مقاله بررسی انواع تجهیزات خانواده FACTS


دنلود مقاله و پروژه و پایان نامه دانشجوئی

مقاله بررسی انواع تجهیزات خانواده FACTS مربوطه  به صورت فایل ورد  word و قابل ویرایش می باشد و دارای ۶۳  صفحه است . بلافاصله بعد از پرداخت و خرید لینک دانلود مقاله بررسی انواع تجهیزات خانواده FACTS نمایش داده می شود، علاوه بر آن لینک مقاله مربوطه به ایمیل شما نیز ارسال می گردد

 فهرست

فصل اول : پیشگفتار
۱-۱ مقدمه    ۱
۱-۲  محدودیت های انتقال توان در سیستم های قدرت
۱-۲-۱ عبور توان در مسیرهای ناخواسته    ۱
۱-۲-۲  ضرفیت توان خطوط انتقال    ۳
۱-۳ مشخصه باپذیری خطوط انتقال    ۳
۱-۳-۱ محدودیت حرارتی   ۴
۱-۳-۲ محدودیت افت ولتاژ   ۵
۱-۳-۳ محدودیت پایداری    ۶
۱-۴ راه حل‌ها
۱-۴-۱ کاهش امپدانس خط با نصب خازن سری   ۷
۱-۴-۲ بهبود پرفیل ولتاژ در وسط خط    ۸
۱-۴-۳ کنترل توان با تغییر زاویه قدرت    ۸
۱-۵ راه حل‌های‌ کلاسیک   ۹
۱-۵-۱ بانک‌های خازنی سری با کلیدهای مکانیکی   ۹
۱-۵-۲ بانک‌های خازنی وراکتوری موازی قابل کنترل با کلیدهای مکانیکی    ۹
۱-۵-۳ جابجاگر فاز   ۹
فصل دوم : آشنایی اجمالی با ادوات FACTS
2-1 مقدمه   ۱۱
۲-۲ انواع اصلی کنترل کننده های FACTS   ۱۱
۲-۲-۱ کنترل کننده‌های سری   ۱۱
۲-۲-۱-۱ جبران ساز سنکرون استاتیکی به صورت سری(SSSC)   ۱۱
۲-۲-۱-۲ کنترل کننده‌های انتقال  توان میان خط(IPFC)   ۱۲
۲-۲-۱-۳ خازن سری با کنترل تریستوری (TCSC)   ۱۲
۲-۲-۱-۴ خازن سری قابل کلیدزنی با تریستور (TSSSC)   ۱۲
۲-۲-۱-۵ خازن سری قابل کلید زنی با تریستور (TSSC)   ۱۲
۲-۲-۱-۶ راکتور سری قابل کلید زنی با تریستور (TSSR)   ۱۳
۲-۲-۱-۷ راکتور با کنترل تریستوری (TCSR)   ۱۳
۲-۲-۲ کنترل کننده‌های موازی    ۱۳
۲-۲-۲-۱ جبران کننده سنکرون استاتیکی(STATCOM)    ۱۳
۲-۲-۲-۲ مولد سنکرون استاتیکی (SSG)   ۱۳
۲-۲-۲-۳ جبران ساز توان راکتیو استاتیکی(SVC)   ۱۴
۲-۲-۲-۴ راکتور قابل کنترل با تریستور (TCR)   ۱۴
۲-۲-۲-۵ راکتور قابل کلیدزنی با تریستور(TSR)   ۱۴
۲-۲-۲-۶ خازن قابل کلیدزنی با تریستور (TSC)   ۱۴
۲-۲-۲-۷ مولد یا جذب کننده توان راکتیو (SVG)   ۱۵
۲-۲-۲-۸ سیستم توان راکتیو استاتیکی (SVS)   ۱۵
۲-۲-۲-۹ ترمز مقاومتی با کنترل تریستوری (TCBR)   ۱۵
۲-۲-۳ کنترل کننده ترکیبی سری – موازی    ۱۵
۲-۲-۳-۱ کنترل کننده یکپارچه انتقال  توان (UPFC)   ۱۵
۲-۲-۳-۲ محدود کننده ولتاژ با کنترل تریستوری(TCVL)   ۱۶
۲-۲-۳-۳ تنظیم کننده ولتاژ با کنترل تریتسوری (TCVR)   ۱۶
۲-۲-۳-۴ جبران‌سازهای استاتیکی توان راکتیو SVC و STATCOM   ۱۶
۲-۳ مقایسه میان SVC و STATCOM   ۱۷
۲-۴ خازن سری کنترل شده با تریستور GTO (GCSC)   ۱۸
۲-۵ خازن سری سوئیچ شده با تریستور (TSSC)   ۱۸
۲-۶ خازن سری کنترل شده با تریستور (TCSC)   ۱۹
فصل سوم : بررسی انواع کاربردی ادوات FACTS
3-1 مقدمه    ۲۰
۳-۲ منبع ولتاژ سنکرون بر پایه سوئیچینگ مبدل    ۲۰
۳-۳ کنترل کننده توان عبوری بین خطی (IPFC)   ۲۳
۳-۴ جبرانگر سنکرون استاتیکی سری (SSSC)   ۲۸
۳-۵ جبرانگر سنکرون استاتیکی (STATCOM)   ۳۱
۳-۶ آشنایی با UPFC   ۳۵
۳-۶-۱ تاثیر UPFC بر منحنی بارپذیری   ۳۶
۳-۶-۲ معرفی UPFC   ۳۶
۳-۷ آشنایی با SMES   ۳۸
۳-۷-۱ نحوه کار سیستم SMES   ۳۸
۳-۷-۲ مقایسه SMES با دیگر ذخیره کننده های انرژی    ۴۰
۳-۸ آشنایی با UPQC   ۴۰
۳-۸-۱ ساختار و وظایف UPQC   ۴۱
۳-۹ آشنایی با HVDCLIGHT   ۴۲
۳-۹-۱ مزایای سیستم HVDCLIGHT   ۴۳
۳-۹-۲ کاربرد سیستم HVDCLIGHT   ۴۴
۳-۹-۳ عیب سیستم HVDCLIGHT   ۴۶
۳-۹-۴ بررسی اضافه ولتاژهای داخلی در خطوط انتقال قدرت HVDC   ۴۶
۳-۱۰ مقایسه SCC  و TCR از دیدگاه هارمونیک های تزریقی به شبکه توزیع    ۴۷
۳-۱۱ SVC   ۴۹
۳-۱۲ مبدل های منبع ولتاژ VSC   ۵۱
فصل چهارم : نتیجه گیری   ۵۵
منابع   ۵۸

منابع:

[۱] نارین جی،هینگورانی،لازلوکایوگی ،آشنایی با FACTS ، مهندسین مشاور قدس نیرو،     بهار۸۴٫

[۲] هوآسونگ، یونگ، تی جانز ،آلن،کمیته تحقیقات شرکت برق منطقه‌ای هرمزگان ، دانشگاه هرمزگان ، زمستان ۱۳۷۹٫

[۳] نظرپور،داریوش ، حسینی،سید حسین، قره پتیان ،گئورگ ، مدلسازی جدید UPFC برای مطالعات دینامیکی و میراسازی نوسانات سیستم‌های قدرت ، بیستمین کنفرانس بین المللی برق ، صص ۱- ۸ ،۱۳۸۳٫

[۴] اسماعیلی،احمد،نبوی نیاکی، سید علی،روحی، جواد،نمایش تاثیر UPFC بر منحنی بارپذیری Tie –Line ، سیزدهمین کنفرانس مهندسی برق ایران، اردیبهشت ۸۴٫

[۵] نشریه صنعت برق ، شهریور ۸۴ ، شماره ۱۱۱

[۶] نورزیان ،رضا ، عابدی، مهرداد ، قره پتیان، گئورگ، فتحی، سید حمید ، ارایه روش کنترلی مناسب برای UPQC به منظور بهسازی جامع اغتشاشات مخل در کیفیت توان، هیجدهمین کنفرانس بین المللی برق.

[۷] پرنیانی،مصطفی،اسکندری،حمید،نشریه علمی برق،سال پانزدهم ، شماره ۳۵ ، ص ۹۰-۷۷ ، ۱۳۸۱٫

[۸] اسماعیلی جعفر آبادی، سعید، شولایی ،عباس ، تحلیل و مدلسازی و بررسی اضافه ولتاژهای داخلی در خطوط انتقال قدرت HVDC ، هیجدهمین کنفرانس بین المللی برق .

[۹] نوروزیان ،رضا،قره پتیان،گئورگ،فتحی، سیدحمید ، عابدی، مهرداد، مقایسه TCR – SCC از دیدگاه هارمونیک‌های تزریقی به شبکه توزیع ، نهمین کنفرانس شبکه های توزیع نیروی برق، اردیبهشت ۸۴ .

[۱۰] حقی فام،  محمود رضا، فریدون درافشان، احمد ، کاربرد SVC برای کنترل بهینه قدرت راکتیو،نهمین کنفرانس شبکه‌های توزیع نیروی برق،صص ۳۶۱-۳۵۲ .

[۱۱] کاظمی، احمد ، فرخی، محمد ، نیاستی، محسن ، هماهنگی عملکرد SVC و ULTC به کمک منطق فازی ، سیزدهمین کنفرانس مهندسی برق ایران ، اردیبهشت ۸۴٫

۱-۱ مقدمه

این نوشتار عهده دار معرفی ادوات جدید سیستم های مدرن انتقال انرژی می‌باشد که تحول زیادی را در بهره‌برداری و کنترل سیستمهای قدرت ایجاد خواهد کرد.

با رشد روز افزون مصرف،سیستمهای انتقال انرژی با بحران محدودیت انتقال توان مواجه هستند.این محدودیتها عملاً بخاطر حفظ پایداری و تامین سطح مجاز ولتاژ بوجود می‌آیند.بنابراین ظرفیت بهره‌برداری عملی خطوط انتقال بسیار کمتر از ظرفیت واقعی خطوط که همان حد حرارتی آنهاست ، می‌باشد.این امر موجب عدم بهره برداری بهینه از سیستم‌های انتقال انرژی خواهد شد.یکی از راههای افزایش ظرفیت انتقال توان‌،‌احداث خطوط جدید است که این امر هم چندان ساده نیست ومشکلات فراوانی را به همراه دارد.

با پیشرفت صنعت نیمه هادیها و استفاده آنها در سیستم قدرت،مفهوم سیستم های انتقال انرژی انعطاف‌پذیر(FACTS) مطرح شد که بدون احداث خطوط جدید بتوان از ظرفیت واقعی سیستم انتقال استفاده کرد.

پیشرفت اخیر صنعت الکترونیک در طراحی کلیدهای نیمه هادی با قابلیت خاموش شدن و استفاده از آن در مبدل های منبع ولتاژ در سطح توان و ولتاژ سیستم قدرت علاوه بر معرفی ادوات جدیدتر،تحولی در مفهوم FACTS بوجود آورد و سیستمهای انتقال انرژی را بسیار کارآمدتر و موثرتر خواهد کرد .

برای درک بهتر و شناساندن مشخصات برجسته این ادوات درقدم اول لازم است مشکلات موجود سیستم های انتقال انرژی شناسائی شوند.آنگاه راه حل های کلاسیک برای رفع آنها بیان می شوند.مبدل‌های منبع ولتاژ،که ساختار کلیه ادوات جدید FACTS بر آن استوار است در بخش بعدی مورد بحث قرار
می گردد و در خاتمه نسل جدید ادوات FACTS معرفی می شوند .

۱-۲ محدودیتهای انتقال توان در سیستمهای قدرت

یک سیستم قدرت از سه قسمت عمده تولید،انتقال و مصرف تشکیل شده است. هدف یک مهندس بهره‌بردار قدرت این است که توان خواسته شده مصرف‌کننده را تحت ولتاژ ثابت و فرکانس معین تامین نماید.از لحاظ کنترل روی مصرف کننده نمی توان محدودیت زیادی اعمال کرد زیرا او خریدار است و خواسته هایش باید تامین شود.

در نتیجه ، کنترل اصلی در شبکه برق روی بخش تولید و انتقال است.حالت مطلوب در سیستم تولید و انتقال این است که این سیستم بایستی قابلیت تولید و انتقال توان خواسته شده را دارا باشد.معمولاً در طراحی اولیه،این خواسته در نظر گرفته می شود.ولی با گذشت زمان تغییراتی از قبیل رشد مصرف،اتصال شبکه‌های دیگر به شبکه قبلی و تاسیس نیروگاهها و خطوط انتقال جدید و … این تعادل را بر هم زده و محدودیت هایی را در بهره ‌برداری از شبکه قدرت بوجود می آورند.

گسترش سیستم های قدرت و به هم پیوستن آنها در دو ناحیه متمایز صورت گرفت. ناحیه ای با درصد جمعیت زیاد و وجود نیروگاه های نزدیک به مصرف که توسعه سیستم قدرت را تبدیل به یک شبکه به هم‌پیوسته غربالی تبدیل کرده است ، مثل شبکه های قدرت در اروپا و شرق ایالات متحده آمریکا و ناحیه‌ای که مقدار توان عظیمی را از نیروگاههای آبی به مراکز مصرف در فواصل دور تحویل می دهد.از قبیل سیستمهای موجود در کانادا و برزیل .

الحاق شبکه‌ها به هم علاوه بر مزیت فراوانی که در برداشت،مشکلات عدیده‌ای را هم به همراه آورد. مشکلی که در انتقال توان سیستم‌های به هم پیوسته غربالی وجود دارد، عبور توان در مسیرهای ناخواسته است که به عنوان مشکل توان در حلقه[۱] شناخته می شود.عبور این توان در مسیرهای ناخواسته موجب افزایش بار غیر مجاز و عدم بهره‌برداری بهینه از سیستم خواهد شد.لذا بایستی به طریقی توان عبوری از یک مسیر را کنترل نموده و از طرفی برای سیستم های انتقال انرژی طولانی مسئله توان در حلقه مشکل ساز نیست بلکه مشکل عمده در این سیستم ها ، مسئله پایداری گذرا و افت ولتاژ غیر مجاز است.به این معنی که برای حفظ پایداری شبکه و تثبیت سطح ولتاژ مجاز،توان عبوری در سیستم انتقال باید محدود شود.بر این اساس،حالت ایده‌آل یک سیستم انتقال انرژی موقعی است که :

۱٫ کنترل توان در مسیرهای خواسته شده انجام پذیرد.

۲٫ ظرفیت بهره برداری کلیه خطوط در حد ظرفیت حرارتی قرار داشته باشد.

در نتیجه مشکلات عمده در بهره‌برداری از سیستم‌های انتقال انرژی عبارتند از عبور توان در مسیرهای ناخواسته و عدم بهره‌برداری از ظرفیت سیستم‌های انتقال در حد ظرفیت حرارتی.

۱-۲-۱ عبور توان در مسیرهای ناخواسته

برای بررسی مسئله عبور توان در مسیرهای ناخواسته ، سیستم شکل (۱-۱) زیر را در نظر بگیرید.

در این سیستم دو ژنراتور A وB به ترتیب با تولید MW2000 وMW 1000،توان درخواستیMW3000 را از طریق خطوط AC با قدرت انتقالیMW 2000،(MW1000)AB،(MW1250) BC به بار نقطه C تحویل می دهند.قابل ذکر است که عبور توان در یک شبکه بعلت پارامترهای خطوط انتقالی به آسانی قابل کنترل نیست و در نتیجه،همانطور که در شکل نشان داده شده است ، خط BC بیش از قدرت نامی خویش توان انتقال می دهد.در حالیکه خطوط AC و AB هنوز توانائی انتقال توان بیشتر را دارند.اگر مصرف کننده C بخواهد توان بیشتری را تقاضا کند با وجود ظرفیت خالی خطوط مذکور انتقال توان به این مصرف کننده بخاطر افزایش بار خط BC امکان پذیر نخواهد بود.

۱-۲-۲ ظرفیت توان خطوط انتقال

برای بررسی مشکل دیگر سیستم های انتقال انرژی(عدم بهره برداری از ظرفیت کامل خطوط)لازم است مشخصه بار پذیری خطوط انتقال و مسایل وابسته به آن شناسائی شوند .

۱-۳ مشخصه بار پذیری خطوط انتقال

سیستم های خطوط انتقال انرژی که توان نیروگاه های دور دست را به مصرف کننده می رسانند،به خاطر مسایل پایداری و افت ولتاژ،ظرفیت بارپذیری خطوط با مقدار واقعی آن تفاوت زیادی خواهد داشت.

 بارپذیری یک خط طبق تعریف برابر با حد بارگذاری خط (برحسب درصدی از بار امپدانس ضربه)در محدوده های مشخص حرارتی،افت ولتاژ و پایداری است.

برای نخستین بار آقای Clair.St درسال ۱۹۵۳میلادی  این مفهوم را مطرح کرد و بر اساس ملاحظات علمی و تجربی،منحنی‌های قابلیت انتقال توان خطوط را در محدوده ولتاژ ۳۳۰ کیلووات و تا طول ۴۰۰‌مایل را بدست آورد .این منحنی‌ها(که به نام خودش مشهور است)ابزار ارزشمندی برای مهندسان طراحی سیستم‌های انتقال برای تخمین سریع حدود حداکثر بارگذاری خطوط است بعدها کار او بصورت محاسباتی تعمیم داده شده است بر اساس این مطالعات مشخصه بارپذیری خطوط انتقال توسعه سه عامل محدود می‌شود: محدودیت حرارتی،محدودیت افت ولتاژ و محدودیت پایداری.

برای بررسی این محدودیت ها سیستم شکل (۲-۱) را در نظر می گیریم که دو انتهای سیستم انتقال(پایانه ارسالی و پایانه دریافتی)توسط مدل تونن آن نشان داده شده است.

 ۱-۳-۱ محدودیت حرارتی (Thermal Limits)

حرارت حاصل از عبور جریان خطوط انتقال دوتاثیر نامطلوب دارد:

–    ذوب شدن و از دست دادن تدریجی قدرت مکانیکی هادی آلومینیومی بعلت قرار گرفتن در معرض دماهای بالا بطور مداوم.

–        افزایش انحنای خط و کاهش فاصله آن با زمین به دلیل انبساط خط در دماهای بالا (شکل ۳-۱)

معمولاً دومین عامل از عوامل فوق،حداکثر دمای کاری مجاز را تعیین می کند. در این حد،انحنانی خط به حداکثر مجاز خود نسبت به زمین می رسد. بر اساس ملاحظات مربوط به ذوب،حداکثر دمای مجاز برای خطوط با مقدار آلومینیوم بالا مساوی ۱۲۷ و برای سایر هادیها  ۱۵۰ است.حداکثر جریان مجاز، بستگی به دمای محیط و سرعت بالا دارد . ثابت زمانی حرارتی در حدود ۱۰ تا ۲۰ دقیقه است از این رو بین ظرفیت‌نامی پیوسته و ظرفیت نامی زمان محدود می توان تفاوت قایل شد.بر این اساس در وضعیت‌های اضطراری با در نظر گرفتن جریان قبل از اغتشاش،دمای محیط و سرعت باد،از ظرفیت نامی زمان محدود استفاده کرد.

 ۱-۳-۲ محدودیت افت ولتاژ

با در نظر گرفتن مدل خط انتقال و پارامترهای تشکیل دهنده آن،پروفیل ولتاژ برای سیستم شکل (۲-۱) به ازای فاصله خط و توان انتقالی نامی و بی‌باری در شکل(۴-۱)نشان داده شده است.همانطور که ملاحظه می شود،ولتاژ خط در طول خط ثابت نبوده و شدیداً تابعی از توان انتقالی خط خواهد بود.این تغییرات ولتاژ بایستی درمحدوده مجاز باشد لذا انتقال توان در این خطوط محدود به تغییرات دامنه ولتاژ خواهد بود.به بیان دیگراگر طول خط را به عنوان یک پارامتر در نظر بگیریم مشخصه بارپذیری خط را تابعی از طول خط بر‌اساس محدودیت افت ولتاژ را می توان بصورت زیر محاسبه کرد.

مقادیر ولتاژ پایانه های ارسالی و دریافت  و  بر اساس محاسبه پخش بار بدست می آید و برای این سیستم محدودیت افت ولتاژ ۵% در نظر گرفته شده است.آنگاه طول خط به عنوان یک پارامتر در نظر گرفته و با مقدار اولیه آن شروع می کنیم و دامنه ولتاژ  را حساب می کنیم.

 مقدار  بر اساس افت ولتاژ مجاز ۵% چک می شود.اگر به حد مجاز رسید آنگاه انتقال توان به محدودیت افت ولتاژ رسیده و  را از رابطه زیر محاسبه می کنیم .

سپس با جایگزینی آن در رابطه زیر مقدار توان پایانه ارسالی محاسبه می شود.

که A و B پارامترهای مشخصه خطوط انتقال و و زوایای آنها هستند و زاویه بین  و  می باشد.نسبت مقدار Ps/Psil بارپذیری را بر حسب پریونیت بیان می کند.

اگر افت ولتاژ مرحله قبلی در محدوده مجاز خود قرار داشت.آنگاه افزایش داده می شود و از معادله (۱-۱) بدست می آید . سپس مقدار جدید طول خط این حلقه محاسباتی تکرار می شود تا مشخصه بارپذیری خط انتقال بر حسب تابعی از طول خط متناظر با محدودیت افت ولتاژ بدست می آید .

۱-۳-۳ محدودیت پایداری

با توجه به مشخصه توان–زاویه سیستم شکل (۲-۱) که در شکل (۵-۱) نشان داده شده است،ملاحظه می شود که در حالت ایده‌آل ژنراتور می تواند ماکزیمم توان انتقالی خود را در زاویه ۹۰ درجه انتقال دهد که عملاً به خاطر ملاحظات پایداری با ضریب اطمینان ۳۰% از ژنراتور بهره‌برداری می کنند.یعنی ماکزیمم توان خروجی ژنراتور نبایستی از ۷۰% ظرفیت ماکزیم توان انتقالی خط افزایش یابد.زاویه ژنراتور متناظر با این محدودیت با استفاده از رابطه توان حدوداً  بدست می آید. شکل (۵-۱) این محدودیت را برای خطوط انتقال با طول‌های متفاوت(یعنی امپدانس‌های متفاوت)نشان می دهد.همانطور که ملاحظه می شود با افزایش امپدانس خط(یا طول خط) برای تامین ضریب اطمینان ۳۰% پایداری( متناظر با  )، مقدار توان انتقالی مجاز متفاوت خواهد بود .

  شکل(۶-۱)مشخصه بارپذیری سیستم انتقال را نشان می دهد.در این شکل خط A مبین محدودیت حرارتی(حدوداً PSIL3) است.یعنی ماکزیمم توانی که یک خط قابلیت انتقال آن را دارد.منحنی B مشخصه حداکثر توانی است که به محدودیت افت ولتاژ مربوط می شود و منحنی C مشخصه حداکثر توانی است که به محدودیت پایداری مربوط می شود.در نهایت مشخصه بارپذیری خط از ترکیب این سه مشخصه بدست می‌آید که به صورت خط پررنگ در منحنی d نشان داده شده است.همانطور که در‌این مشخصه مشاهده می‌شود برای خطوط کوتاه،خط انتقال فقط با محدودیت ظرفیت حرارتی مواجه می‌شود.برای خطوط متوسط مسئله عمده افت ولتاژ می باشد که در نتیجه محدودیت توان انتقالی را بدنبال دارد و در خطوط طولانی، محدودیت توان به خاطر حفظ حریم پایداری است.همچنان که ملاحظه می‌شود بارپذیری خط با افزایش طول خط،شبکه تحت تاثیر عوامل ذکر شده شدیداً کاهش می یابد .

 ۱-۴ راه حل ها

۱٫ احداث خطوط جدید برای افزایش ظرفیت توان انتقالی

۲٫ حفظ خطوط موجود و اتخاذ تدابیری برای استفاده از ظرفیت کامل آنها در حد ظرفیت حرارتی.

راه حل اول چندان مورد توجه نیست بخاطر مشکلات قانونی حق عبور برای نصب خطوط انتقال جدید و عدم استفاده کامل از ظرفیت خطوط نصب شده لذا راه حل دوم معقول‌تر به نظر می رسد.از لحاظ تئوری با توجه به رابطه توان موارد زیر را می توان برای افزایش ظرفیت خطوط پیشنهاد کرد.

۱-۴-۱ کاهش امپدانس خط با نصب خازن سری

در این حالت امپدانس موثر خط انتقال برابر (X-Xc) خواهدشد.باتوجه به رابطه توان ملاحظه می‌شود که مشخصه توان–زاویه را می‌توان به راحتی تغییر داد و در نتیجه ظرفیت خط انتقال را افزایش داد.

شکل(۷-۱) خازن سری و مشخصه توان- زاویه آنرا نشان می دهد .

۱-۴-۲ بهبود پرفیل ولتاژ در وسط خط

در این حالت با نصب یک منبع ولتاژ در وسط خط، ولتاژ آن را تثبیت می کنیم شکل (۸-۱) آرایش سیستم قدرت و مشخصه توان–زاویه را برای این حالت نشان می دهد .

۱-۴-۳ کنترل توان با تغییر زاویه قدرت

با توجه به رابطه می توان مشاهده کرد که با تغییر زاویه توان هم می‌توان،توان انتقالی را کنترل کرد که شمای آن در شکل(۹-۱) نشان داده شده است .

حال باید دید که چگونه می توان توسط ادواتی که می شناسیم این مشخصه‌ها را بوجود آورد.دو راه حل در طول زمان شناسائی شد راه حل اول ، معرفی ادوات کلاسیک با استفاده از عناصر مداری از قبیل خازن، راکتور،ترانسفورماتور و کلیدهای مکانیکی می باشد با پیشرفت قطعات الکترونیک قدرت و استفاده از آنها در شبکه قدرت موجب پیشنهاد راه حل جدید تحت عنوان شبکه انتقال AC انعطاف پذیر (FACTS) شده است .

 ۱-۵ راه حل های کلاسیک

۱-۵-۱  بانکهای خازنی سری با کلیدهای مکانیکی

برای کاهش امپدانس خط می توان از بانکهای خازنی که توسط کلیدهای مکانیکی وارد و خارج می‌شوند استفاده کرد.(شکل۱۰-۱) .

۱-۵-۲ بانکهای خازنی و راکتوری موازی قابل کنترل با کلیدهای مکانیکی

برای تثبیت ولتاژ وسط خط می توان از ترکیب بانکهای خازنی و راکتوری استفاده کرد که توسط کلیدهای مکانیکی می توان مقادیر آنها را کنترل کرد.شکل(۱۱-۱)نمونه ای از این ترکیب را نشان می دهد .

همچنین در این شکل مشخصه ولتاژ–جریان آنها هم نشان داده شده است.جریان راکتور به اندازه ۹۰ درجه از ولتاژ دو سر آنها عقب‌تر است.همچنین جریان خازن‌ها به اندازه ۹۰ درجه از ولتاژ دو سر آنها جلوتر است.بنابراین برای داشتن پروفیل ولتاژ ثابت در وسط خط به ازای جریان‌های مختلف می توان با سوئیچ کردن خازنها و یا راکتورها روی مشخصه‌های مختلف حرکت کرد تا ولتاژ ثابتی را بدست آورد.

۱-۵-۳ جابجاگر فاز

با این ایده که در یک سیستم سه فاز،ولتاژ خط دو فاز با ولتاژ فازی فاز سوم به اندازه ۹۰ درجه اختلاف‌فاز دارد می‌توان استفاده کرد و با ترکیب موازی- سری ترانسفورماتورها ولتاژی را بصورت سری به خط تزریق کرد تا ولتاژ حاصل،اختلاف فازی با ولتاژ قبلی داشته باشد.بدین طریق می‌توان زاویه ولتاژ خط انتقال را تغییر داد.نمونه از این ترکیب در شکل (۱۲-۱) نشان داده شده است.مقدار دامنه ولتاژ تزریقی توسط تپ چنجره های ترانسفورماتور کنترل خواهد شد.

کلیدهای مکانیکی دارای مشخصات سرعت کم،احتیاج به سرویس و بازبینی مرتب و عمر کوتاه بخاطر وجود قطعات متحرک می‌باشد.به همین دلیل عملکرد این ادوات فقط منحصر در حالت مانا و حوزه کاربردی محدود خواهد بود.علاوه براین،استفاده از خازن سری موجب بروز نوسانات زیر سنکرون خواهد شد که مسئله‌ساز خواهد بود.

با پیشرفت تکنولوژی نیمه هادی‌ها و افزایش قابل توجه ظرفیت نامی جریان و ولتاژ کلیدهای نیمه هادی (تریستورها) فکر استفاده از آنها در سیستم های قدرت قوت گرفت.بر این اساس راه حل‌های جدیدی برای استفاده بهتر از سیستم قدرت پیشنهاد شد که همان مفهوم شبکه انتقال انعطاف پذیر FACTS می باشد.

بنابراین مفهوم FACTS تداعی کننده ادوات کنترل شونده با تریستور می باشد.عنصر مهم بازیگر در این مفهوم مشخصه جالبی است که از ترکیب یک کلید تریستوری و یک راکتور بوجود می آید.

۲-۱ مقدمه

فن‌آوری FACTS فرصتهای جدیدی را برای کنترل توان و افزایش ظرفیت قابل بهره‌برداری خطوط موجود و همچنین خطوط جدید و ارتقاء یافته،فراهم می کند.امکان کنترل جریان در داخل یک خط انتقال با هزینه منطقی افزایش ظرفیت خطوط موجود را به شکل خطوطی با هادی‌های بزرگتر و استفاده از یکی از ادوات کنترل کننده FACTS انتقال توان را در درون چنین خطوطی تحت شرایط عادی و پیش بینی نشده ممکن می سازد.[۱]

۲-۲ انواع اصلی کنترل کننده های FACTS

بطور کلی ، کنترل کننده های FACTS را می توان به چهار دسته تقسیم کرد:

۱-    کنترل کننده های سری

۲-    کنترل کننده های موازی

۳-    کنترل کننده های ترکیبی سری–موازی[۱]

۲-۲-۱ کنترل کننده های سری

کنترل کننده‌های سری می توان یک امپدانس متغیر باشد مثل خازن،رآکتور و غیره … ،‌ یا یک منبع متغیر فرکانس اصلی یا زیر سنکرون و فرکانس‌های هارمونیکی مبنی بر الکترونیک قدرت باشد،که نیاز مورد نظر را برآورده نماید.در اصل همه کنترل کننده‌های سری ولتاژ را بصورت سری به خط تزریق می کنند.حتی یک امپدانس متغیر ضرب در جریان داخل آن،نماینده یک ولتاژ سری است که در خط تزریق شده است.تا زمانیکه ولتاژ بر جریان خط عمود است،کنترل کننده سری فقط مقادیری توان رآکتیو تامین یا مصرف می‌کند. هر اختلاف فاز دیگری،جابجایی توان واقعی را نیز درگیر خواهد نمود.در ادامه به بررسی چند نمونه از ادوات FACTS که در گروه کنترل کننده‌های سری قرار می گیرند،می پردازیم.[۱]

۲-۲-۱-۱ جبران‌ساز سنکرون استاتیکی بصورت سری (SSSC):

یک مولد سنکرون استاتیکی که بدون منبع انرژی الکتریکی خارجی،به عنوان جبران‌ساز سری کار می‌کند و ولتاژ خروجی آن هم دارای ۹۰ درجه اختلاف فاز با جریان خط بوده و هم قابل کنترل بطور مستقل از جریان خط است و به منظور افزایش یا کاهش کل افت ولتاژ رآکتیو در طول خط و در نتیجه کنترل توان الکتریکی انتقال یافته به کار می رود.

SSSC می تواند شامل ذخیره انرژی در حد مقدار گذرا با وسایل جذب کننده انرژی باشد تا عملکرد دینامیکی سیستم قدرت را با جبران‌سازی توان حقیقی اضافی بصورت موقت افزایش دهد و کل افت ولتاژ حقیقی را در طول خط بصورت لحظه‌ای افزایش یا کاهش دهد.

SSSC مشابه STATCOM می باشد با این تفاوت که ولتاژ AC خروجی بصورت سری با خط است.[۱]

۲-۲-۱-۲ کنترل کننده‌های انتقال توان میان خط (IPFC):

 IPFC کنترل کننده جدیدی است که در همین اواخر معرفی شده است ، لذا IEEE هنوز تعریفی برای آن ارائه نکرده است. یک تعریف احتمالی عبارت خواهد بود از : ترکیبی از دو یا چند جبران‌ساز سنکرون استاتیکی سری که با واسطه یک رابط DC با هم جفت شده‌اند تا انتقال یکسویه توان حقیقی را بین ترمینالهای SSSC‌ها تسهیل کنند. و کنترل آنها به منظور جبران‌سازی مستقل توان راکتیو است تا انتقال توان حقیقی در هر خط ، تنظیم شده و توزیع مطلوب انتقال توان راکتیو در میان خطوط حفظ شود. ساختار IPFC هم می تواند شامل یک STATCOM باشد که با رابطه DC مشترک IPFC ها جفت شده تا جبران سازی توان راکتیو موازی را انجام دهد و کمبود کل توان حقیقی مجموعه SSSC ها را تامین یا جذب نماید.[۱]

۲-۲-۱-۳ خازن سری با  کنترل تریستوری (TCSC):



[1] – Loop Flow Problem

60,000 ریال – خرید
 

تمام مقالات و پایان نامه و پروژه ها به صورت فایل دنلودی می باشند و شما به محض پرداخت آنلاین مبلغ همان لحظه قادر به دریافت فایل خواهید بود. این عملیات کاملاً خودکار بوده و توسط سیستم انجام می پذیرد.

 جهت پرداخت مبلغ شما به درگاه پرداخت یکی از بانک ها منتقل خواهید شد، برای پرداخت آنلاین از درگاه بانک این بانک ها، حتماً نیاز نیست که شما شماره کارت همان بانک را داشته باشید و بلکه شما میتوانید از طریق همه کارت های عضو شبکه بانکی، مبلغ  را پرداخت نمایید. 

 

 

مطالب پیشنهادی:
برچسب ها : , , , , , , , , , , , ,
برای ثبت نظر خود کلیک کنید ...

براي قرار دادن بنر خود در اين مکان کليک کنيد
به راهنمایی نیاز دارید؟ کلیک کنید


جستجو پیشرفته مقالات و پروژه

سبد خرید

  • سبد خریدتان خالی است.

دسته ها

آخرین بروز رسانی

    سه شنبه, ۵ بهمن , ۱۳۹۵

اولین پایگاه اینترنتی اشتراک و فروش فایلهای دیجیتال ایران
wpdesign Group طراحی و پشتیبانی سایت توسط دیجیتال ایران digitaliran.ir صورت گرفته است
تمامی حقوق برایdjkalaa.irمحفوظ می باشد.