اشترك بالحزمة الذهبية واحصل على وصول غير محدود شمرا أكاديميا
تسجيل مستخدم جديدتطوير خوارزمية و برنامج حاسوبي لتحليل جريان الاستطاعة في نظم القدرة الكهربائية الحاوية على نظام STATCOM
Developing Algorithm and Program for Power Flow Analysis in Power System with STATCOM*
2108
1 59
0
(
0
)
نشر من قبل
جامعة دمشق ورقة بحثية
تاريخ النشر
2015
مجال البحث
الهندسة الكهربائية والميكانيكية
والبحث باللغة
العربية
تأليف
نبيل الفقيه( باحث )
تمت اﻹضافة من قبل
Shamra Editor
اسأل ChatGPT حول البحث
ُتعد مسألة إبقاء التوترات ضمن الحدود المطلوبة إحدى المسائل الأساسية في تشغيل نظام القدرة الكهربائية،و لما كانت توترات العقد في نظام القدرة تتأثر بشكل ملحوظ بتغيرات الأحمال و بدخول العناصر الكهربائية أو بخروجها على الدارة المكافئة لنظام القدرة كانت الحاجة إلى تنظيم التوتر بقابلية تحكم عالية. وبسبب تنامي استخدام أنظمة نقل التيار المتناوب المرنةبشكل عام و FACTS منها المعوضات التزامنية الساكنة STATCOM في نظم القدرة الكهربائية من أجل تحسين استقرار التوتر و بسبب الحاجة إلى برمجيات غير متاحة دومًا، كان هدف البحث هو تطوير نموذج رياضي و خوارزمية و برنامج حاسوبي لتحليل جريان الاستطاعة في الحالة المستقرة في نظام قدرة كهربائية يحتوي على معوض تزامني ساكن STATCOM . وسعت مصفوفة اليعقوبي في خوارزمية نيوتن-رافسون، و هي العلاقة بين التوتر و الاستطاعة في حالات عدم التطابق، بمتغيرات نظام STATCOM من أجل ضبط التوتر و التحكم بالاستطاعة الردية التي يقدمها أو يمتصها في العقدة المشتركة مع نظام القدرة بقابلية تحكم عالية. أنجز برنامج حاسوبي، تضمن وسائل التحكم في بارامترات نظام STATCOM أعطى خصائص تقارب عالية جدًا. تم التحقق من الخوارزمية المطورة و فعالية البرنامج المنجز من خلال تطبيقه على عدد من الأنظمة القياسية عرض منها ما تم على IEEE 5-bus system وأجريت اختبارات على شبكة النقل الكهربائية السورية 400 kV .
Keeping the voltage within the required limits is one of the key issues of operating a power system. since the voltage in electrical power system is affected significantly by changes of loads and equivalent circuit of the power system, there is a need to regulate the voltage with high control ability. Because of the growing use of FACTS in General and STATCOM among them in power systems to improve voltage stability, and because of the need for software that is not always available, the aim of research is to develop a mathematical model, algorithm and software for load flow analysis at the steady state of power system includes static synchronous compensator STATCOM. The Jacobian matrix in the Newton –Raphson algorithm, which is the relationship between voltage and power mismatches, is extended with the STATCOM variables to adjust the voltage and control of the reactive power witch is injected or absorbed at the point of common coupling, with high controlability. A Complete software has been developed that includes comprehensive control facilities and exhibits very strong convergence characteristics. A Sophisticated algorithm has been verified and the effectiveness of the program is tested by its application to a number of standard power systems including the IEEE 5-bus system, and Syrian transmission network 400 kV.
المراجع المستخدمة
KALYAN, K. S.; MEY, L. S. "Introduction to FACTS Controllers: Theory, Modeling, and Applications". John Wiley & Sons, 2009, 408
HINGORANI, N. G.; GYUGYI, L. "Understanding FACTS: Concepts and Technology of Flexible AC Transmission Systems". Wiley–IEEE Press: New York, 2000, 432
ZHANG, X. P.; REHTANZ, C.; PAL, B. "Flexible AC Transmission Systems: Modelling and Control". Springer Verlag: Berlin, Germany 2006, 383
AMBRIZ-PEREZ, H. "Advanced SVC Models for Newton-Raphson Load Flow and Newton Optimal Power Flow Studies". IEEE Trans. On Power Systems, vol.15, No.1, 2000, 129-136
WEEDY, B. M; CORY, B. J.; JENKINS, N.; EKANAYAKE,J. B.; STRBAC,G. "Electric Power Systems". 5th. ed., John Wiley & Sons, 2012, 512
قيم البحث
اقرأ أيضاً
إن الحاجة إلى قابلية تحكم عالية في شبكات التيار المتناوب و/أو ربط أنظمة قدرة غير متزامنة (ذات تردد مختلف) يجعلان من نظام حلقة الوصل بالتيار المستمر عالي التوتر- مبدل منبع توتر VSC-HVDC link تقانة جذابة لمعظم شبكات نقل القدرة الكهربائية.من ميزات نظام
VSC-HVDC قابلية التحكم العالية بالاستطاعة الفعلية و الردية على طرفي المبدلات و القدرة على حسين استقرار أنظمة القدرة AC المحيطة به. يتيح التحكم بجريان الاستطاعة تحقيق نقل استطاعة أعظمي، و استقرار نظام القدرة و تحسين جودة الطاقة الكهربائية و موثوقيتها.
هدف البحث إلى تطوير نموذج رياضي و خوارزمية لتحليل جريان الاستطاعة في الحالة المستقرة لنظام قدرة كهربائية يحتوي على VSC-HVDC وسعت مصفوفة اليعقوبي في خوارزمية نيوتن- رافسون، و هي العلاقة بين التوتر و الاستطاعة في حالات عدم التطابق, بنتغيرات النظام
VSC-HVDC من أجل التحكم بكل من الاستطاعة الفعلية و الردية و قيمة التوتر بشكل مستقل. أنجز برنامج حاسوبي، تضمن وسائل التحكم في بارامترات VSC-HVDC و أعطى خصائص تقارب عالية جداً. تضمنت الدراسة النظام BTB) VSC-HVDC link ) مبدلاه متصلا نعقب-عقب مباشرة و النظام full VSC-HVDC الذي يصل بين قضيبي تجميع تيار متناوب عبر حلقة وصل تيار مستمر DC link .
جرى التحقق من الخوارزمية المطورة و فعالية البرنامج المنجز من خلال تطبيقه على عدد من الأنظمة القياسية و منها ما جرى على IEEE 14-bus system .
يؤدي نظام التحكم الموحد بجريان الاستطاعة UPFC دوراً حيوياً في تحسين أداء نظام القدرة الكهربائية الستاتيكي و الديناميكي، و يحسن قابلية تحميل نظام النقل و ذلك بإعادة توجيه جريان الاستطاعة في الشبكة الكهربائية.
صيغَ في هذا البحث نموذج رياضي لحساب جريان
الاستطاعة في نظام قدرة يحتوي على المتحكم UPFC و صمم برنامج حاسوبي لتحليل جريان الاستطاعة.
بدأ البحث بمقدمة تشرح مفهوم و أهمية أمان نظام القدرة الكهربائيـة، يلـي ذلـك النمـوذج
الرياضي الذي بني استناداً إلى تقانتي جريان الحمولة الخطي و عوامل الحساسية لأهم الأحداث
التي يمكن أن يتعرض لها نظام القدرة مثل انقطاع خط و/أو انقطاع توليـد. و قـد ص
ـممت
خوارزمية تحليل الأحداث المحتملة بحيث يمكن تقويم أمان أي نظام قدرة كهربائيـة (مهمـا
كانت عدد باساته و مستويات توتراته) من حيث جريان الا ستطاعة الفعلية. و استناداً إلى هـذه
الخوارزمية فقد تم تصميم نظام برامجي بلغة توربو باسكال بحيث يتيح للمسـتخدم الحـوار
السهل مع الحاسوب أثناء التشغيل، و قد تم التثبت من صحة البرنامج بتطبيقه علـى شـبكات
عملية اختبارية كما استخدم لتحليل الأمان لجزء من الشبكة السورية لتوتر 230 ك ف. و تبين
من خلال النتائج أن البرنامج ذو كفاءة عالية و يصلح لتقدير أمان الشبكة بدقة مقبولة و سـرعة
قياسية ، على الرغم من استخدام طرق التحليل الخطية. و تجدر الاشـارة الـى أن البرنـامج
المنجز هو الأول من نوعه في القطر لتقدير أمان نظام القدرة.
إن عمل نظم القدرة الكهربائية في الشروط الطبيعية هو ما نسعى إلى تحقيقه دوماً, و هو ما يمكن أن يمثل الحالة المثالية لعمل نظام الطاقة الكهربائية, أما عمل نظم القدرة الكهربائية في حالة نقص الاستطاعة الكهربائية فهو ما نسعى إلى تجنبه لأن ذلك يقود إلى خسائ
ر كبيرة في الاقتصاد الوطني, و قد تكون هذه الخسائر كبيرة جداً عندما نتحدث عن حدود الربط بين الأنظمة وفقاً لإطار زيادة التحميل, و ذلك بسبب الطلب غير الكافي للطاقة الكهربائية. إن فعالية العمل في هذه الشروط يمكن أن ترتفع بشكل ملحوظ عند الحد المعقول من الطلب على الاستطاعة الكهربائية, و كذلك عند إيجاد الحل الأفضل لعمل نظم الطاقة الكهربائية و خطوط الربط فيما بينها مع الأخذ بالحسبان خسائر آليات فصل المستهلكين التي تضمن لهم استقرار حمولاتهم, و في النهاية عند الاستخدام الكامل لميزات الطاقة الاحتياطية المعروفة و ذلك عند إجراء التصحيح اللحظي لنظام العمل. نعرض في هذا البحث الطرق الأساسية لحل مثل هذه المسائل و التي تدخل في إطار الموثوقية, كما نسعى لصياغة الخوارزمية الرياضية الناظمة لتصحيح عمل نظم القدرة الكهربائية في حالة نقص الاستطاعة الكهربائية
يهدف هذا البحث إلى تحقيق الرؤية لأي شبكة كهربائية عن طريق تعويض القياسات المفقودة نتيجة حدوث خلل ما، مما يتيح إمكانية تقييم حالة الشبكة الكهربائية، أي الحصول على حل وحيد لتقييم الحالة، و ذلك عن طريق تحليل رؤية الشبكة باستخدام مجموعة القياسات المتاحة،
و إضافة قياسات افتراضية كاذبة في حال كانت الشبكة غير مرئية. و يتم إجراء ذلك باستخدام خوارزمية عددية تكرارية تضمن الحصول على العدد الأصغري و الأمثل من القياسات الحدية الكاذبة المضافة بحيث لا تؤثر سلباً على نتائج تقييم الحالة. تعتمد الخوارزمية على حل معادلة مقيم الحالة الخطي و على التحليل إلى العوامل المثلثية لمصفوفة الربح و على طريقة سهلة لترتيب محور مصفوفة جاكوبيان أي مصفوفة القياسات لضمان الحصول على المجموعة الأصغر من القياسات الكاذبة المرشحة لتكون قياسات مضافة. تم تنفيذ الخوارزمية العددية التكرارية في بيئة MATLAB و تم اختبار تأثير نتائج خوارزمية تحليل الرؤية و إضافة القياسات الكاذبة على تقييم الحالة. و قد اختبرت نتائج البرنامج على شبكة IEEE القياسية المكونة من 14 عقدة، و أظهرت النتائج أنه في حال فقد عدد من القياسات سيتم تعويضها بقياسات كاذبة حدية، كما أظهرت نتائج تقييم الحالة قيماً صغيرة لنسبة الخطأ بين القيم المقيمة باستخدام القياسات الحقيقية و بين القيم المقيمة بعد إضافة القياسات الكاذبة الحدية.
سجل دخول لتتمكن من نشر تعليقات
التعليقات
جاري جلب التعليقات
سجل دخول لتتمكن من متابعة معايير البحث التي قمت باختيارها
