوع کنترل برای موتور القایی خطی می تواند به همان شیوه موتور القائی دوار آنالیز شود. این نوع کنترل (میدان گرایی)، از شار روتور و فیدبک گشتاور پیچشی استفاده می کند. فرض بردریافت مستقیم یا با استفاده از تخمین زننده شار شده است. در این تحقیق، به دو روش، سرعت موتور القایی خطی کنترل می شود. در روش اول از کنترل کننده های pi استفاده می گردد. در روش دوم از کنترل کننده های منطقی فازی استفاده می شود. در هر مورد نتایج حاصل از شبیه سازی بررسی و مقایسه می گردد.

در سال های اخیر با توجه به رشد میزان بار و هزینه بالای احداث نیروگاه ها و خطوط انتقال، شبکه های قدرت بعضاً در نزدیکی حاشیه پایداری ولتاژ خود بهره برداری می شوند و لذا این شکل از پایداری در سال-های اخیر بسیار مورد توجه قرارگرفته است. دلیل اصلی ناپایداری ولتاژ، عدم توانایی سیستم قدرت در تامین توان راکتیو مورد تقاضا است. به همین منظور، جبران سازی توان راکتیو در شبکه های قدرت جهت جلوگیری از فروپاشی ولتاژ و کاهش تلفات از اهمیت خاصی برخورداراست. در این میان سیستم های انتقال جریان متناوب انعطاف پذیر facts))، راه-حلی مناسب جهت جبران سازی توان راکتیو به منظور برقراری پایداری ولتاژ می باشد.statcom (جبران سازسنکرون استاتیکی توان راکتیو) یکی از انواع مهم ادوات facts می باشد، که نقش موثری در پایداری ولتاژ دارد. نقش اصلی statcom در واقع پشتیبانی ولتاژ در نقاط بحرانی است. تحلیل پایداری ولتاژ از دو منظر استاتیکی و دینامیکی قابل بررسی است. معمولاٌ دینامیک های سیستم که بر پایداری ولتاژ اثر می گذارند، کند هستند، بنابراین بسیاری از جنبه های مسئله را می توان به طور موثر با به کارگیری روش های استاتیکی تحلیل کرد و عوامل موثر بر ناپایداری ولتاژ را شناسایی نمود. در این پایان نامه، تأثیر statcomدرشبکه های قدرت، با هدف بهبود پایداری استاتیکی ولتاژ و کاهش تلفات بررسی می گردد.سیستم های مورد آزمایش، یک سیستم 9 شینه ویک سیستم عملی 24 شینه می باشند. در گام نخست به منظور تحلیل استاتیکی ولتاژ، statcom در معادلات پخش بارنیوتن رافسون مدل سازی می شود. سپس تحلیل استاتیکی پایداری ولتاژ به روش آنالیز مدال انجام می گردد. به کمک این روش نواحی بحرانی شبکه و در نتیجه بهترین مکان برای نصبstatcom شناسایی می شود. نتایج شبیه سازی ها تأثیر قابل توجه statcomرا در بهبود پایداری ولتاژ، اصلاح پروفیل ولتاژ و کاهش تلفات اکتیو و راکتیو تایید می نمایند.

بهینه سازی نیروگاه ها یکی از اهداف رویکرد مندرج در سند چشم انداز راهبردی توسعه ی بیست ساله ی کشور با توجه به مباحث انرژی در افزایش توان تولید انرژی الکتریکی در کشور، طی سال های آتی است. در این پایان نامه دو جنبه ی طراحی و کنترل نیروگاه ها مورد توجه قرار گرفته است. با استفاده از طراحی بهینه و با کمترین تعداد میتر ممکن و سپس کنترل نیروگاه با این میترها که در ارتباط با یکدیگر هستند، می توان عملکرد نیروگاه ها را چه از جهت هزینه ی طراحی و ساخت و چه از جهت مصرف کمتر و تولید بیشتر به علت کنترل بهتر، بهینه نمود. تئوری معتبرسازی و تلفیق داده بیشتر بر روی طراحی و کنترل نیروگاه ها بر اساس کنترل میترهای ابزاردقیق تمرکز دارد، اما در این پایان نامه استفاده از این تئوری در زمینه ی طراحی و نصب و کنترل ادوات اندازه گیری برق صحبت به میان آمده است. در این پایان نامه این دو مبحث (کنترل ابزاردقیق و برق) در قالب بحثی مشترک مطرح شده است و سعی شده است ترکیب این دو با تمرکز بر روی بخش برق ملاک عمل باشد. با توجه به این مسئله که تئوری معتبرسازی و تلفیق داده بر روی ادوات اندازه گیری برق در این پایان نامه مورد بررسی قرار گرفته است، مسائل جدیدی به وجود آمده است و برای حل این گونه مسائل جستجوگر فرا ابتکاری ای پیشنهاد شده است که قابلیت حل آن ها را داشته باشد. این جستجوگر، الگوریتم ببر نام گذاری شده است و تلفیقی از جستجوگرهای فرا ابتکاری پیشین به خصوص جستجوگر کرم شب تاب است ولی قابلیت زاد و ولد و مهاجرت (زیاد شدن تعداد ببرها) و مرگ و میر و خودکشی (کم شدن تعداد ببرها) به آن اضافه شده است. برای بررسی روش های پیشین، حل مسئله ی جایابی تجهیزات اندازه گیری با استفاده از الگوریتم ژنتیک به طور مفصل بررسی شده است. با تلفیق این دو تئوری معتبرسازی و تلفیق داده در طراحی و کنترل نیروگاه با جستجوگر فرا ابتکاری می توان به نیروگاه هایی بهینه با بهره وری و قابلیت اطمینان بالاتری رسید. استفاده از تئوری معتبرسازی و تلفیق داده در برق و الگوریتم ببرمی تواند فصل جدیدی را در استفاده ی از این تئوری در بسیاری از مباحث برق-قدرت باز نماید. جهت موردکاوی نیروگاه آبنیروی پتروشیمی بندرامام مورد بررسی قرار گرفته است، که شبیه سازی های این نیروگاه قابلیت تصحیح جریان سنج ها را نشان می دهد. نیروگاه های گازی را می توان با صرف هزینه های معقول به نیروگاه های سیکل ترکیبی یا نیروگاه های با تولید بخار تبدیل نمود و سپس بخش ادوات اندازه گیری برق را با استفاده از روش معرفی شده بهینه نمود. طراحی این سیکل ترکیبی افزایش 15% بازده را نشان می دهد. این طراحی و کنترل در نیروگاه های هسته ای نیز قابل پیاده سازی است.

هارمونیک ها، توان راکتیو و بارهای نامتعادل از جمله پارامترهای مهم تعیین کننده تلفات و کیفیت توان یک سیستم می باشند. فیلتر فعال یکی از ادوات جبران ساز و افزایش دهنده کیفیت توان می- باشد که بنابر نوع الگوریتم کنترلی استفاده شده در آن قادر به جبران سازی یکی یا همه این مشکلات می باشد. دراین پایان نامه یک روش غیر خطی، برای کنترل فیلتر فعال معرفی می شود. با استفاده از این روش توان راکتیو، جریان نامتعادل بار و مولفه های هارمونیکی جریان جبران سازی می شوند. بر اساس این الگوریتم می توان تغییرات کنترل حلقه ولتاژ خازن طرف dc و تغییرات کنترل حلقه جریان این فیلتر را از یکدیگر جدا نمود، به موجب آن هریک از این زیر سیستم های مجزا، یک پاسخ دینامیکی ارائه می دهند که پاسخ حلقه کنترل جریان فیلتر به طور قابل ملاحظه ای از پاسخ حلقه کنترل ولتاژ لینک dc سریع تر می باشد. برای جبران سازی تاخیر زمانی به وجود آمده از سنسورها و مدارات الکترونیکی، از روش تغییر فاز زاویه خروجی pll استفاده شده است. مرحله اول این است که از جریان های غیر خطی اندازه گیری شده بار با استفاده از روش دستگاه مرجع سنکرون، جریان های مرجع فیلتر استخراج شود. از یک یکسوساز پل سه فاز متصل به یک شاخه r-l سری به عنوان بار متعادل و یک یکسوساز پل تکفاز متصل به یک شاخه r-l سری نیز، به عنوان بار نامتعادل استفاده می شود. مبدلی که با استراتژی کنترل شرح داده شده کنترل شود، ضریب قدرت واحد، کاهش هارمونیکی بار و متعادل کردن جریان های منبع را در نقط? اتصال تضمین می کند. در ادامه کارایی بالای این فیلتر توسط نرم افزار matlab 10 شبیه سازی و نشان داده می شود.

خط انتقال یک مولفه ی مهم سیستم قدرت الکتریکی است و حفاظت آن جهت تضمین پایداری سیستم و کم کردن خسارات وارده به تجهیزات به دلیل وقوع اتصال کوتاه در خطوط انتقال ضروری است .رله های خطوط انتقال دارای سه وظیفه ی مهم هستند که عبارتند از : تشخیص ،دسته بندی و مکان یابی خطاهای خطوط انتقال. تشخیص سریع یک خطای خط انتقال ،جداسازی سریع خط خطادار را از سرویس ممکن می سازد ؛ از این رو سیستم را از تأثیرات مضر خطا محافظت می کند .دسته بندی خطاها به منزله ی تشخیص نوع خطا می باشد و این اطلاعات برا ی مکان یابی خطا و ارزیابی وسعت تعمیرات ضروری است . دقت بالای مکان یابی خطا برای تسهیل سریع تعمیرات و جداسازی خط خطادار، بهبود قابلیت اطمینان و دسترسی به منبع قدرت ضروری است . در این پایان نامه، الگوریتم دیجیتالی نوینی برای تشخیص، دسته بندی و مکان یابی خطا در خطوط انتقال با استفاده از تبدیل موجک و شبکه ی عصبی ارایه شده است.در این روش تشخیص خطا با دریافت سه نمونه ی متوالی خطادار از سیگنال های جریان و ولتاژ تشخیص داده می شود.پس از تشخیص خطا، با استفاده از دو ابزار تبدیل موجک و شبکه ی عصبی خطا دسته بندی می شود. پس از دسته بندی خطا، قابلیت مکان یابی خطا از ویژگی های مثبت یک الگوریتم دیجیتالی است که با آموزش شبکه ی عصبی توسط پارامترهای مناسب مکان یابی خطا در روش پیشنهادی امکان پذیر است. الگوریتم در تمام خطاهای شبیه سازی شده، خطا را به درستی تشخیص داده، دسته بندی و مکان یابی می کند. در این پایان نامه برای شبیه سازی از نرم فزار atp و matlab استفاده شده است.

متغیر بودن میزان وزش باد به پایین آمدن قابلیت اطمینان شبکه و کیفیت پایین تولید منجر می شود. لذا در مرحله اول می بایست کنترل مناسبی روی توان خروجی این ژنراتور ها اعمال شود. در این مرحله هدف آن است که توان خروجی ژنراتور در هر زمانی برابر توان خواسته شده توسط مصرف کننده باشد و طبیعتا تغییر در میزان باد نباید روی توان خروجی اثر نامطلوب گذارد. برای تامین این هدف تجهیزات متعدد و ماشینهای خاصی مورد استفاده قرار گرفت تا اینکه مشخص شد که ژنراتور القایی دو سو تغذیه بهترین گزینه برای این نوع نیروگاهها می باشد. روشهای کنترلی متعددی روی این ژنراتور ها قابل اعمال است. روش کنترلی ای مناسب است که بتواند اولا اثر تغیییرات باد در خروجی را حداقل و ثانیا توان اکتیو و راکتیو را بصورت مستقل کنترل نماید. یکی از این روشها روش کنترل برداری است که در این پایان نامه مورد مطالعه قرار می گیرد و برای آگاهی از موقعیت مکانیکی روتور از روشهای بدون حسگر مکانیکی استفاده می شود. هرچند این روش مورد توجه زیادی قرار گرفته است اما همچنان ده درصد خطا در محاسبه سرعت ،میزان مطلوبی از دقت بحساب می آید. در این پایان نامه روشهای کنترل ژنراتور القایی معرفی و سپس روشهای محاسبه سرعت بدون استفاده از حسگر مکانیکی نیز بررسی می شود.

امروزه در مدار نگه داشتنِ نیروگاه های بادی در هنگامِ اغتشاشاتِ شبکه از اهمیتِ خاصی برخوردار است و در برخی از کشورها نیز قوانینی وضع شده است که در مواجه شدن با اتصال کوتاه های شبکه ی قدرت و یا افت ولتاژهای ناگهانی، پایداری نیروگاه های بادی حفظ شده و در مدار باقی بمانند. غالب نیروگاه های بادی از ژنراتورهای القایی استفاده می کنند که این نوع از ژنراتورها در برابر اغتشاشات ولتاژ بسیار ناپایدار هستند. به طوریکه در هنگام اتصال کوتاه و یا فرورفتگی ولتاژ از توان تحویلی ژنراتور به شبکه کاسته شده و توازن بین توان های تولیدی و مصرفی برهم خورده و ژنراتور شروع به شتاب گرفتن می کند. افزایش لغزش ژنراتور سبب جذب توان راکتیو زیادی می گردد و این امر باعثِ کاهش بیشترِ ولتاژ پایانه ژنراتور می گردد. این چرخه ممکن است تا جایی ادامه یابد که ژنراتور قادر به بازیابیِ ولتاژِ خود نبوده و پایداری خود را از دست بدهد. بدین ترتیب باید از شبکه قدرت جدا شود. ورورد و خروجِ مکرر نیروگاه بادی از شبکه سبب کاهش کیفیت توان و کاهش عمر مفید آن نیز می گردد. در این پایان نامه، با در نظر گرفتنِ یک نیروگاه بادی سرعت ثابت، که از حساسیت و ناپایداری بیشتری نسبت به انواع دیگر برخوردار است، رفتار آن را در برابر اتصال کوتاه های شبکه قدرت بررسی کرده و پایداری آنرا با استفاده از بهساز یکپارچه کیفیت توان (upqc)، بهبود می بخشیم. با بدست آوردن سیگنال های مرجعِ مناسب برای اینورترهای بخش سری و موازی upqc، کلیه فرورفتگی های ولتاژ بوجود آمده در باس نیروگاه که محل اتصال آن به شبکه قدرت است، جبرانسازی می گردد و از ناپایداری و خروج آن از شبکه تحت شرایط خطا، جلوگیری می شود. در این روش علاوه بر جبران سازی دامنه ولتاژ، پرش فاز ولتاژ نیز جبران سازی می گردد.

در سال های اخیر شرکت های برق زیادی خواستار افزایش نفوذ تولیدات پراکنده در شبکه خود هستند اما نگرانی هایی وجود داشته که این امر را به تعویق انداخته که مهم ترین آن ها مشکل بوجود آمدن جزیره های نا خواسته انرژی است. به همین دلیل روش های آشکار سازی زیای برای حل این مشکل ارائه شده که می توان آن ها را به روش های پسیو و اکتیو دسته بندی کرد. روش های پسیو به شبکه اغتشاش وارد نمی کنند اما دارای نواحی غیر قابل تشخیص زیادی هستند. در حالی که روش های اکتیو نواحی غیر قابل تشخیص کوچک تری دارند اما به شبکه اغتشاش وارد می کنند. در این پایان نامه ترکیبی از روش نرخ میانگین تغییر ولتاژ (یک روش پسیو است) و روش تغییر توان حقیقی (یک روش اکتیو است) به عنوان یک روش ترکیبی شناسایی جزایر انرژی برای غلبه بر محدودیت های روش های اکتیو و راکتیو ارائه شده است. وقتی روش پسیو شرایط را مشکوک احساس کند با ارسال سیگنالی باعث شروع روش دوم می شود. روش دوم نیز با تغییر توان خروجی dg باعث بر هم زدن تعادل توان در شبکه می شود و شناسایی جزیره را مقدور می سازد. روش مقصود بوسیله نرم افزار digsilent شبیه سازی می شود. برای نشان دادن کارایی روش ارائه شده سه سناریو مختلف و در هر سناریو نیز چند حادثه آزمایش می شود.

چکیده: در این پایان نامه، یک الگوریتم جدید برای حفاظت دیجیتالی ترانسفورماتور قدرت ارائه شده است. طرحی مبتنی بر شبکه دوترمیناله برای تمایز جریان های هجومی از خطا های داخلی(وخطاهای خارجی) در ترانسفورماتور قدرت پیشنهاد می گردد. باحذف رابطه شار متقابل در معادله حلقه ترانسفورماتور، یک شبکه دو ترمیناله بدست می آید که فقط شامل مقاومت سیم پیچی واندوکتانس نشتی است. بر طبق اختلاف مطلق توان اکتیو (adoap)داده شده و توان مصرف شده توسط شبکه دو ترمیناله ،معیار شناخت خطای داخلی بدست می آید. این روش، از حضور جریان های هارمونیکی برای جلوگیری از عملکرد رله (حفظ وضعیت رله) در هنگام جریان های هجومی استفاده نمی کند. از این گذشته، این روش نه نیازی به اطلاعات منحنی b – h دارد و نه نیازمند دانستن اطلاعات شار متقابل و اتلاف آهن می باشد. الگوریتم گفته شده با استفاده از نرم افزار matlab مدل شده است. نتایج مطالعات نشان می دهد که طرح حفاظت به کمک شبکه دو ترمیناله، خطای داخلی و خارجی را از جریان هجومی به خوبی تشخیص می دهد. در این روش با استفاده ازقدر مطلق تفاضل توان اکتیو داده شده به ترانس و توان اکتیو مصرف شده در ترانس به این مهم دست می یابیم. در ابتدا تئوری اساسی در مورد شبکه دو ترمیناله شامل فقط مقاومت سیم پیچی و ایندوکتانس نشتی مطرح می شود. توان ها ی اکتیو داده شده به شبکه دو ترمیناله و توان های تلف شده توسط شبکه دو ترمیناله با هم مقایسه می شوند و سپس برای ایجاد معیارها و ضوابط بکار می روند. در نهایت قابلیت اطمینان، میزان حساسیت و سادگی محاسبات روش پیشنهادی بوسیله نتایج شبیه سازی ها مورد تایید قرار می گیرد. نمونه های تست شبیه سازی جریان هجومی و خطای خارجی وخطای داخلی به منظور تست عملکرد روش پیشنهادی در شرایط مختلف استفاده شده است.

تحقیق انجام شده در این پایان نامه در مورد مشخصه بارهای هارمونیکی می باشد. با در نظر گرفتن این نکته که آلودگی هارمونیکی در هر نقطه pcc از شبکه می تواند متأثر از دو منبع هارمونیکی باشد، که منبع اول هارمونیک های موجود در سمت شبکه بوده، و منبع دوم بار غیرخطی متصل شده به شبکه در نقطه pcc می باشد. در این پژوهش به بررسی خواص هارمونیکی بارهای سلفی و خازنی پرداخته و با معرفی و محاسبه شاخص غیرخطی جریان بار در بارهای سلفی و محاسبه شاخص غیرخطی ولتاژ بار در بارهای خازنی و ادغام دو شاخص، یک شاخص جدید به نام شاخص ویژه بار که به خوبی قادر به توصیف هارمونیکی بار باشد ارائه شده است. از نرم افزار matlab simulink جهت شبیه سازی و تست شاخص ویژه بار در بارهای سلفی و بارهای خازنی در شبکه تست 13 شینه ieeeاستفاده شده است و نتایج قابل قبول و بسیار خوبی از شبیه سازی به دست آمده است.

به دلیل توسعه ی روزافزون تعداد مصرف کنندگان انرژی الکتریکی و همچنین بروز مشکلات استفاده از سوخت های فسیلی، رویکرد جهانی به سمت استفاده از منابع انرژی تجدیدپذیر و پاک می باشد. از جمله ی این منابع انرژی، باد، خورشید، امواج دریا و ... می باشد. انتقال توان از سمت تولیدکنندگان انرژی های تجدیدپذیر به سمت مصرف کنندگان از اهمیت بالایی برخوردار است. سیستم انتقال بایستی با راندمان بالا و تلفات کم بتواند توان را به مصرف کنندگان انتقال دهد. از جمله منابع انرژی تجدیدپذیر و پاک، منابع بادی می باشند. انرژی باد را می توان توسط توربین های بادی که در جای مناسب نصب شده اند، استحصال نمود. یکی از مکان های مناسب که دارای میزان وزش باد قابل قبول و همچنین بدون حضور موانع در مقابل باد است، سطح دریاها و اقیانوس ها می باشد. اجتماع توربین های بادی به نام مزارع بادی شناخته می شود. خط انتقال مناسب جهت اتصال در فواصل طولانی، خط انتقال hvdc می باشد. برای اتصال مزارع بادی دور از ساحل، بهترین گزینه سیستم انتقال vsc-hvdc چندترمیناله است. این پایان نامه یک سیستم انتقال vsc-hvdc چهارترمیناله را جهت اتصال دو مزرعه ی بادی به دو نقطه از شبکه سراسری، مورد بررسی قرار می دهد. سپس شرایط مختلف از قبیل عملکرد نرمال سیستم، تست عملکرد کنترل کننده های ولتاژ و توان، قطع و وصل ترمینال ها، قطع و وصل بار درون ترمینال ها، اتصال کوره ی قوس الکتریکی به ترمینال ها و همچنین تحلیل هارمونیکی و بهبود عملکرد هارمونیکی مبدل منبع ولتاژ مورد بررسی قرار می گیرد. کاهش مولفه های هارمونیکی در مبدل منبع ولتاژ توسط تکنیک جدید ispwm ارائه شده است. با کاهش محتوای هارمونیکی ولتاژ خروجی مبدل vsc، جریان تزریقی به شبکه نیز دارای محتوای هارمونیک کمتری خواهد بود. با کاهش محتوای هارمونیکی، ابعاد و هزینه های مربوط به فیلتر کاهش می یابد. نتایج توسط نرم افزار matlab/simulink حاصل شده است و نتایج حاصل، عملکرد مناسب سیستم کنترل در شرایط مختلف تغییر توان اکتیو و راکتیو، تغییر ولتاژ dcو قطع و وصل مجدد هر کدام از چهار ترمینال را نشان می دهند.

امروزه به علت آلودگی های زیست محیطی، کمبود و قیمت بالای سوخت های فسیلی، عدم علاقه عموم به انرژی هسته ای پس از حادثه ی چرنویل و هم چنین ساختار خطوط انتقال، همگی سبب شدند تا یک راه حل جدید و جایگزین برای تولید انرژی الکتریکی ارائه گردد. یک راه حل ممکن و قابل قبول در این زمینه، استفاده گسترده از واحد های تولید پراکنده می باشد. با این وجود اتصال واحد های تولید پراکنده به شبکه مشکلاتی را به همراه دارد که عمده ترین آن ها، وقوع حالت جزیره ای غیر عمدی می باشد. حالت جزیره ای غیر عمدی در سیستم های قدرت مجاز شناخته نمی شود و در صورت وقوع آن باید اتصال منبع تولید پراکنده با شبکه قطع گردد. مطابق استاندارد 1547 ieee مدت زمان تشخیص حالت جزیره ای و قطع منابع تولید پراکنده از شبکه نباید بیش تر از 2 ثانیه به طول انجامد. روش ارائه شده در این پایان نامه، بهبود یافته روش پسیو تشخیص حالت جزیره ای با نام rocpad می باشد. اساس عملکرد این روش بر پایه محاسبه نرخ تغییرات اختلاف زاویه در محل منبع تولید پراکنده است. الگوریتم پیشنهادی برای اکثر حالات ممکن در شبکه قدرت مورد بررسی قرار گرفت. روش پیشنهادی در یک شبکه تست و شبکه استاندارد ولتاژ متوسط cigre شبیه سازی شد. در الگوریتم پیشنهادی زمان تشخیص حالت جزیره ای، دقت تشخیص میان حالت جزیره ای با دیگر وقایع و آستانه تشخیص در نظر گرفته شده، بررسی گردید. الگوریتم پیشنهادی با الگوریتم rocpad سنتی به صورت مفصل مقایسه گردید. مشاهده شد که در تمامی موارد روش پیشنهادی عملکرد بهتری نسبت به روش سنتی داشته است. در شبکه استاندارد ولتاژ متوسط cigre مجموعاً 307 حالت مورد شبیه سازی و بررسی قرار گرفت. در تمامی 307 حالت بررسی شده الگوریتم با آستانه پیشنهادی deg/sec -100 به درستی توانست وقوع یا عدم وقوع حالت جزیره ای را تشخیص دهد. بر اساس نتایج به دست آمده الگوریتم بهبود یافته، به پارامتر های شبکه مانند فرکانس، نوع dg ها، مکان و زمان وقوع خطا و ... وابسته نمی باشد. شرایط خاص هم چون بار تطبیقی، کلیدزنی بانک خازنی و راه اندازی موتور القایی سه فاز بزرگ برای الگوریتم پیشنهادی نیز مورد شبیه سازی و ارزیابی قرار گرفته است.

توسعه پایدار تامین انرژی و خصوصی سازی بازار آن باعث می شود که نفوذ تولید پراکنده در شبکه های توزیع آینده قابل توجه باشد. همچنین به احتمال زیاد شبکه کنترل کافی روی مکان و تعداد منابع تولید پراکنده نداشته باشد و به صورت ارادی باشند. هماهنگی ادوات حفاظتی شبکه های توزیع شعاعی با حضور تولید پراکنده از بین می رود. لذا تعیین مکان خطا در چنین شبکه های کار بحث برانگیزی است. هدف از این پایان نامه ارائه روشی کلی برای تعیین مکان خطا در این گونه شبکه های بدون وابستگی به ادوات حفاظتی و مدل کردن منابع تولید پراکنده فارغ از نوع و واسطه ی اتصال آن ها به شبکه، درون الگوریتم مکان یابی خطا است. در این روش بر اساس تکنیک های اندازه گیری و ماتریس امپدانس شبکه طی بررسی دو الگوریتم مکان دقیق خطا مشخص می شود. برای این منظور از ارسال فازور ولتاژها و جریان های همزمان شده به مرکز کنترل توسط واحدهای اندازه گیری فازور که در محل اتصال منابع به شبکه نصب شده اند استفاده می شود. درالگوریتم اول خطوط کاندیدای خطا تعیین می شوند. سپس، توسط الگوریتم دوم مکان دقیق خطا مشخص می گردد. با استفاده از نرم افزار digsilent و matlab روش پیشنهادی برای تمام خطاها با مقاومت خطای مختلف روی نقاط مختلف یک شبکه توزیع 38 باس نمونه تست شده است.

امروزه با توجه به افزایش بارهای حساس در شبکه های توزیع لزوم بحث کیفیت توان روز به روز بیشتر احساس می گردد. از مهمترین راه حل های بهبود کیفیت توان استفاده از ادوات توان مشتری می باشد، که از بین آنها بازیاب دینامیکی ولتاژ(dvr) جهت جبران افزایش و کاهش ولتاژ کاربرد فراوانی دارد. تشخیص فرکانس پایه تحت شرایط عدم تعادل، نقش تعیین کننده ای در کنترل این تجهیزات دارا می باشد، که معمولاً با استفاده از نوعی حلقه قفل فاز صورت می گیرد. در این پایان نامه به معرفی نوعی حلقه قفل فاز پرداخته شده است، که با استفاده از کنترل تطبیقی و حل معادلات غیر خطی با بهره گیری از روش لیاپانوف و در نظر گرفتن هر دو توالی مثبت و منفی عملیات سنکرون سازی را انجام می دهد. کلیه محاسبات این حلقه قفل فاز در قاب مرجع ثابت صورت می گیرد. این در حالی است که در حلقه قفل فاز متداول، محاسبات در قاب مرجع دوار و تنها با در نظر گرفتن مولفه توالی مثبت و انجام عملیات خطی سازی جهت تخمین زاویه فاز صورت می گیرد. سپس حلقه قفل فاز مورد نظر در الگوریتم کنترلی بازیاب دینامیکی ولتاژ جهت بهبود کیفیت توان استفاده و رفتار آن طی خطا های مختلف در شبکه 13 گره استاندارد ieee مورد بررسی قرار می گیرد. کلیه شبیه سازی ها در این پایان نامه با استفاده از نرم افزار matlab simulink انجام گرفته و نتایج آن به عملکرد مناسب این حلقه قفل فاز تحت شرایط عدم تعادل ولتاژ، هارمونیک ولتاژ، تغییرات فرکانس و خطاهای مختلف اشاره دارد.

این پایان نامه بر روی مدل سازی و شبیه سازی نمونه ی جدید جبران ساز سری ولتاژ نوع کنترلر جریان ابررسانای اکتیو متمرکزمی شود.این کنترلراز ترانسفورماتور های ابررسانا با هستههواییو مبدل منبع ولتاژسه فاز تشکیل شده است. سیم پیچ اولیه یترانسفورماتور ابررسانا به صورت سری با مدار اصلیمی باشد و سیم پیچ ثانویه به مبدل متصل شده است.در حالت نرمال شار در هسته هوایی به مقدار صفر جبران سازی شده، بنابراینکنترلر اثری بر مدار اصلی ندارد. در حالت اتصال کوتاه با کنترل دامنه و زاویه ی فاز جریان سیم پیچ ثانویه ی ترانسفورماتور ابر رسانا جریان خطا در سطوح مختلف محدود می شود.با استفاده از matlab مدل سازی و تست محدود سازی جریان خطا بررسی می شوند. جهت مطالعه ی پایداری گذرا از یک سیستم تک ماشینه متصل به شین بی نهایت استفاده شدهو اثر هر یک از مد های عملکردی در پایداری گذرا بر اساس روش معیار سطوح برابر مورد مطالعه قرار گرفته است. همچنینهنگامی که کنترلر به سیستم قدرت اعمال می شود، از طریق آنالیز منحنی هایجریان-زمان رله های اضافه جریان، بالاترین مقدار جریان پیک و کمترین مقدار زمان تماس جهت هماهنگی حفاظتی با رله های اضافه جریان به دست می آیند. مطابق با سه مد عملکردی مختلف به ترتیب سه فرمول اصلاح شده جهت هماهنگی حفاظتی با رله ی دیستانس تعیین شده است.ویژگی منحصر به فرد این نوع کنترلر جبران سازی خط و بهبود پروفیل ولتاژ در شرایط بی باری و بار کامل می باشد. برای این منظور ماتریس امپدانس خط را با حضور جبران ساز در ابتدای خط به دست آورده و با تنظیم امپدانس این کنترلر، جبران سازی امپدانس خط بدون استفاده از المان های ذخیره کننده ی انرژی انجام می شود. نتایج شبیه سازی عملکرد مناسب این کنترلر را در حالت نرمال، حالت خطا و حالت جبران سازی خط تأیید می کنند.

در این پایان نامه پس از بررسی مسائل گوناگون کیفیت توان تمرکز را بر روی کمبود ولتاژ قرار می دهیم. دلایل متعددی برای بررسی کمبود ولتاژ وجود دارد که از مهم ترین دلایل می توان به وجود بارهای حساس در برخی از مشترکین اعم از مسکونی، تجاری و صنعتی اشاره نمود. ادوات توان مشتری و در راس آن ها بازیاب دینامیکی ولتاژ(dvr) موثرترین راه حل برای جبران سازی کمبود ولتاژ و بازیابی ولتاژ بار در شبکه های توزیع است. dvr یکی از تجهیزات مدرن مورد استفاده در سیستم های توزیع برای محافظت از مصرف کنندگان در برابر تغییرات ناگهانی در دامنه ولتاژ است. برای کنترل اضطراری در سیستم های توزیع از بحث پیشنهادی استراتژی کنترل dvr چند منظوره استفاده شده است. همچنین، سیستم حلقه بسته ای برای بهبود میرایی پاسخ dvr ارائه گردید. مزیت این روش بر روش حلقه باز، میرایی بیشتر و در نتیجه پاسخ دینامیکی بهتر می باشد. برای بهبود بیشتر پاسخ گذرا و حذف خطای حالت ماندگار، کنترل کننده های posicast و p+resonant معرفی و مورد استفاده قرار می گیرند. الگوریتم پیشنهاد شده برای برخی اختلالات ناشی از ولتاژ بار، راه اندازی موتور القایی بزرگ، خطای اتصال کوتاه و ورود و خروج بار بزرگ مورد تحلیل قرار گرفته است. نتایج شبیه سازی نشان می دهد dvr برای کنترل شرایط اضطراری سیستم های توزیع قابلیت خوبی دارد. همچنین، شبیه سازی ها در نرم افزار pscad/emtdc انجام می گیرد.

ژنراتور های تولید پراکنده، مشابه سایر ژنراتورها نیاز به حفاظت الکتریکی در برابر شرایط اتصال کوتاه و غیرعادی سیستم دارند. افزودن ژنراتور های تولید پراکنده به سیستم توزیع توان الکتریکی، می تواند باعث افزایش قابلیت اطمینان، کیفیت توان و کاهش تلفات شبکه گردد. از چالش های مربوط به ژنراتور های تولید پراکنده، حفاظت در مقابل جزیره های غیربرنامه ریزی شده، یک مساله با اهمیت می باشد. ضروری است که حالت جزیره-ای فوراً تشخیص داده شده و ژنراتور های تولید پراکنده از شبکه توزیع جدا و یا کنترل گردد. طبق استانداردهای شبکه توزیع، حالت جزیره ای باید در زمانی کمتر از ? ثانیه تشخیص داده شود. در این پایان نامه یک روش جدید تشخیص جزیره ای اکتیو برای ژنراتور های تولید پراکنده از نوع ژنراتور سنکرون ارائه شده است. این روش مبتنی بر اندازه گیری امپدانس توالی منفی می باشد که یک بهبود در روش های اندازه گیری امپدانس برای تشخیص حالت جزیره ای به علت ناحیه غیر قابل تشخیص کوچک و به طور مشخص پنجره آستانه بزرگ می-باشد. برای ارائه هر چه بهتر روش پیشنهادی، سیستم مورد نظر در حالت ماندگار با آزمایش های مختلفی همچون خازن گذاری، رخداد اتصال کوتاه و راه اندازی موتور القایی مورد بررسی قرار گرفته است. هدف اصلی این پژوهش بدست آوردن بازه نهایی امپدانس آستانه اولیه(توالی منفی) برای تشخیص حالت جزیره ای می باشد. در ادامه کارآیی بالای این روش توسط نرم افزار digsilent شبیه سازی و نشان داده شده است.

امروزه تجدیدساختار در صنعت برق باعث به وجود آمدن مسائل جدیدی شده است که در مطالعات طراحی و بهره برداری سیستم تاثیر دارد و به واسطه مطرح شدن مسئله قیمت، تا حد زیادی عدم قطعیت های موجود را افزایش داده است. از طرفی با توجه به عدم قطعیت های موجود در میزان بار، تولید و شرایط شبکه، بدیهی است که اجرای پخش بار به صورت احتمالی می تواند مفیدتر باشد. به عبارت دیگر، یکی از راه های مقابله با این عدم قطعیت ها، استفاده از رویکرد احتمالی و توجه به مشخصات آماری در تحلیل سیستم قدرت می باشد و در واقع، بررسی واقعی تری از عملکرد سیستم بدست خواهد آمد. با توجه به این مطالب، شبیه سازی موردنظر بر سه سیستم با تعداد متغیرهای کم، نسبتا زیاد و زیاد پیاده سازی شده و اثر افزایش تعداد متغیرها و میزان انحراف استانداردشان با توجه به دو روش pem و مونت کارلو بررسی می گردد. شبیه سازی بر روی سه سیستم 6 شین، 57 شین و 118 شین، با درنظر گرفتن شاخص های تعداد متغیر ورودی و همچنین میزان انحراف استاندارد آنها پیاده سازی شده است. نتایج ارائه شده نشان می دهد که با مرجع درنظر گرفتن روش مونت کارلو، با محدود بودن تعداد متغیرهای شبکه ورودی و انحراف معیارشان، استفاده از روش های تقریبی می تواند کارآمد باشد. با افزایش تعداد متغیرها، هنگامی که تعداد آنها خیلی زیاد نباشد می توان از روش های 2pem و 2pem+1 به خوبی استفاده کرده و نتیجه مطلوب را دریافت کرد و هنگامی که تعداد متغیرها و انحراف استاندارد زیاد باشد، عملکرد روش های تقریبی به خوبی قبل نبوده و کارایی آنها تقلیل می یابد.

این پایان نامه به بررسی موضوعات کنترلی در سیستم های خورشیدی و در رأس آن ها ردیابی نقطه بیشینه توان می پردازد. سیستم های خورشیدی دارای طبیعتی غیرخطی می باشند و همچنین احداث و استفاده از آن ها برای استخراج انرژی الکتریکی از نور خورشید، هزینه بر است. به همین دلیل این سیستم ها نیازمند فرایندی کنترلی برای استخراج بیش ترین مقدار توان از هر آرایه خورشیدی می باشند. روش های زیادی برای این منظور ارائه شده است. این پایان نامه یک روش جدید مقاومت افزایشی از نوع اندازه گام متغیر برای ردیابی نقطه بیشینه توان را ارائه کرده است. روش مذکور در دو حالت جریان کنترل و کنترل مستقیم بررسی شده است. نتایج شبیه سازی برای شرایط جوی با تغییرات سریع، نشان می دهد که روش فوق مقدار بیشینه توان را از آرایه خورشیدی استخراج کرده و همچنین عملکرد دینامیکی و حالت ماندگار سیستم را نیز بهبود می بخشد. شبیه سازی در نرم افزار matlab-simulink انجام شده است.

در این پایان نامه هدف کنترل سرعت موتور القایی شش فازه با روش جهت دهی میدان (foc ) می-باشد در حالی که گشتاور بار ثابت فرض نشده و می تواند تغییر کند. با توجه به مزایای متعدد حذف سنسور سرعت، کنترل دور موتور بدون استفاده از حسگر مکانیکی سرعت (sensorless) انجام می-شود .از جمله مزایای کنترل بدون سنسور می توان به کاهش هزینه، قابلیت اطمینان بالاتر با توجه به خطای احتمالی سنسور سرعت و همچنین عدم خطاپذیری در برابر نویزها اشاره کرد. با توجه به عدم وجود سنسور نیاز به یک رویتگر جهت تخمین سرعت می باشد که این رویتگر دارای معادلات نسبتا ساده بوده به طوریکه پیاده سازی سخت افزاری این الگوریتم را جهت تخمین سرعت و همچنین گشتاور بار متغیر ساده می کند. این پایان نامه با توجه به اهمیت تخمین گشتاور بار و همچنین مزایای متعدد استفاده از موتورهای شش فاز همچون ریپل کمتر گشتاور بار، قابلیت اطمینان بالاتر تحت شرایط خطاهای اتصال کوتاه و کاهش هارمونیک های جریان، در کاربردهای صنعتی تنظیم شده است. از جمله مزایای تخمین گشتاور بار می توان به تشخیص خطا در شفت و بازوی انتقال گشتاور، شناسایی بارهای غیر عادی بر روی موتور، شناسایی رفتار بار در مورد بارهای نامشخص که به طور مستقیم نمی-توان این بارها را اندازه گیری کرد و ... اشاره کرد. در این پایان نامه از یک روش جدید و یک تخمینگر مرتبه دو جهت تخمین گشتاور بار بهره گیری شده و از روش کنترل دور foc که در حال حاضر متداولترین روش مورد استفاده در کنترل دور موتورهای القایی می باشد، استفاده شده است.

تولید برق آبی یکی از روش های تولید انرژی تجدید پذیر پاک است که در صنعت برق مورد توجه زیادی قرار گرفته است . انرژی برق آبی برجسته ترین انرژی تجدید پذیر است به طوری که 86 درصد از تولیدات برق از انرژی های تجدید پذیر را شامل می شود. برنامه ریزی به مدار آوردن این واحدها کمی متفاوت با واحدهای بخار است. از طرفی، مدیریت بارهای قابل قطع یکی از پارامترهای مهم در بازار رقابتی است ، و استفاده از آن موجب بهبود امنیت سیستم و کاهش پیک بار و مدیریت بهینه ذخیره چرخان می گردد . هدف این رساله " برنامه ریزی کوتاه مدت واحدهای نیروگاهی آبی و حرارتی با در نظر گرفتن قیود امنیتی شبکه (از جمله قابلیت اطمینان) و قیود مربوط به منابع آب و نیروگاه آبی در حضور بارهای قابل قطع"است . در این رساله برای آنکه سیستم قدرت به طور واقعی و کارا مورد تجزیه و تحلیل قرار گیرد، قیود ac سیستم لحاظ می گردد و تأثیر آن به خصوص در برنامه ریزی واحدهای آبی بررسی می گردد. همچنین به دلیل پیچیده بودن مسئله برنامه ریزی، از روش تجزیه بندرز، مسئله به تکه های کوچک تر تقسیم می شود و سپس برای هر تکه جوابی به دست می آید که با استفاده از این روش و برش های بندرز جواب ها در تکرارهای متوالی به هم همگرا می شوند و در نهایت جواب نهایی به دست می آید.

سیستم های توزیع سنتی به طور معمول شعاعی هستند که از طریق یک منبع، فیدرهای پایین دستی تغذیه می شوند. سیستم های حفاظتی در گذشته نیز بر مبنای شعاعی بودن شبکه توزیع طراحی می شد. در سال های اخیر به استفاده از نیروگاه های تولید پراکنده توجه زیادی شده است. چنانچه این نیروگاه ها به شبکه سراسری متصل شوند بر عملکرد سیستم حفاظت شبکه توزیع اثر خواهند گذاشت و هماهنگی موجود بین ادوات حفاظتی دیگر عمل نخواهد کرد. لذا بررسی نحوه تاثیر پذیری سیستم حفاظت این شبکه ها ناشی از حضور منابع تولید پراکنده و به روز رسانی سیستم های حفاظتی با در نظر گرفتن این گونه منابع امری ضروری است. در این پایان نامه ابتدا به بررسی تاثیر حضور منابع تولید پراکنده بر هماهنگی ادوات حفاظتی و به ویژه فیوز-بازبست پرداخته شده و سپس یک روش جدید برای مطالعه تاثیر حضور منابع تولید پراکنده بر هماهنگی فیوز بازبست ارائه می شود. این روش بر اساس انجام فرایند ارزیابی حفاظتی شبکه در حالت های مختلف و دسته بندی وضعیت هماهنگی حفاظتی به دو دسته حفظ هماهنگی و از دست رفتن هماهنگی است. با توجه به نتایج حاصل از این فرایند اپراتور شبکه قادر خواهد بود تصمیم مناسب اتخاذ نماید. سپس دو راه حل تکمیلی برای کاهش تعداد حالت هایی که عدم هماهنگی رخ می دهد توصیه می شود. اولین راه، اتصال dg به بهترین شین از نظر تعداد حالت هایی که هماهنگی حفظ می شود بوده و دومین راه، تغییر تنظیمات بازبست می باشد. روش ارائه شده با استفاده از نرم افزار digsilent و نیز matlab بر روی یکی از شبکه های واقعی توزیع برق ایران پیاده سازی شده است. نتایج نشان می دهند که روش جدید باعث کاهش قابل توجه در تعداد حالت های عدم هماهنگی شده و از قطع بی جهت منابع تولید پراکنده در لحظه وقوع اتصال کوتاه جلوگیری می کند.

یکی از عملکردهای ناخواسته ی حفاظت دیفرانسیل ترانسفورماتور در طی برق دار کردن ترانسفورماتور قدرت باردار رخ می دهد که به آن پدیده فوق اشباع می گویند. در این رساله، پدیده فوق اشباع در طول برق دار کردن ترانسفورماتورهای قدرت تک فاز و سه فاز باردار بررسی شده و تاثیر آن بر عملکرد ناخواسته حفاظت دیفرانسیل مطالعه می شود. در ترانسفورماتور تک فاز، برای مطالعه پدیده فوق اشباع مدل کامل تری نسبت به مدل های ارائه شده پیشین بیان می گردد. علاوه بر این، روش جدیدی براساس مدار معادل تونن برای تشریح این پدیده بیان خواهد شد که از مزیت های آن می توان به سرعت پاسخ محاسبات بالا و معادلات حاصله بسیار ساده اشاره کرد. در تمامی مطالعات قبلی پدیده فوق اشباع، ترانسفورماتور به صورت تک فاز در نظر گرفته شده است. در این رساله پدیده فوق اشباع در ترانسفورماتور قدرت تک فاز بدون بار با امپدانس یا بار اضافی از سمت منبع و ترانسفورماتور قدرت سه فاز باردار برای اولین بار مدل سازی می شود. علاوه بر پدیده فوق اشباع، پدیده های گذرای دیگر ترانسفورماتور قدرت شامل خطاهای داخلی، خطاهای خارجی و جریان های هجوم مغناطیس شوندگی می باشند. برای عملکرد صحیح حفاظت دیفرانسیل، خطاهای داخلی ترانسفورماتور قدرت باید از پدیده فوق اشباع، خطاهای خارجی و جریان هجومی متمایز شوند. رله های دیفرانسیل فقط در شرایط خطاهای داخلی باید عملکرد داشته باشند. در این رساله، الگوریتم های پیشنهادی جدیدی برای حفاظت دیفرانسیل با در نظر گرفتن پدیده فوق اشباع با استفاده از آنالیز هارمونیکی مولفه جریان دیفرانسیل، تبدیل موجک گسسته و تبدیل کلارک ارائه می شوند که الگوریتم پیشنهادی به کمک تبدیل موجک گسسته و تبدیل کلارک بهترین عملکرد را داشته و دقت عملکرد آن حدود 99 درصد می باشد. نتایج این تحقیق باعث جلوگیری از عملکرد ناخواسته حفاظت دیفرانسیل می شود تا برق دار کردن نامطلوب رخ ندهد. واضح است که تشریح پدیده فوق اشباع اولین گام به سوی بهبود ایده ها و معیارهای جدید برای حفاظت با قابلیت اعتماد بیشتر ترانسفورماتور قدرت است که می توان چنین حالت هایی غیرمعمول که در حال حاضردر تجهیزات و رله به کار برده می شوند را بهتر کنترل کرد.

توسعه ی ماشین های الکتریکی با راندمان بالا، هزینه انرژی واحد های صنعتی و مسکونی را به طور قابل ملاحظه ای کاهش می دهد. استفاده از موتورهای القایی شش فازه در فرایندهای صنعتی به دلیل افزایش قابلیت اطمینان سیستم از اهمیت ویژه ای برخوردار است. هدف از این پایان نامه طراحی بهینه ی یک موتور القایی شش فاز می باشد. برای این منظور سه موتور با توان های 85 ، 170 و260 وات برای طراحی اولیه انتخاب شده اند. حوزه ی مجاز پارامترهای موتورها باتوجه به پیشنهادات ارائه شده توسط استانداردهای موجود تعیین شده و باتوجه به توان، ولتاژ و کمیت های مورد نیاز موتورها و براساس روابط تحلیلی موجود، متغیرهای اولیه ی طراحی ها استخراج شده اند. بااستفاده از روش های بهینه سازی مانند hooke-jeeves ، nelder mead والگوریتم ژنتیک، متغیرهای بدست آمده بهینه شده و به عنوان اطلاعات نهایی ساخت موتورها به کار رفته است. لازم به ذکر است، پس از استخراج پارامترهای طراحی بهینه، از آن جا که ابعاد حاصل از طراحی بهینه ی الگوریتم ژنتیک به ابعاد ورقه های استاندارد به کار رفته در موتورهای صنعتی نزدیکتر می باشد، ساخت موتورهای القایی شش فازه براساس اطلاعات حاصل از این طراحی بهینه انجام شده است. با انجام آزمایش های عملی برروی موتورهای ساخته شده، پارامترهای کیفیت موتورها مانند: بازده، توان تلفاتی و ضریب توان، بدست آمده وطراحی موتورها مورد ارزیابی قرار گرفته است. بررسی های آزمایشگاهی صحت طراحی های انجام شده را به اثبات رسانده است.

وضعیت جزیره ای زمانی رخ می دهد که یک سیستم توزیع از شبکه سراسری جدا شود و از طریق تولیدات پراکنده متصل به سیستم توزیع، انرژی لازم را دریافت کند؛ در این شرایط، شرکت های برق منطقه ای، کنترلی بر جزیره در جهت کنترل ولتاژ و فرکانس و در نهایت کنترل بار سیستم توزیع نخواهند داشت که چنین حالتی به عنوان حالت جزیره ای غیرعمدی شناخته می شود و وقوع این وضعیت، پرسنل و تجهیزات سیستم را با خطرات جدی مواجه می سازد. در این راستا، حفاظت ضدجزیره ای از مهمترین ملزومات فنی ژنراتورهای پراکنده به حساب می آید. روش های حفاظت ضدجزیره ای می بایست در شرایط واقعی شبکه، عملکرد مناسب و قابل قبولی را ارائه دهند که متاسفانه بیشتر این روش ها در شرایط عملکردی سیستم با شکست روبه رو می شوند. از این رو، تعیین کمّی میزان تناسب این روش ها موضوع مهمی است که در این پایان نامه، این شرایط مورد مطالعه قرار گرفته است. در این راستا عملکرد رله های افزایش/کاهش فرکانسی و نرخ تغییر فرکانسی مورد تحلیل واقع شده است؛ نتایج مطالعات تحلیلی با نتایج حاصل از شبیه سازی های دینامیکی مقایسه شده است؛ ناحیه عدم تشخیص در حفاظت ضدجزیره ای ژنراتورهای پراکنده سنکرون معرفی شده است؛ تاثیر تنظیمات مختلف رله های مبتنی بر فرکانس بر منحنی عملکردی این رله ها بوسیله شبیه سازی دینامیکی سیستم، مورد مطالعه قرار گرفته است؛ شاخص عدم تشخیص در جهت ارزیابی تاثیرگذاری رله های ضدجزیره ای مبتنی بر فرکانس در حفاظت ژنراتورهای پراکنده سنکرون تجزیه و تحلیل شده است و تاثیر عوامل مختلف سیستمی از جمله میزان توان خروجی تولیدی، زمان تشخیص مورد نیاز رله، تنطیمات تاخیری رله و ظرفیت نامی ژنراتورهای تولید پراکنده سنکرون بر شاخص عدم تشخیص بررسی شده اند تا بتوان بر این اساس، روشی آسان و سریع در اختیار شرکت های برق منطقه ای و مهندسین حفاظت قرار داد.

یکی از رایج ترین خطاهای سیستم تحریک ژنراتور سنکرون، خطای زمین می باشد. اولین خطای زمین به این دلیل که هیچ عملکرد بدی در ژنراتور ایجاد نمی کند، با روش های معمول قابل تشخیص نیست. در این پایان-نامه دو روش برای تشخیص خطاهای زمین در سیستم تحریک استاتیک مبتنی بر تبدیل سریع فوریه مورد بررسی قرار گرفته است. روش اول فقط در صورت عدم وجود خطای دیگری در سیستم تحریک، می تواند نشان دهد که خطای زمین در سمت ac سیستم تحریک و یا در سمت dc آن رخ داده است. در روش دوم که روش پیشنهادی این پایان نامه می باشد، حتی با وجود خطای مدار باز یا اتصال کوتاه در دیودهای یکسوساز، خطای زمین رخ داده در سمت dc و یا سمت ac قابل تشخیص می باشد. علاوه بر روش های ذکر شده، دو روش برای تعیین محل خطای زمین در سیم پیچ روتور در ژنراتور های سنکرون مورد بررسی قرار گرفته اند. در روش اول با اندازه گیری مولفه های dc و ac ولتاژ تحریک و مولفه های dc و ac ولتاژ امپدانس بین زمین و نقطه خنثی ترانسفورماتور تحریک، محل وقوع خطای زمین، تنها در سیم پیچ روتور با سیستم تحریک استاتیک، قابل تخمین می باشد. روش دوم که روش پیشنهادی این پایان نامه می باشد، برای انواع سیستم تحریک مناسب می باشد. در این روش جدید با اندازه گیری ولتاژ و جریان های ورودی و خروجی سیم پیچ روتور، خطای زمین تعیین محل می شود. این روش دارای یک الگوریتم ساده تر و دقیقتر نسبت به روش قبل می باشد. صحت روش های این پایان-نامه از طریق شبیه سازی و تست های آزمایشگاهی مورد بررسی قرار گرفته است. همچنین یک دستگاه تعیین محل خطای زمین در سیم پیچ روتور ژنراتورهای سنکرون بر اساس روش پیشنهادی پایان نامه ساخته شده است.

در سال‏های اخیر مساله کیفیت توان بویژه از سوی صنایع با تکنولوژی مدرن و دارای تجهیزات حساس و پیچیده بسیار مورد توجه قرار گرفته است. نتایج تحقیقات نشان می‏دهد که 85% مشکلات کیفیت توان در واحدهای صنعتی در ارتباط با فرورفتگی ولتاژ می‏باشد. یکی از روش‏های موثر و مقرون به صرفه برای حفاظت در برابر فرورفتگی ولتاژ، جبرانسازی سری فرورفتگی ولتاژ می‏باشد. هنگامی که فرورفتگی ولتاژ اتفاق می‏افتد، ترانسفورماتورهایی که اغلب برای جداسازی الکتریکی بارهای حساس بکار می‏روند، دچار تغییر شکل موج ولتاژ می‏شوند و یک مولفه dc در شار پیوندی آنها بوجود می‏آید. زمانی که جبرانساز، ولتاژ بار را به حالت عادی برمی‏گرداند، ممکن است شار پیوندی ترانسفورماتور به سطح اشباع مغناطیسی رانده شود و جریان هجومی شدیدی ایجاد گردد. دراین حالت حفاظت اضافه جریان جبرانساز به آسانی می‏تواند، این اضافه جریان را تشخیص داده و منجر به قطع جبرانساز شود. در نتیجه جبرانسازی با شکست مواجه می‏گردد. روش‏های مختلفی جهت کاهش جریان هجومی ترانسفورماتورها وجود دارد. اغلب تکنیک‏های کاهش جریان هجومی ترانسفورماتور می‏توانند، به آسانی شکل موج ولتاژ خروجی جبرانساز فرورفتگی ولتاژ را تغییر دهند. لذا این روش‏ها برای همراه شدن با جبرانسازهای فرورفتگی ولتاژ، مناسب نیستند. در این پژوهش مساله جریان هجومی در ترانسفورماتورهای بار تحت عملکرد بازیاب دینامیکی ولتاژ بررسی می‏شود و یک روش کاهش جریان هجومی مبتنی بر کنترل شار پیوندی ترانسفورماتور بار در دستگاه مرجع سنکرون پیشنهاد می‏گردد. تخمین‏گر شار ترانسفورماتور در تکنیک کاهش جریان هجومی که شامل کنترل‏های پیش خور و پس خور می‏باشد، بکار می‏رود. انحراف شار ترانسفورماتور توسط یک کنترل کننده تناسبی-انتگرالی تنظیم می‏شود. جهت بهبود پاسخ دینامیکی جبرانساز شار پیوندی، کنترل پیش خور شار برای جبرانسازی مولفه dc شار ترانسفورماتور طراحی شده است. روش پیشنهادی می‏تواند با جبرانساز فرورفتگی ولتاژ همراه شده و جریان هجومی ترانسفورماتور بار را با موفقیت کاهش دهد.

سیستم¬های توزیع سنتی به طور معمول شعاعی هستند که از طریق یک منبع، فیدرهای پایین دست تغذیه می¬شوند. سیستم حفاظتی نیز در گذشته بر مبنای شعاعی بودن شبکه توزیع طراحی می¬شد. در سال¬های اخیر استفاده از نیروگاه¬های تولید پراکنده استفاده روزافزونی یافته است. چنان چه این نیروگاه¬ها به شبکه سراسری متصل گردند بر عملکرد سیتم حفاظت شبکه توزیع تاثیر منفی خواهند داشت. سیستم¬های حفاظت شبکه¬های توزیع بسیار ساده بوده و معمولا به وسیله فیوز، بازبست (ریکلوزر) و رله¬های اضافه جریان پیاده¬سازی می¬شوند. در روش¬های متداول حفاظت، هنگامی ¬که خطا در شبکه رخ می¬دهد، تولیدات پراکنده از شبکه جدا می¬شوند. بدین ترتیب حتی برای خطاهای گذرا تولیدات پراکنده باید از شبکه جدا گردند. با تغییر استانداردهای شبکه توزیع در راستای بهبود کیفیت توان و ولتاژ ارائه شده دیگر جداسازی منبع تولید پراکنده در هنگام خطا از شبکه میسر امکان پذیر نمی¬باشد. این منابع در هنگام خطا کماکان به شبکه متصل بوده ولی جریان تولیدی این منابع در هنگام خطا کنترل گردد. در روش¬های کنترل متداول در این راستا جریان خروجی منابع تولیدات پراکنده در خلال وقوع خطا حداکثر به دو برابر جریان نامی محدود می¬شود. در این پایان نامه روشی جهت تشخیص خطا و محدود کردن جریان خطا با توجه به شدت خطا دیده شده توسط هر کدام از منابع تولید پراکنده ارائه می¬شود. این روش براساس اندازه¬گیری ولتاژ ترمینال¬های هر کدام از نیروگاه¬های تولید پراکنده جریان تولیدی هر واحد را مشخص می¬سازد. در انتها نیز الگوریتم ارائه شده بر روی یکی از شبکه¬های توزیع رایج و معتبر اجرا و پیاده¬سازی شده و نتایج حاصله ارائه گردیده است.

تولید پراکنده به عنوان یک منبع توان، که به طور مستقیم به شبکه ی توزیع متصل شده است، تعریف می شود. امروزه نصب تولیدات پراکنده در سیستم قدرت به دلیل مزیت هایبسیار آن افزایشیافته است ولی بااین حال اتصال آنها تغییراتی را به سیستم توزیع تحمیل می کند و می تواند باعث ایجادیک ناپایداری در سیستم قدرت شده و حتی منجر به خاموشی درسیستم قدرت گردند. درحال حاضر بیشتر سیستم هایتولید پراکنده، ژنراتورهای سنکـــرون می باشند و بیشترین تولیدات پراکنده ای که درکشور ما نصب شده اند زنراتور سنکرون هستند. بنابراین این تحقیق بیشتر رویاین نوع مولدها متمرکز شده است و انواع دیگر از قبیل منابع تجدیدپذیر در نظر گرفته نشده اند. براییکمولد سنکرون، ماکزیمم زاویه روتور وجود دارد که کمتر از آن مولد می تواند در عملکرد پایدار باقی بماند و زمان پاکسازی خطا و اینرسی ژنراتور اثرات مهمی روی پایداریآن دارند. زمان پاکسازی خطا برای سیستم انتقال تقریبا 100میلی ثانیه می باشد اما این زمان برای شبکه توزیع ممکن است خیلی بیشتر شود. علاوه براین، ثابت اینرسیژنراتور سنکرون مقیاس کوچک معمولا کمتر از2 ثانیه می باشدکه در مقایسه با ثابت اینرسی ژنراتور سنکرون مقیاس بزرگ که 3 الی 5 ثانیه می باشد، کوچک استو از آنجاییــــــکه ناپایداری گذرا برای ژنراتورهای مقیاس بزرگ یک نگرانی بزرگ می باشد پس با در نظر گرفتــن نکاتی که پیشتــر ذکر شد از جمله ثابت اینــرسی پایین و عملکرد آهسته ی رله های حفاظتی شبکه ی توزیع، ناپایداری برای ژنراتورهایسنکرون مقیاس کوچک (sssg)متصل به شبکه ی توزیعیک نگرانی جدی تر و مهم تر می باشد. بنابراین مطالعـــات عمیق تری باید برای پیدا کردن رفتار دینامیکی این ژنراتورها در مقابل خطای سیستم انجـــام شود. از دست رفتن شرایط سنکرونیزم برای عملکرد ژنراتور یک نگرانی خیلی جدی برای ترکیب مکانیکی و الکتریکیژنراتور سنکرون مقیاس کوچک و محرک اولیه می باشدو این شرایط می تواند آسیب های جدی را نتیجهدهد. شرایطخروج از سنکرونیزم نیز باعث گشتاور معکوس می شود که در بسیاری از بخش های ژنراتور و محرک اولیه سیستم ایجاد می شود و فشارهای مکانیکی بالایی که بزرگی آنها چندین برابر گشتاور نامی سیستم می باشد، تحمیل می کنند. این گشتاور اضافی ممکن است باعث آسیب به محور ژنراتور یا محرک اولیه شود یا به طور واقعی سبب از دست رفتن سنکرونیزمگردد که یک خطر اساسی برای ژنراتور می باشد. بنابراین هنگامی که این نوع مولد به صورت موازی با شبکه ی برق عمل می کند بهبود طرح حفاظتی سیستم توزیع معمول و استفاده از رله گذاری و تنظیم درست آن ضروری ترین نیاز برای جلوگیری از ناپایداری ژنراتور میباشد. این تحقیق،یک روش جدید برایتشخیص شرایط خارج از همگامی برایژنراتور سنکرون مقیاس کوچک ارائه می دهد و روش مطرح شده بر پایهی تئوری معیار سطوح برابر می باشد و توان اکتیوژنراتور را برای تشخیص میان شرایط پایدار و خارج از همگامی به کارمی برد. این طرح می تواند از عملکرد ناپایدار ژنراتور خودداری کند و دسترسی واحدهای تولیدپراکنده از نوع ژنراتور سنکرون را افزایش دهد. به عبارت دیگریک رله ی جدید برای حل مسائل ذکر شده ی قبلی پیشنهادمی شود.

اخیراً نگرانی در مورد وقوع حالت جزیره در سیستم های فتوولتائیک متصل به شبکه افزایش یافته است. روش های تشخیص جزیره در سه گروه روش های مخابراتی، پسیو و اکتیو دسته بندی می شود. روش های مخابراتی توانایی بالایی در تشخیص جزیره دارند اما از لحاظ اقتصادی به صرفه نیستند. روش های پسیو به راحتی پیاده سازی می شوند و هیچ تأثیری روی کیفیت توان سیستم ندارند ولی دارای ناحیه غیرقابل تشخیص بزرگی هستند. روش های اکتیو به راحتی پیاده سازی می شوند و نسبت به روش های پسیو دارای ناحیه غیرقابل تشخیص کوچک تری هستند. با این وجود این روش ها روی کیفیت توان سیستم فتوولتائیک تأثیر منفی دارند. از میان روش های اکتیو، روش انحراف فرکانس فعال به دلیل توانایی بالا در تشخیص جزیره و ناحیه غیرقابل تشخیص کوچک مورد توجه زیادی قرار گرفته است. در سال های اخیر کارهای زیادی برای بهبود این روش انجام شده است. با این وجود هنوز در مواردی این روش ها در تشخیص جزیره ناموفق هستند. همچنین این روش ها هنوز تأثیر زیادی روی کیفیت توان دارند. در این پایان نامه دو روش انحراف فرکانس فعال بهبود یافته مبتنی بر فیدبک مثبت ارائه شده است. این دو روش نسبت به روش های قبل ناحیه غیرقابل تشخیص بسیار کوچک تری دارند و تأثیر کمتری روی کیفیت توان سیستم می گذارند. کارایی روش های پیشنهادی به صورت تحلیلی اثبات شده است. همچنین با استفاده از نرم افزار matlab/simulink یک سیستم فتوولتائیک تک فاز متصل به شبکه شبیه سازی و کارایی روش های پیشنهادی تائید شده است.

ژنراتورهای سنکرون به دلیل برعهده داشتن تولید توان، مهم ترین بخش سیستم قدرت به حساب می آیند و حفاظت از آن ها جهت حفظ تولید توان، پایداری سیستم و کاهش خسارت به تجهیزات به واسطه ی رخ دادن هرگونه خطا، امری لازم و ضروری می باشد. خطای از دست رفتن تحریک یکی از خطاهای بسیار مضر برای ژنراتور به حساب می آید. تاکنون روش های مختلفی برای تشخیص این خطا ارائه شده است اما با تمام پیشرفت-ها، این حفاظت ها کند بوده و احتمال عملکرد نادرست را دارا می باشند. در این پایان نامه دو روش جدید جهت تشخیص خطای از دست رفتن تحریک و حفاظت ژنراتور در برابر این خطا ارائه می شود. روش اول یک حفاظت از دست رفتن تحریک براساس منطق فازی را ارائه می کند. این روش برمبنای امپدانس ظاهری و ولتاژ ترمینال ژنراتور می باشد. در الگوریتم فازی، این ورودی ها با توجه به توابع عضویت و قوانین فازی نوشته شده آنالیز می-شوند. در انتها این الگوریتم جهت حفاظت از ژنراتور سنکرون در برابر از دست رفتن تحریک، یک تصمیم بین قطع، هشدار و عدم عملکرد می گیرد. روش دوم یک حفاظت جدید براساس ولتاژ و زاویه ی جریان ترمینال ژنراتور را بیان می کند. در این روش با زیر نظر قرار دادن پارامترهای مذکور و تعریف حدود آستانه، خطای از دست رفتن تحریک و وقوع اغتشاش در شبکه، تشخیص داده می شود. به هنگام وقوع اغتشاش در شبکه جهت جلوگیری از عملکرد نادرست رله ی پیشنهادی، رله قفل می گردد. حفاظت از دست رفتن تحریک براساس منطق فازی در این بازه زمانی به عنوان حفاظت پشتیبان شروع به کار می کند تا در صورت بروز از دست رفتن تحریک احتمالی در حین اغتشاش، آن را تشخیص داده و فرمان قطع ارسال نماید. هر دو روش در خطاها شبیه سازی شدند و توانستند عملکرد کاملاً صحیحی در تشخیص از دست رفتن تحریک و عدم عملکرد در نوسانات گذرای توان از خود نشان دهند. روش دوم توانست در سرعتی بسیار بالا نسبت به حفاظت های موجود، خطا را تشخیص دهد. در این پایان نامه برای شبیه سازی از نرم افزارهای digsilent® power factory و matlab استفاده شده است.

شناسایی به موقع عیوب ترانسفورماتور می تواند شبکه و تجهیزات را از خطرهای احتمالی نجات دهد. بررسی ها نشان می دهد که بخش عمد? عیوب ترانسفورماتور مربوط به عیوب سیم پیچ هاست. نیروهای مغناطیسی که یک ترانسفورماتور در طول خطاها، سوئیچینگ های گذرا و دیگر رخ دادهای سیستم تجربه می کند، باعث وارد شدن نیروهای مکانیکی بر روی سیم پیچ ها می گردد که اگر از حد توان و استقامت ترانسفورماتور تجاوز کند، نتیجه اش تغییر شکلِ سیم پیچ ترانسفورماتور خواهد بود. تابه حال روش های مختلفی برای شناسایی انواع عیوب مکانیکی ترانسفورماتور ارائه شده که عمدتاً به صورت غیر برخط خطا را شناسایی می کنند. در این پایان نامه روشی ارائه می گردد که در حین فعالیت ترانسفورماتور (به صورت برخط) شرایط مکانیکی سیم پیچ ها پایش می شود و در صورت رخ دادن خطای مکانیکی در سیم پیچ ترانسفورماتور قدرت، خطا قابل شناسایی است. روش ارائه شده از طریق ولتاژ و جریان ترانسفورماتور به تشکیل مکان هندسی می پردازد. مکان هندسی به دست آمده برای ترانسفورماتور، یک مکان هندسی منحصربه فرد است که برای ترانسفورماتور سالم به عنوان دیاگرام مرجع در نظر گرفته می شود. درصورتی که خطایی در سیم پیچ ترانسفورماتور رخ دهد این دیاگرام نسبت به حالت مرجع تغییر شکل می دهد. مقایسه میان مکان هندسیِ ترانسفورماتور سالم ( دیاگرام مرجع یا اثرانگشت) با دیاگرام ترانسفورماتور دارای خطای سیم پیچ و عدم تطابق میان آن ها، نمایانگر خطای مکانیکی در سیم پیچ خواهد بود. شبیه سازی در نرم افزار matlab صورت گرفته است. تحلیل دقیق تصاویر شبیه سازی از طریق کد پردازش دیجیتالی تصویر در نرم افزار matlab انجام شده است. نتایج شبیه سازی نشان داد که مکان هندسی مرجع در اثر خطاهای مختلفِ سیم پیچ به نوع خاصی تغییر می کند. تغییرات مکان هندسی متناسب و وابسته به نوع خطا وتغییر شکل سیم پیچ است، به گونه ای که استفاده از روش ارائه شده و تحلیل نتایج آن، در مورد خطاهای اتصال کوتاه حلقه ها، جابجایی محوری، غرشدگی و نشتی، خطای سیم پیچ به همراه نوع آن را مشخص نمود.

بازارهای برق عمده فروشی تجدید ساختار یافته، توسط اپراتورهای مستقل سیستم اداره می شوند. اپراتورهای مستقل سیستم، اغلب برای انتخاب پیشنهادهای بهره برداری و سطوح انرژی، مدل " کمینه سازی هزینه ها بر اساس پیشنهادهای تولید" را به کار می گیرند؛ سپس، برای محاسبه وجوه پرداختی مصرف کنندگان، از یک مکانیزم تنظیم، بر اساس قیمت تسویه بازار استفاده می نمایند. بنابرین، این مدل، هزینه های پرداختی را به طور غیر مستقیم کمینه می نماید. در این میان، برای انجام پخش بار تولید، مدل دیگری به نام "کمینه سازی هزینه های پرداختی" وجود دارد که وجوه پرداختی مصرف کنندگان را به طور مستقیم، کمینه می نماید. در پژوهش هایی که تاکنون در این زمینه انجام گرفته، منابع محدودی به بررسی تاثیر انرژی باد پرداخته اند. بدین منظور، در این پایان نامه، روشی برای بررسی این دو مدل با در نظر گرفتن اثرات انرژی باد، از نقطه نظر احتمالاتی، ارائه شده است. این روش بر اساس الگوریتم ژنتیک و شبیه سازی مونت کارلو طراحی شده و با شبیه سازی که به کمک نرم افزار متلب، روی یک سیستم نمونه انجام شده، مورد تائید قرار گرفته است. نتایج نشان می دهد، مدل "کمینه سازی هزینه های پرداختی" به میزان بیشتری موجب کاهش وجوه پرداختی مصرف کنندگان می شود و با وجود تولید بادی متغیر با نفوذ بالا، به لحاظ اقتصادی، مکانیزم کارامدتری برای مصرف کنندگان فراهم می آورد.

حفاظت دیفرانسیل مهمترین و پرکاربردترین نوع حفاظت برای ترانسفورماتور در سراسر دنیا می باشد. این حفاظت به دلیل شرایط عملکرد ویژه در ترانسفورماتورها، دارای اشکالات و معایب مخصوص به خود است. رله دیفرانسیل باید در مقابل مقادیر کوچک جریان دیفرانسیل که در حالت عادی و یا خطای خارجی عبور می کند، پایدار باشد. در حالی که هیچ خطایی رخ نداده است پدیده های مشخص دیگری می توانند باعث ایجاد جریان دیفرانسیل گردند. این جریان خطای دیفرانسیلی، عموماً باعث تریپ نابه جای رله می گردد. این پدیده ها، وابسته به مشخصه غیرخطی هسته ترانسفورماتور یا هسته ترانسفورماتور جریان و یا هر دو میباشند و از جمله مهمترین آنها می توان جریان مغناطیسکننده هجومی،جریان هجومی همراه و اشباع ترانسفورماتور جریان را نام برد. در این پایان نامه تاثیر جریان هجومی مغناطیسی،جریان هجومی همراه، اشباع گذرای ترانسفورماتور جریان و اشباع محلی ترانسفورماتور جریان بر عملکرد حفاظت دیفرانسیل در پستهایی با اتصال پل داخلی بررسی شده است. در ادامه با شناسایی اختلاف زمانی بین لحظه تغییر ناگهانی در طرف ستاره ترانسفورماتور و لحظه افزایش جریان دیفرانسیلی، روشی بر پایه اختلاف زمانی جهت بهبود عملکرد حفاظت دیفرانسیل مورد مطالعه قرار گرفته است. این روش با استفاده از نرم افزار متلب در شرایط مختلف و دو شبکه مورد آزمایش قرار گرفت و نتایج بدست آمده حاکی از درستی عملکرد آن می باشد.

خطوط انتقال موازی به طور گسترده در شبکه های قدرت، به منظور انتقال توان بالا و افزایش قابلیت اطمینان سیستم، مورد استفاده قرار می گیرند. با این حال، از نظر حفاظت، خطوط انتقال موازی نیازمند ملاحظات خاصی نسبت به خطوط انتقال تک مداره می باشند. هنگامی که از رله دیستانس متداول برای حافظت از خطوط موازی به عنوان مدار مستقل در نظر گرفته شود، تزویج متقابل بین دو مدار، بر امپدانس اندازه گیری توسط رله اثر می گذارد. این امر باعث کاهش برد و یا افزایش برد رله با توجه به ویژگی های شبکه خواهد شد. در این پایان نامه یک طرح حفاظتی برای تشخیص و دسته بندی خطاهای اتصال کوتاه در خطوط انتقال موازی بررسی می گردد. طرح حفاظتی بر اساس امواج سیار اولیه جریان ناشی از خطا، با استفاده از تبدیل موجک می باشد. در حالت خطاهای داخلی در هر یک از مدارهای موازی، امواج سیار شناسایی شده در فازهای متناظر مدارهای موازی، متفاوت می باشند، در حالی که در خطاهای خارجی، این امواج، تقریباً مشابه می باشند. از این ویژگی برای تمایز بین خطاهای داخلی و خارجی استفاده می شود. در این طرح یک الگوریتم دسته بندی کننده نوع خطا بررسی می گردد. همچنین، خطاهای بین مداری، که در آن فازهای هر دو خط در تشکیل خطا سهیم هستند را پوشش می دهد. برای تعیین ضریب انعکاس امواج سیار در هر لحظه از زمان، یک سیستم منطق فازی پیشنهاد می شود. نتایج شبیه سازی روی شبکه قدرت 14 باسه استاندارد ieee به کمک نرم افزار pscad/emtdc و matlab نشان می دهد که الگوریتم حفاظتی قادر به دسته بندی خطاهای داخلی و تشخیص فازهای تحت خطا به صورت سریع و مطمئن می-باشد

خطوط انتقال اغلب در معرض خطاهای الکتریکی قرار می گیرند. از آنجا که آن ها ارتباط دهنده های بسیار حیاتی می باشند، بهبود قابلیت اطمینان حفاظت خطوط انتقال ضروری است. رله گذاری دیستانس- چه از نوع فاز یا زمین- غالباً به عنوان حفاظت اصلی در خطوط انتقال به کار گرفته می شوند. عملکرد روش رله گذاری دیستانس زمین متداول، در برابر خطاهای زمین و همچنین یک خطای نوعی به نام خطای همزمان قطع فاز و زمین شدن هادی، به شدت تحت تأثیر نامطلوب قرار می گیرد. به دلیل مقدار مقاومت مسیر خطای قابل ملاحظه و اندازه و جهت شارش توان این تأثیر بارزتر جلوه می کند. این پایان نامه در نظر دارد به منظور جبران سازی مقاومت خطا در خطوط انتقال، یک روش جامع جدید برای رله دیستانس دیجیتالی زمین ارائه دهد. الگوریتم پیشنهادی تعیین تک ترمیناله محل خطا، تنها با حل یک معادله درجه دوم با ضرایب مختلط به تعیین فاصله میان دستگاه الکترونیکی هوشمند (ied) و محل خطای اتصال کوتاه می پردازد. به منظور این کار، طرح مورد نظر از حداقل مفروضات و داده های ورودی موردنیاز از باس محلی بهره می گیرد. آشکارساز خطای به کار گرفته شده برای واحد تشخیص خطا، بر اساس روش جمع انباشته می باشد که ساختار آن انطباقی با تغییرات جریان خط مربوطه است. این روش جبران سازی، از عملکردی رضایت بخش در مطالعات شبیه سازی گسترده انجام شده در شرایط کارکرد مختلف برخوردار می باشد. روش پیشنهادی که بر روی سیستم 14 شینه ieee پیاده سازی شده، در نرم افزارهای pscad/emtdc و matlab اجرا شده است و نتایج حاصل، عملکرد دقیق طرح ذکر شده را نشان می دهد.

تاکنون روش های متعددی در ارتباط با مکان یابی خطا در شبکه توزیع ارائه شده که استفاده مستقیم از این روش ها در شبکه توزیع با مشکلاتی همچون وجود انشعاب های متفاوت و غیریکنواختی فیدرها (خطوط کابلی،خطوط هوایی،سطح مقطع متفاوت) همراه است. این روش ها همچون تبدیل موجک و امپدانسی با مشکلاتی از قبیل نیاز به فرکانس نمونه برداری بالا و چند پاسخی همراه هستند. به علاوه مکان یابی خطا را به دو قسمت فاصله از فیدر اصلی و ناحیه خطا تقسیم می کنند. در پی این مشکلات روش های هوشمند مثل شبکه عصبی و الگوریتم ژنتیک به عنوان راه کار مورداستفاده قرارگرفته است.در این پایان نامه، مکان یابی دقیق خطا در شبکه توزیع نمونه با استفاده از شبکه عصبی انجام گرفته است. در این حالت به شبکه آموزش داده شده به عنوان جعبه سیاهی نگاه شده است، که بدون توجه به هیچ گونه رابطه ای برای سیگنال های ورودی مکان دقیق خطا را مشخص کند. الگوریتم مورد استفاده، ابتدا سیگنال ها را از حوزه زمان خارج کرده و سپس آن ها را پردازش می-کند. در گام بعد سیگنال های پردازش شده به کمک علم آمار برازش می گردند تا ویژگی های نهفته درون آن ها خارج شده و به صورت تفکیک شده به شبکه عصبی آموزش داده شوند. ازآنجا که ورودی های خطا جهت آموزش شبکه در فاصله کمی باهم قرارگرفته اند تفکیک آن ها کاری سخت است. لذا انتخاب تابع پردازش سیگنال و در پی آن پارامترهای آماری و ترکیب آن ها بسیار مهم است. در این پایان نامه دو معیار پیشنهادی جهت برازش پارامترهای آماری معرفی و بررسی گردیده اند. در پایان بعد از آموزش شبکه با ورودی های پردازش شده نوبت به آزمودن شبکه خواهد رسید. جهت آزمودن از سیگنال های خطای ضبط شده در مکان های دیگر شبکه که در نرم افزار ضبط شده اند و بر روی آن ها پردازش انجام شده، استفاده گردیده است. نتایج حاصله به خوبی دقت شبکه را برای خطاهای متفاوت با زوایا و مقاومت مختلف نشان داده اند. نکته حائز اهمیت این است که به تجربه ثابت گردیده برای خطای سه فاز به هم تبدیل هیلبرت عملکرد بهتر و برای خطای دو فاز به زمین تبدیل فوریه عملکرد بهتری را نشان داده اند.

نامتعادل بودن ولتاژ در محل مصرف بار در یک فیدر شعاعی حتی با توجه به متعادل بودن منبع و یا متعادل بودن بار مصرفی در آن باس مورد نظر، مشکلی است که از دیر باز دیدگاه و تحقیقات مهندسان برق را مورد توجه قرار داده است. در سیستم های شعاعی تمامی بارهای منشعب شده از یک فیدر از نظر الکتریکی به یکدیگر مرتبط می باشند وتاثیرات متقابل آن ها قابل چشم پوشی نمی باشد. همچنین تعیین سهم عوامل موثر در نامتعادلی ولتاژ هر باس، جهت کنترل نامتعادلی ولتاژ امری مهم و ضروری است. با توجه به این موضوع و گزارشات فنی iec 61000-3-13:2008 تاکنون روشی نظام مند جهت تعین سهم عوامل تاثیر گذار در نامتعادلی ولتاژ هر باس در سیستم شعاعی ارائه نشده است. لذا این پایان نامه قصد دارد که یک فیدر توزیع شعاعی که دارای -nباس می باشد را مورد تحلیل قرار دهد و فرمولاسیون جامع جهت تعیین سهم هریک از عوامل موثر اعم از بارهای موجود در سیستم، خطوط بین باس ها و منبع تأمین ولتاژ ارائه کند. با توجه به اطلاعات مورد نیاز در فرمولاسیون های ارائه شده و اطلاعات سیستم شعاعی اعم از مشخصات خطوط، بارها و منبع تامین ولتاژ، سهم عوامل تأثیر گذار در نامتعادلی ولتاژ هر باس سیستم شعاعی را تعیین خواد شد. از ویژگی های بارز پایان نامه، این می باشد که نتایج بدست آمده با استفاده از نرم افزار ها قادر به تفکیک تأثیر سهم عوامل اصلی تولید نامتعادلی ولتاژ در محل بار نمی باشند و تنها مقدار نامتعادلی ولتاژ کل در محل مصرف بارها را می توانند مشخص کنند، اما فرمولاسیون های ارائه شده به طور دقیق سهم عوامل اصلی در نامتعادلی ولتاژ در محل بارهای سیستم را مشخص خواهند کرد.

اینکه ترانسفورماتورهای قدرت از ادوات حیاتی سیستم قدرت هستند، برکسی پوشیده نیست تا جایی که لازم است تمام توان تولیدی در نیروگاه ها به گونه ای از ترانسفورماتورها عبور کند. حضور هارمونیک های ولتاژ و جریان و همچنین هارمونیک های ناشی از بارهای غیرخطی که روز به روز در حال افزایش اند، سبب افزایش دمای این وسایل بسیار مهم شده و فرسایش عایقی و کاهش طول عمر آنها را درپی خواهد داشت. در این پایان نامه سعی شده یک روش کارآمد، جهت محاسبه فرسایش برای ترانسفورماتورهای قدرت سه فاز با هسته سه ستونه، تحت شرایط عملکردی سینوسی و غیرسینوسی، متعادل و غیرمتعادل ارائه شود که تاثیر اشباع مغناطیسی، کوپلینگ و هیسترزیس را به دقت درنظربگیرد. ارزیابی فرسایش از طریق مدلی که اخیرا توسعه یافته و برای ترانسفورماتور سه فازغیرخطی با هسته سه ستونه در حوزه زمان معتبر است، انجام شده است. محاسبه فرسایش بر اساس تئوری واکنش حرارتی arrhenius، انجام شده است. عوامل موثر در فرسایش، ازقبیل نامتقارنی های هسته ترانسفورماتور، غیرخطی بودن بار، همچنین عکس العمل های هارمونیکی ولتاژ و جریان تحریک، در محاسبات، درنظرگرفته شده اند. با استفاده از نرم افزارpspice اثر هارمونیک های ولتاژ ترمینال بر ولتاژ خروجی و شارهای ستون های هسته در حالت های مختلف، نمایش داده شده و با استفاده از روش مورد استفاده (روش هارمونیکی وزن دارشده)، تأثیر این هارمونیک ها در این حالت ها بر کاهش طول عمر ترانسفورماتور جدول بندی شده اند که همگی بیانگر کاهش طول عمر ترانسفورماتور، در نتیجه افزایش هارمونیک ها، هستند.

در این پایان نامه یک روش حفاظت شین بر مبنای گسترش نظریه امواج سیار بررسی می شود. وقتی یک خطا روی شین اتفاق می افتد، امواج سیار اولیه آشکار شده روی همه خطوط متصل به شین دارای جهت مثبت (از شین به سمت خط) می باشند. هنگامی که خطا روی هر یک از خطوط متصل به شین اتفاق بیافتد، امواج سیار اولیه آشکار شده روی همه خطوط سالم دارای جهت مثبت هستند؛ با این حال، جهت موج سیار روی خط معیوب منفی است. در یک دوره کوتاه پس از خطا و با توجه به ارتباط بین انتگرال دامنه امواج سیار مثبت و منفی آشکار شده توسط رله های متصل به شین، می توان یک معیار حفاظتی که از حاصل تقسیم این امواج به دست می آید، تعیین کرد. با بررسی جهت امواج سیار آشکار شده برای همه خطوط، طرح حفاظتی برای شین مربوطه شکل می گیرد. برای ارزیابی روش مورد بررسی از سیستم استاندارد 14 شینه ieee استفاده شده است. شبیه سازی در محیط pscad/emtdc اجرا شده است. نتایج شبیه سازی نشان می دهد که روش بررسی شده می تواند به سرعت و به درستی خطاهای داخلی را از خطاهای خارجی تشخیص دهد و کارایی حفاظتی به عواملی همچون مقاومت خطا، زاویه شروع خطا، نوع خطا، قطع بار و قطع خط وابسته نیست. در ادامه، یک روش تعیین محل خطا در خط که از زمان ورود و علامت امواج سیار رسیده به ترمینال ها استفاده می کند، ارائه شده است. الگوریتم پیشنهادی ابتدا نوع خطا را تشخیص می دهد. سپس با تعریف یک شاخص فاصله و محاسبه زمان رسیدن اولین دو موج سیار با علامت مخالف به ترمینال ها، بخش خط تحت خطا تشخیص داده می شود. در نهایت، محل خطا با به دست آوردن زمان رسیدن اولین دو موج سیار متوالی به نزدیک ترین ترمینال به خطا، تشخیص داده می شود. الگوریتم پیشنهادی روی یک خط 5 ترمیناله نمونه شبیه سازی می شود. نتایج نشان می دهد که در همه موارد، محل خطا به درستی تشخیص داده می شود.

ریزشبکه های صنعتی متداول شامل کارخانه ها با منابع تولید پراکنده و بارهای الکتریکی می باشند که بر سیستم های تولید همزمان توان و حرارت تکیه دارند. این در حالی است که انتظار می رود ریزشبکه های صنعتی توسعه یافته شامل منابع تولید پراکنده تجدیدپذیر و خودروهای الکتریکی قابل اتصال به شبکه باشند. این پایان نامه یک روش برنامه ریزی تولید الکتریسیته و حرارت با در نظر گرفتن تولیدکننده های همزمان برق و حرارت، سیستم های تولید فتوولتائیک کوپل شده با ذخیره سازها و وسایل نقلیه الکتریکی را ارائه می کند. روش مدل سازی شده مبتنی بر پخش بار بهینه در طول دوره ی 24 ساعته و شامل قیدهای امنیت پخش بار بهینه، قیدهای کارخانه ها، قید تولید حرارت، قیدهای ذخیره ساز سیستـم های فتوولتائیک و قیـدهای وسایل نقلیه ی الکتریکی می باشد. برای نشـان دادن کارایی روش مدل سازی شده، نتایج شبیه سازی برای یک ریزشبکه صنعتی شامل 18 باس، 12 کارخانه، سیستم های تولید فتوولتائیک کوپل شده با ذخیره سازها و شش دسته از وسایل نقلیه الکتریکی، در دوازده حالت مختلف آنالیز شده اند. سیستم در دو حالت اتصال شبکه و مستقل از آن در نظر گرفته می شود. در این پایان نامه برای حل مسئله بهینه سازی از الگوریتم هیبرید تکامل تفاضلی- بهینه سازی ازدحام ذرات در نرم افزار متلب استفاده شده است. نتایج حاصل از این مطالعه نشان دهنده ی آن است که استفاده از توان حرارتی تولیدی توسط سیستم های تولید همزمان برق و حرارت می تواند هزینه ی تولید حرارت توسط بویلرها را کاهش دهد که به تبع آن هزینه کلی سیستم نیز کاهش می یابد. همچنین همکاری بین کارخانه ها در تأمین نیازهای الکتریکی و حرارتی یکدیگر باعث کاهش هزینه کلی ریزشبکه می شود. نتایج نشان می دهند که تبادل توان الکتریکی با شبکه بالادست این امکان را به ریزشبکه می دهد تا در ساعاتی که قیمت برق کم است از شبکه بالادست برق خریداری کند و در زمانی های اوج مصرف اقدام به فروش برق و کسب درآمد کند. همچنین دیده می شود که استفاده از ذخیره سازها اثر مثبتی بر برنامه ریزی تولید توان الکتریکی و حرارتی دارد. به این صورت که توان الکتریکی را در ساعاتی که قیمت برق پایین است یا بار کمتری در ریزشبکه وجود دارد در خود ذخیره می کنند و در ساعات اوج مصرف به ریزشبکه تزریق می کنند. زمان تولید بهینه سیستم های فتوولتائیک در طول روز می باشد و اوج مصرف ریزشبکه های صنعتی نیز همین ساعات است. به همین خاطر در نتایج دیده می شود که وجود سیستم های تولید فتوولتائیک کوپل شده با ذخیره سازها به کاهش هزینه ریزشبکه کمک زیادی می کند. حضور خودروهای الکتریکی قابل اتصال به شبکه باعث افزایش بار سیستم و هزینه می شود و ممکن است در برخی ساعات ریزشبکه به تنهایی توان تأمین این بار را نداشته باشد. در نتیجه تبادل الکتریکی با شبکه بالادست، ذخیره سازها، سیستم های تولید فتوولتائیک کوپل شده با ذخیره سازها و یا ترکیبی از آن ها می توانند کمک شایانی به کاهش هزینه کنند.

رشد روزافزون مصرف انرژی الکتریکی سبب ایجاد سیستم¬های قدرت بزرگ¬تر در مناطق جغرافیایی وسیع¬تر شده¬ است. چنین روندی نگرانی¬ها در مورد پایداری و قابلیت اطمینان سیستم¬های قدرت را افزایش می¬دهد. به منظور بهبود پایداری و قابلیت اطمینان سیستم¬های قدرت الکتریکی توجه ویژه¬ای به سیستم¬های حفاظتی و رله¬های حفاظتی شده است. با طراحی مناسب سیستم¬های حفاظتی و عملکرد مناسب رله¬های حفاظتی می¬توان اثر نامطلوب خطا را روی کل سیستم قدرت کاهش داد. این پژوهش، ارائه ی یک الگوریتم بر مبنای منطق فازی است که به منظور بهبود عملکرد رله¬ی دیفرانسیل در حفاظت خطوط انتقال کوتاه در زمان بروز خطاهای خارجی و همچنین برق دار کردن ترانسفورماتور نزدیک خط انتقال حفاظت شده که از دلایل اشباع شدن حداقل یکی از ترانسفورماتورهای جریان است، انجام می¬شود. این عوامل، باعث عملکرد نادرست رله¬های دیفرانسیل متداول است، درحالی که با استفاده از منطق فازی و انتخاب بهترین مشخصه پایداری احتمال اشتباه عملکرد رله بسیار ناچیز می¬شود. در این الگوریتم حساسیت، قابلیت اعتماد کاری، سرعت عملکرد برای خطاهای داخلی و حتی خطاهای داخلی با مقاومت بالا، در حد مناسبی حفظ می شود. هدف از این پژوهش، ارائه¬ی الگوریتمی بر مبنای منطق فازی است که بتواند شیب مشخصه پایداری رله¬ی دیفرانسیل را حین شرایط مختلف به بهترین شکل برگزیند. عملکرد الگوریتم ارائه داده شده، با برنامه pscad/emtdc بررسی و درنهایت با روش متداول مقایسه خواهد شد. نتایج افزایش حساسیت برای خطاهای داخلی و بهبود عملکرد برای خطاهای خارجی را نشان می¬دهند.

در این پایان نامه یک الگوریتم جدید مبتنی بر توان برای تمایز بین شرایط کلید زنی و خطای داخلی در ترانسفورماتورهای قدرت ارائه و بررسی می شود. در ابتدا سیگنال توان دیفرانسیل به دقت موردبررسی قرار می گیرد و ویژگی های ذاتی در طی حالت های هجومی معرفی می شوند. بعد از آن یک روش ترکیبی دسته بندی شکل موج بر اساس حوزه ی زمان پیشنهاد می شود. این روش معیارهای بررسی شده را استخراج می کند و دو ویژگی را ارائه می دهد. بر اساس مقادیر این شاخص ها، سیگنال های توان هجومی تنها پس از نیم سیکل شناسایی می شوند. این روش بر اساس تعدادی از ویژگی های فرکانس پایین ذاتی شکل موج های توان و مستقل از اندازه ی توان دیفرانسیل است. این روش همچنین غیر متأثر از عواملی از قبیل پارامترهای سیستم قدرت، شرایط بهره برداری، نویز و منحنی مغناطیسی ترانسفورماتور است. سادگی ویژگی های پیشنهادی و معادلات روشن می سازد که چگونه روش توضیح داده شده می تواند راه حلی عملی برای حل مشکلات جریان هجومی باشد. شبیه سازی های گسترده انجام شده در نرم افزارهای pscad/ emtdc و matlab کارآیی این تکنیک را در شرایط مختلف، مانند اشباع جریان ترانسفورماتور، تأیید می کند.

این پایان نامه به ارزیابی عملکرد حالت ماندگار اتصال موتور( موتور القایی ) تحت عدم تعادل ولتاژ می پردازد. موتورهای القایی با اندازه های کوچک متصل شده به جای یک موتور القایی با اندازه بزرگ استفاده می شوند، که برای بهبود سیستم های الکترومغناطیسی و فرآیند تبدیل انرژی کارآمدتر در طول عملکرد در هر دو حالت متعادل و نامتعادل مناسب است.

خطوط انتقال موازی به طور وسیعی در شبکه های انتقال با ولتاژ بالا استفاده می شود. حفاظت دیستانس عموما به عنوان یکی از حفاظت های اصلی خطوط موازی مورد استفاده قرار می گیرد. امپدانس متقابل بین خطوط موازی می تواند به اندازه 50 تا 70 درصد امپدانس خودی برای تزویج توالی صفر باشد. وقتی رله های دیستانس از داده های یک سمت یکی از خطوط انتقال موازی استفاده می-کند، عملکرد آنها بوسیله تزویج متقابل خطوط به خصوص برای خطاهای بین مداری تحت تاثیر قرار می گیرد

با راه اندازی بورس برق، می توان سهمی از تولید نیروگاه ها را بصورت معاملات دو جانبه عرضه کرد. در صورت راه اندازی این بازارها، به دلیل بوجود آمدن یک انگیزه اقتصادی در این زمینه برای نیروگاهها، می توان برق را با کیفیت مناسب تری در دسترس مردم قرار داد. بحران های محتمل در بازار برق شامل افزایش روز افزون بار الکتریکی مصرفی (و در مواردی کاهش بار)، عدم کفایت ظرفیت خطوط انتقال، عدم وجود قابلیت اطمینان کافی ، کمبود سوخت نیروگاه ها، نوسان نرخ ارز و موارد بسیار دیگر می باشند. هدف از مدیریت بحران، کنترل و توزیع این ریسک ها است. در واقع در این پروژه، هدف پیشگیری از وضعیتی است که رقابت در بازار برق را محدود میکند. بدین منظور باید بحران های موجود تشخیص و دسته بندی شده و برای هر یک راهکار مناسب اعمال گردد تا ضمن جلب رضایت مصرف کنندگان، کمپانی های تولید کننده نیز دچار ضررهای اقتصادی نگردند. در این تحقیق سعی شده است که به یک سوال علمی و عملی پاسخ داده شده، و بهبود کیفیت برق، رضایت مصرف کنندگان و تولیدکنندگان و کاهش هزینه های تولید برق را موجب گردد. در این پروژه اولین قدم شناسایی ساختار بازار برق قابل اجرا در ایران و سپس مشکلات موجود در این ساختار است. در این زمینه از روش های رگرسیونی برای پیش بینی بار و از نرم افزار power station etap برای پخش بار استفاده شده است. بدین ترتیب که پس از اعمال هر راهکار برای بحران های موجود، مانند استفاده از ادوات facts در سیستم، مدیریت بار، توزیع اقتصادی، تجدید ساختار و ....، پخش بار مجدد و ملاحظات اقتصادی و فنی انجام شده و مناسب ترین راهکار ها پیشنهاد شده است.