مهندسی برق

پایان نامه بررسی و ارزیابی تاثیرادوات فکتس نوع جبران ساز استاتیکی سری سنکرون در حفاظت دیستانس دیجیتال خطوط انتقال

دانشگاه آزاد

 

دانشگاه آزاد اسلامی

واحدعلوم وتحقیقات آذربایجان شرقی

 

 

دانشکده­ی فنی مهندسی

 

 

پایان نامه برای دریافت درجه­ کارشناسی ارشد  «M.Sc.»

گرایش: مهندسی برق قدرت

 

عنوان:

بررسی و ارزیابی تاثیرادوات فکتس نوع جبران ساز استاتیکی سری سنکرون در حفاظت دیستانس دیجیتال خطوط انتقال

 

در فایل دانلودی نام نگارنده و استاد راهنما موجود است

پاییز1394

 

فهرست مطالب

فهرست                                                                                                                                                                   صفحه

چکیده. 1

فصل اول:کلیات تحقیق.. 2

1-1-مقدمه. 3

1-2-بیان مسأله. 4

1-3-اهمیت و ضرورت انجام تحقیق.. 5

1-4-ادوات FACTS. 6

فصل دوم: مبانی نظری و پیشینه تحقیق.. 10

2-1-مقدمه. 11

2-2- بررسی تأثیر ادوات FACTS سری در عملکرد رله دیستانس خط انتقال.. 11

2-3- بررسی تأثیر ادوات FACTS موازی در عملکرد رله دیستانس خط انتقال.. 16

2-4- بررسی تأثیر ادوات FACTS سری – موازی در عملکرد رله دیستانس خط انتقال.. 18

فصل سوم: بررسی حفاظت دیستانس…. 21

3-1- مقدمه. 22

3-2- بخش های اصلی رله دیجیتال.. 23

3-3- نمونه برداری… 25

3-4- روش های تخمین فازور. 27

3-5- الگوریتم های بر اساس پنجره اطلاعات کوچک (من-موریسون و پرودا) 28

3-6- روش فوریه تمام موج.. 30

3-7-  روش فوریه نیم موج.. 32

3-7-1- فیلتر میمیک….. 34

3-7-2- ترکیب فیلتر میمیک با روش فوریه تمام موج.. 37

3-7-3- ترکیب فیلتر میمیک با روش فوریه نیم موج.. 37

3-7-4- الگوریتم رله دیستانس دیجیتال.. 39

3-7-5- نتایج شبیه سازی الگوریتم.. 44

فصل چهارم: مدلسازیssscوبررسی تاثیر آن در حفاظت دیستانس…. 49

4-1- مقدمه. 49

4-2- کنترل کننده SSSC. 54

4-3-  نتایج شبیه سازی SSSC.. 57

4-4- تأثیر SSSC در عملکرد رله دیستانس…. 58

4-4-1- خطای تک فاز به زمین.. 62

4-4-2- خطای دو فاز به هم.. 63

4-4-3- خطای دو فاز به زمین.. 64

4-5- نتایج شبیه سازی… 65

4-5-1- خطای تک فاز به زمین.. 65

4-5-2- خطای دو فاز به زمین.. 71

4-5-3- خطای دو فاز به هم.. 75

فصل پنجم:  نتیجه گیری… 77

5-1-نتیجه گیری… 78

منابع و مآخذ.. 80

 

فهرست اشکال

فهرست                                                                                                                                                                   صفحه

شکل (2-3): سیستم قدرت مورد مطالعه. 12

شکل (2-4): مدل TCSC. 12

شکل (2-5): سیستم قدرت مورد مطالعه در مقاله [3]. 15

شکل (2-6): مدل کلی SSSC. 15

شکل (2-7): سیستم قدرت مورد مطالعه در مقاله [6]. 16

شکل (2-8): مدار معادل STATCOM. 17

شکل (2-9): سیستم قدرت مورد مطالعه در مقاله [8]. 17

شکل (2-10): سیستم قدرت مورد مطالعه در مقاله [9] 17

شکل (2-11): سیستم قدرت مورد مطالعه در مقاله [11]. 19

شکل (3-1): بخش های اصلی یک رله دیجیتال.. 23

شکل (3-2) : یک مؤلفه ولتاژ متناوب با فرکانس 660 هرتز و نمونه برداری از آن با 600 نمونه در ثانیه. 25

شکل (3-4): (الف) یک موج سینوسی 60 هرتز به همراه موج سیسنوسی 300 هرتز و(3-5) (ب) ترکیب آنها 26

شکل( 3-6 ) (الف): موج بازیابی شده با نرخ (الف)960 نمونه در ثانیه و(3-7) (ب) با نرخ 480 نمونه در ثانیه. 27

شکل (3-6): (الف) پاسخ زمانی روش من-موریسون و (3-7):(ب) پاسخ زمانی روش من-موریسون به ورودی هارمونیک دار. 29

شکل (3-8): (الف) پاسخ زمانی روش پرودا و (3-9)(ب) پاسخ زمانی پرودا به ورودی هارمونیک دار. 29

شکل (3-10): بلوک دیاگرام تخمین دامنه و زاویه فاز. 31

شکل 3-8: (الف) پاسخ دامنه فیلترهای کسینوسی و سینوسی تمام موج، (ب) پاسخ زمانی الگوریتم فوریه تمام موج و (ج) پاسخ زمانی فوریه تمام موج به ورودی هارمونیک دار. 33

شکل 3-9: (الف) پاسخ دامنه فیلترهای کسینوسی و سینوسیی نیم موج، (ب) پاسخ زمانی الگوریتم فوریه نیم موج و (ج) پاسخ زمانی فوریه نیم موج به ورودی های هارمونیک دار. 33

شکل 3-12: (الف) پاسخ فرکانسی فیلتر میمیک برای ثابت زمانی 2 سیکل، (ب) برای ثابت زمانی های مختلف و (ج) برای تعداد سمپل در هر سیکل مختلف…. 36

شکل 3-13: (الف) پاسخ فرکانسی ترکیب فیلتر میمیک با فوریه تمام موج، (ب) پاسخ زمانی این ترکیب برای ورودی های مختلف(ب) و (ج) پاسخ زمانی این ترکیب برای ورودی هارمونیک دار. 38

شکل 3-14: (الف) پاسخ فرکانسی ترکیب فیلتر میمیک با فوریه نیم موج، (ب) پاسخ زمانی این ترکیب برای ورودی های مختلف و (ج) پاسخ زمانی این ترکیب برای ورودیهای هارمونیک دار. 39

شکل 3-15: (الف)مدار تک خطی سیستم مورد مطالعه، (ب) شبکه توالی مثبت، (ج) شبکه توالی منفی  و (د) شبکه توالی صفر. 40

شکل 3-16: مدل سیستم مورد مطالعه در محیط MATLAB/Simulink. 45

شکل 3-17: (الف) جریان فاز a برای خطای تک فاز به زمین a-g در فاصله 100 کیلومتری از R1 ، (ب) دیاگرام Bode فیلتر ضد تشابهی و (ج) جریان فاز a بعد از اعمال فیلتر میمیک….. 45

شکل 3-18: (الف)دامنه فازور جریان فاز a بدست آمده توسط دو روش فوریه تمام موج و نیم موج، (ب) با وجود فیلتر میمیک و (ج) دامنه فازور ولتاژ فاز a  بدست آمده توسط دو روش فوریه نیم موج و تمام موج.. 47

شکل 3-19: (الف) امپدانس محاسبه شده توسط R1 برای خطای a-g واقع در 100 کیلومتری R1 ، (ب) در 160 کیلومتری R1 و (ج) 165 کیلومتری R1. 47

شکل 4-1: دیاگرام تک خطی سیستم انتقال دو ماشینه به همراه دیاگرام فازوری.. 52

شکل 4-2: دیاگرام تک خطی سیستم انتقال دو ماشینه به همراه منبع ولتاژ سنکرون با دیاگرام فازوری.. 53

شکل 4-3: توان انتقال یافته Pq و Pk برحسب زاویه انتقال  : (الف) برای جبران سازی با SSSC و (ب) با خازن سری.. 53

شکل 4-4:  سیستم انتقال به همراه SSSC، شبیه سازی شده در محیط MATLAB/Simulink. 55

شکل 4-5: کنترل کننده SSSC. 55

شکل 4-6: محاسبه کننده اندازه و زاویه ولتاژ تزریقی.. 56

شکل 4-7: نتایج شبیه سازی برای حالات کاری مختلف SSSC. 57

شکل 4-8: (الف)خروجی کنورتر 48 پالسه به همراه جریان خط برای فاز a ، (ب) اندازه ولتاژ خروجی SSSC به همراه سیگنال VRef و (ج) مقدار .. 58

شکل 4-9: (الف) مدار تک خطی سیستم مورد مطالعه به همراه (ب) شبکه توالی مثبت، (ج) شبکه توالی منفی و (د) شبکه توالی صفر. 60

شکل 4-10: امپدانس محاسبه شده توسط رله R1 برای خطای a-g در فاصله 150 کیلومتری از رله از R1. 68

شکل 4-11: ولتاژ سه فاز خروجی SSSC به همراه جریان فاز a سیستم برای خطای a-g در فاصله 150 کیلومتری از رله (SSSC در حالت جبران سازی راکتانس بصورت خازنی). 69

شکل 4-12: ولتاژ سه فاز خروجی SSSC به همراه جریان فاز a سیستم برای خطای a-g در فاصله 150 کیلومتری از رله (SSSC در حالت جبران سازی راکتانس بصورت سلفی). 69

شکل 4-13: خروجی محاسبه کننده اندازه و زاویه ولتاژ خروجی برای خطای a-g در فاصله 150 کیلومتری از رله (SSSC در حالت جبران سازی راکتانس بصورت خازنی). 69

شکل 4-14: مقاومت امپدانس محاسبه شده توسط R1 برای خطای a-g برای SSSC در اول(RP) و وسط خط(MP) و برای تنظیمات مختلف برحسب فاصله محل خطا از R1. 70

شکل 4-15: راکتانس امپدانس محاسبه شده توسط R1 برای خطای a-g برای SSSC در اول(RP) و وسط(MP) خط و برای تنظیمات مختلف برحسب فاصله محل خطا از R1. 70

شکل 4-16: تأثیر ولتاژ توالی صفر SSSC در امپدانس محاسبه شده توسط R1 برای خطای a-g : (الف) در فاصله 110کیلومتری و 1/0 VRef=، (ب) در فاصله 110 کیلومتری از رله و 05/0-VRef=، (ج) در فاصله 190کیلومتری و 1/0 VRef= و (د) در فاصله 190کیلومتری و 05/0- VRef=. 71

شکل 4-17: مقدار مؤلفه صفر ولتاژ تزریقی SSSC برای خطای a-g و 1/0 VRef=. 71

شکل 4-18: امپدانس موهومی محاسبه شده توسط عامل A-G رله برای دو خطای a-g  و a-b-g در فاصله 110 کیلومتری از رله. 73

شکل 4-19: بخش  رابطه (4-19) برای( الف): خطای a-g و (ب): خطای a-b-g.. 73

شکل 4-20: تأثیر ولتاژ توالی صفر SSSC در امپدانس محاسبه شده توسط R1 برای خطای a-b-g  در فاصله 110 کیلومتری رله: (الف) 1/0 VRef= و (ب)  05/0- VRef=. 73

شکل 4-21: امپدانس محاسبه شده توسط عوامل مختلف R1 برای خطای a-b-g در فاصله (الف) 67 کیلومتری از R1  و (ب) 97 کیلومتری ازR1. 74

شکل 4-22: فاصله های تحت پوشش توسط عوامل مختلف رله برای خطای دوفاز به زمین a-b-g و SSSC در محل رله. 75

شکل 4-23: امپدانس محاسبه شده توسط عامل A-B رله برای خطای a-b در فاصله 155 کیلومتری از R1 برای حالت مختلف کاری SSSC. 75

شکل 4-24: مؤلفه مثبت، منفی و صفر ولتاژ تزریقی توسط SSSC برای خطای a-b و حالات کاری مختلف SSSC. 76

شکل 4-25: بخش  رابطه (3-23) برای خطای a-b. 76

شکل 4-26: امپدانس موهومی محاسبه شده توسط عوامل مختلف رله برای خطای a-b در 102 کیلومتری رله. 76

 

 

چکیده

 

سیستم­های انتقال جریان متناوب، با ترکیب کنترل کننده­ های مبتنی بر الکترونیک قدرت و کنترل کننده های استاتیکی دیگر برای افزایش قابلیت کنترل و افزایش قابلیت انتقال توان، سیستم های انعطاف پذیر انتقال AC یا FACTS نامیده می­شوند. فن­آوری FACTS، فرصت­های جدیدی را برای کنترل توان و افزایش ظرفیت قابل بهره برداری خطوط موجود و همچنین خطوط جدید و ارتقاء یافته، فراهم می کند.   SSSCیکی از ادوات FACTS است که به طور سری نصب می شود و خروجی آن رد و بدل کردن جریانهای خازنی و سلفی به منطور حفظ و کنترل متغییرهای معینی از سیستم های قدرت مانند ولتاژ باس SSSC تنظیم شده است. سیستم شبیه سازی شده در محیط MATLAB/Simulink، نشان داده شده است.

 

کلمات کلیدی: FACTS، SSSC، رله دیستانس، کنترل توان، انتقال توان، ولتاژ باس

 

فصل اول:کلیات تحقیق

-مقدمه

 

     از دهه شصت قرن بیستم به بعد نوسانات الکترومکانیکی فرکانس پایین وقتی که سیستم های قدرت بزرگ توسط خطوط اتصالی نسبتا ضعیف به هم متصل شده اند، بیشترمشاهده شده است. این نوسانات ممکن است توسط سیستم تحمل شوند و یا ممکن است رشد کنند و اگر هیچگونه میراشدگی مناسب انجام نشود منجر به جدایی سیستم خواهد شد. سیستم های قدرت الکتریکی سیستم های بسیار پیچیده ای هستند که شامل المان های متغیر با زمان و غیر خطی هستند. بنابراین پارامترهای کنترلر ممکن است برای شرایط عملکرد متفاوت یا نقاط کار گوناگون کاملا بهینه نباشد .پیشرفتهای اخیر در الکترونیک قدرت به استفاده از ادوات FACTS[1] در سیستم های قدرت منجر شده است. این تجهیزات قادر به کنترل سریع شبکه در شرایط مختلف بوده و این خصوصیت امکان استفاده از آنها برای بهبود پایداری سیستم قدرت را ممکن می سازد.

[2]SSSC یکی از ادوات FACTS است که به طور سری نصب می شود و خروجی آن رد و بدل کردن جریانهای خازنی و سلفی به منطور حفظ و کنترل متغییرهای معینی از سیستم های قدرت مانند ولتاژ باس SSSC تنظیم شده است.

     نقش و سهم سیستم های حفاظتی در جلوگیری از بروزخسارات سنگین و تداوم سرویس درشبکه های انتقال و توزیع انرژی الکتریکی برای تمامی مهندسان برق آشکار است . با بهره گرفتن از سیستمهای حفاظتی کارا و با صرف هزینه های اندک می توان از بروز حوادثی که ضایعات جبران ناپذیری به همراه دارندجلوگیری نمود. به این ترتیب ارائه راهکارهای جدید در توسعه طرح های حفاظتی برای خطوط انتقال جبران شده، از موارد مطرح در مطالعات اخیر می باشد. در این میان بیشتر مطالعات برای تاثیرجبرانسازها برروی حفاظت دیستانس صورت گرفته است و حفاظت دیفرانسیل خط انتقال بسیار کمتر مورد توجه بوده است.در حالیکه حفاطت دیستانس با مقایسه کمیات الکتریکی دو سر خط انتقال، حفاظتی واحد با قابلیت اطمینان و انتخابگری فوق العاده تشکیل می دهد.

1-2-بیان مسأله

 

     صنعت برق در دنیا به سرعت در حال تغییر و تحول است که عواملی چون بازار، کمبود منابع طبیعی و تقاضای رو به رشد الکتریسیته موارد مهمی در ایجاد این تغییرات پیش بینی نشده است. با وجود نیاز رو به رشد، خیلی از برنامه های توسعه، توسط فشارهای ناشی از گروه های حامی مسائل زیست محیطی در رابطه با عدم مجوز ساخت خطوط جدید و نیروگاه ها محدود شده، بنابر این جهت حداکثر کردن ظرفیت انتقال خطوط موجود به همراه بالا بردن پایداری و قابلیت اطمینان سیستم های قدرت، استفاده از ادوات الکترونیک قدرت اجتناب ناپذیر است.

برای حفاظت خطوط انتقال بیشتر از حفاظت دیستانس استفاده می شود. این رله برای تشخیص خطا از سیگنال های ولتاژ و جریان خط انتقال نمونه برداری می کند. از طرفی با افزایش بار مصرف در شبکه قدرت، استفاده از ادوات FACTS در خطوط انتقال روز به روز افزایش می یابد. این ادوات با تغییر سیگنال های ولتاژ و جریان خط انتقال، باعث افزایش توان انتقالی خطوط انتقال می شوند. ولی با توجه به اینکه سیگنال های ولتاژ و جریان را تغییر می دهند، لذا در عملکرد رله هایی که با این سیگنال ها کار می کنند، تأثیر می گذارند. بنابراین نیاز است که در حفاظت سیستم های قدرتی که دارای ادوات FACTS می باشند بازنگری شود. در این پروژه به بررسی تأثیر SSSC در حفاظت دیستانس خط انتقال پرداخته می شود. در این پروژه در مرحله اول با بدست آوردن مدل ریاضی مربوط به SSSC و ترکیب آن با معادله امپدانس مربوط به رله دیستانس، تأثیر آن در امپدانس محاسبه شده توسط رله دیستانس دیجیتال به صورت تحلیلی بدست آورده می شود. در مرحله بعد SSSC و رله دیستانس دیجیتال، در محیط نرم افزار مربوطه مدلسازی می شوند. و در نهایت با قرار دادن رله دیستانس و SSSC مدل شده در یک سیستم قدرت نمونه، تأثیر آن در رله دیستانس نشان داده می شود که در آخر باید بین نتایج شبیه سازی های صورت گرفته و روابط تحلیلی بدست آمده، هماهنگی باشد.

1-3-اهمیت و ضرورت انجام تحقیق

 

     بازنگری در سیستم های شامل ادوات فکتس، دینامیک های جدیدی در سیستم قدرت نشان می­دهد که باید توسط مهندسین حفاظت مورد آنالیز قرار بگیرد که به طور جمع بندی شده شامل موارد زیر می باشند :

الف) تغییرات سریع در پارامترهای سیستم از قبیل امپدانس خط ، زاویه قدرت و جریان های خط .

ب) حالت­های گذرای ایجاد شده توسط عملکرد کنترل ها

ج) هارمونیک­های تزریق شده به سیستم قدرت AC

بخاطر چنین ملاحظات نیازمندی­های رله­های حفاظتی به طور آشکار تا زمانیکه یک استراتژی خاص برای ادوات فکتس در سیستم­های قدرت مدلسازی و آنالیز نشود، نمی­توانند تعریف شوند. بعضی از این نیازمندی­های حفاظتی بصورت زیر می باشند :

  • نیاز به مشخصات رله تطبیق یافته برای سیستمی که شکل بندی و پارامترهایش تغییرات سریع دارند.
  • یک اطمینان خاطر که یک تطبیق بین رله های مختلف با مشخصات مختلف سیستم های قدرت و روش­های کنترل ادوات فکتس بوجود آید .
  • تعیین کردن زمان عمل و مشخصات تریپ برای رله های حفاظتی.

رله دیستانس بطور گسترده برای حفاظت خطوط انتقال استفاده می­ شود که بر اساس محاسبه امپدانس خط از محل نصب رله تا محل خطا توسط اندازه­گیرهای رله می­باشد و چنانچه اشاره شد ادوات  FACTS دارای امپدانس متغیر می­باشند و از آنجایی­که برای خطاهای متفاوت رفتار متفاوتی از خود نشان می­ دهند بنابراین با حضور خود در حلقه خطا در امپدانس محاسبه شده توسط رله نیز تأثیر خواهند گذاشت. لذا ضروری می باشد که حفاظت دیستانس با حضور ادوات FACTS بازنگری شود تا از عملکرد اشتباه آن جلوگیری شود.

1-4-ادوات FACTS

 

     سیستم­های انتقال جریان متناوب، با ترکیب کنترل کننده­ های مبتنی بر الکترونیک قدرت و کنترل کننده های استاتیکی دیگر برای افزایش قابلیت کنترل و افزایش قابلیت انتقال توان، سیستم های انعطاف پذیر انتقال AC یا FACTS نامیده می­شوند. فن­آوری FACTS، فرصت­های جدیدی را برای کنترل توان و افزایش ظرفیت قابل بهره برداری خطوط موجود و همچنین خطوط جدید و ارتقاء یافته، فراهم می کند. این فرصت ها از قابلیت کنترل کننده­ های FACTS در کنترل پارامترهایی ناشی می شود که در ارتباط با یکدیگر عملکرد سیستم انتقال را هدایت می کنند؛ پارامترهایی از قبیل امپدانس سری، امپدانس موازی، جریان، ولتاژ، زاویه فاز و میرا شدن نواسانات در فرکانس های مختلف زیر فرکانس نامی سیستم.

 

(ممکن است هنگام انتقال از فایل اصلی به داخل سایت بعضی متون به هم بریزد یا بعضی نمادها و اشکال درج نشود ولی در فایل دانلودی همه چیز مرتب و کامل است)

 

تعداد صفحات :  93

قیمت :  40 هزار تومان

 

بلافاصله پس از پرداخت، لینک دانلود فایل در اختیار شما قرار میگیرد و  همچنین فایل خریداری شده به ایمیل شما نیز ارسال می شود

پشتیبانی سایت :                 parsavahedi.t@gmail.com

40,000 تومانافزودن به سبد خرید

—-

پشتیبانی سایت :       

*         parsavahedi.t@gmail.com

 
سایت سبز فایل بزرگترین و جامع ترین سایت مرجع فروش و دانلود پایان نامه های مقطع کارشناسی ارشد می باشد. هزاران فایل پایان نامه ، مقاله ، تحقیق ، پروپوزال ، پروژه دانشجویی و گزارش سمینار با فرمت word (پسوند doc یا docx) و قابل ویرایش با امکان دانلود رایگان دمو (فهرست و فصل اول همه پایان نامه ها در سایت به صورت رایگان در دسترس است تا کاملا با محتویات آن آشنا شوید) سایت سبز فایل امکان خرید پایان نامه را برای دانشجویان و محققان محترم برای استفاده در تحقیقات فراهم نموده است. برای پیدا کردن پایان نامه مورد نظرتان عبارت مورد نظر خودتان را در کادر زیر جستجو کنید:
در ضمن برای راحتی دسترسی ، عناوین همه فایل های مربوط به هر رشته را در یک صفحه گردآوری کره ایم. برای دسترسی به رشته مورد نظرتان از منوی بالای سایت وارد شوید.
99