سيستمهاي قدرت عموما به صورت سه فاز متعادل و در شرايط سينوسي ماندگار مورد بهره برداري قرار مي گيرند. در چنين سيستمي اطلاع از ميزان توان عبوري از خطوط، همچنين ولتاژ در شينه هاي مختلف سيستم براي بهره برداران از شبكه قدرت از اهميت ويژهاي برخوردار است. خصوصا زماني كه سيستم در اثر عواملي چون نصب نيروگاههاي جديد، رشد بار و يا نصب خطوط انتقال جديد دستخوش تغييرات شده باشد. هدف از انجام مطالعات پخش بار، آگاهي از نحوه توزيع توانهاي توليدي بر روي خطوط شبكه و تعيين ولتاژ باسها و غيره ميباشد. دربررسی سیستمهای قدرت، به مطالعه و تجزیه‌وتحلیل سیستم که با هدف تعیین پارامترهای مهم سیستم در شرایط نرمال یا اضطراری انجام میشود پخش بار می‌گویند. پارامترهای مورد مطالعهٔ پخش بار شامل مواردی مانند ولتاژها، جریان‌ها، توان‌های اکتیو و راکتیو، تلفات توان، تبادل توان بین سامانه‌های قدرت مختلف، موازنهٔ تولید و مصرف در سامانه، توان‌های انتقالی، محاسبهٔ توان‌های راکتیو مورد نیاز سیستم و دیگر مشخصه‌هایی که میتوان با استفاده از محاسبهٔ جریان و ولتاژ در بخش‌های مختلف سامانه بررسی کرد میشود. در محاسبات پخش بار معمولاً از روش ولتاژ گره که در بسیاری از تجزیه و تحلیل‌های سیستم قدرت مناسب‌ترین روش است استفاده میشود؛ استفاده از این روش به مجموعه‌ای از معادلات جبری مختلط بر حسب جریان گره‌ها می‌انجامد که در صورت دانستن جریان‌ها میتوان این معادلات را برای بدست‌آوردن ولتاژ گره‌ها حل کرد. با توجه به اینکه در سیستم قدرت ترجیحاً به جای جریان، توان‌ها معلوم فرض میشوند، به معادلات حاصل که بر حسب توان هستند، معادلات پخش توان می‌گویند. از آنجایی که این معادلات غیرخطی‌اند باید آنها را با روشهای عددی و مبتنی بر تکرار حل کرد.دو روش متداول برای حل این معادلات روشهای گوس-سایدل و نیوتون-رافسون هستند.مطالعات بخش بار استخوان‌بندی اصلی تجزیه و تحلیل و طراحی سیستمهای قدرت هستند و انجام آنها برای بهره‌برداری و برنامه‌ریزی زمانبندی اقتصادی بین شرکت‌های برق ضروری است. همچنین تجزیه و تحلیل پخش بار پیش‌زمینهٔ مطالعات پایداری گذرا و واحتمال وقوع حوادث در شبکه است.
مساله پخش بار
در شبيه سازي سيستمهاي قدرت با عناصري چون مقاومت، سلف و خازن، روشهاي كلاسيك حل معادلات همانند روشهاي حلقه و يا گره كاربرد ندارند و نيازمند به استفاده از روشهاي عددي براي حل معادلات غيرخطي در اين سيستمها ميباشيم. با استفاده از مفاهيم ماتريسي ميتوان تمام معادلات يك سيستم قدرت N شينه را به صورت زير بيان كرد .
در اينجا مساله اصلي حل N معادله ی جبری غیر خطی است که شامل 2N مجهول میباشد. ماتریس[V]_(n×n) فازور ولتاژ تمامي شينه هاي مختلف سيستم است. ماتريس[I]_(n×n) مبين جريان تزريقي در هرشينه ميباشد كه از تفاضل توليد و مصرف در هر شينه حاصل ميگردد. ماتريس[Y]_(n×n) نيز شامل ادميتانس كل شبكه شامل كليه خطوط انتقال و ترانسفورماتورها است. همانطور كه ميدانيم برای به دست آوردن N مجهول باید N معادله مستقل داشته باشيم. معادله بالا نيازمند به حدسهاي اوليه براي آغاز انجام محاسبات و تعادل ميان پارامترهاي معلوم و مجهول است. معمولا در مطالعات پخش بار ترجيح بر آن است كه به جاي كميت جريان از دو كميت توان اكتيو راكتيو استفاده شود.بنابراين در مطالعات پخش بار در هر شينه با چهار كميت اندازه ولتاژ، زاويه ولتاژ، توان اكتيو مصرفي وتوان راكتيو مصرفي روبرو خواهيم بود. بر اين اساس در يك تقسيمبندي ميتوان گفت كه سه نوع شينه در سيستمهاي قدرت وجود دارد.
روشهاي انجام محاسبات پخش بار
همانطور كه اشاره شده است، معادلات پخش بار معادلاتي جبري و غيرخطي ميباشند كه ميبايست با روشهاي عددي محاسبه گردند. در اين روشها، معادلات در تكرارهاي متوالي حل ميشوند و در نهايت با رسيدن به يك Mismatch مناسب، محاسبات پايان مييابد. براي شروع محاسبات در معادلات پخش بار، ميبايست براي پارامترهاي مجهول، حدس اوليه زده شود. هرچه اين مقادير اوليه، صحيح تر انتخاب شده و به مقادير عملكردي سيستم قدرت نزديكتر باشند، معادلات سريعتر همگرا ميشوند. روشهاي عددي حل معادلات عبارتند از:
محاسبات پخش بار برای حالت دائم و شبکه متقارن
محاسبات پخش بار برای حالت دائم و شبکه متقارن انجام می شود.برای هر شین چهار پارامتر مهم وجود دارد.
چهار پارامتر هر شین
- اندازه ولتاژ |V|
- زاویه فاز δ
- توان اکتیو P
- توان راکتیو Q
شین های سیستم معمولاً به سه نوع دسته بندی می شوند:
شین مرجع یا شينه اسلك
این شین که به شین نیروگاهی معروف است را به عنوان شین مرجع یا (Slack) در نظر گرفته می شود. زاویه در این شین صفر درجه و ولتاژ معمولا یک پریونیت در نظر گرفته می شود.پس از محاسبات پخش بار کمبود تولید و تلفات سیستم توسط این شین باید جبران شود.این شین را معمولا شین شماره 1 در نظر می گیریم و در این شین مقادیر |V| و δ معلوم و مقادیر P و Q مجهول می باشد.
در هر شبكه قدرت معمولا يك شينه اسلك و يا شينه سوئينگ وجود دارد كه وظيفه آن تامين تلفات سيستم ميباشد. اصولا اين شينه مربوط به ژنراتور بوده و داراي محدوديتهاي كمتري از نظر توليد است. در اين نوع شينه اندازه و زاويه ولتاژ مشخص است و دو كميت ديگر يعني توان اكتيو و راكتيو مصرفي (يا توليدي) بر اساس شرايط سيستم قدرت در حال بهرهبرداري از نتايج پخش بار تعيين مي گردد. از آنجا كه برقراري تعادل توان در سيستمهاي بزرگ قدرت از اهميت فوقالعاده اي در پايداري سيستم برخوردار است، اهميت شينه اسلك بارزتر ميگردد. اصولا در شينه هاي ژنراتور كه نقش اسلك را در شبكه ايفا مينمايند، تنها نيمي از ظرفيت توليد توان مورد بهره برداري قرار ميگيرد و نيمي ديگر به صورت ذخيره چرخان، آماده بهره برداري در شرايط اضطراري جهت برقراري تعادل توان در صورت تغييرات بار و همچنين تنظيم فركانس شبكه ميباشد. بنابراين بزرگتر بودن ظرفيت توليد در شينه اسلك، يك مزيت عمده براي بهره برداران سيستمهاي قدرت ميباشد.
شین های کنترل شده (PV)
دراين نوع از شينه ها، ميزان توليد توان اكتيو و اندازه فازور ولتاژ مشخص است، اما مقدار توان راكتيو و زاويه ولتاژ در شرايط معادلات تعيين ميگردد. تقريبا تمامي شينه هاي متصل به ژنراتورهاي شبكه از اين نوع ميباشند. همانطور كه انتظار ميرود در اين شينه ها ميبايست اندازه ولتاژ و ميزان توان اكتيو توليدي را كنترل نمود. اين كنترلها به وسيله تنظيم كننده ولتاژ و اكسايتر صورت مي پذيرد كه در ادامه به تشريح آنها خواهيم پرداخت.این شین های دارای ژنراتور هستند و به شین های کنترل شده یا PV معروفند، زیرا در این نوع از شین ها ولتاژ و توان اکتیو مقداری معلوم دارد. در انجام محاسبات، ما باید به دنبال پیدا کردن مقدار فاز و توان راکتیو این شین ها می باشیم.
شین های بارPQ
اين شينهها كه بخش اعظمي از شينه هاي سيستم قدرت را تشكيل ميدهند، به شينه هاي مصرف يا شينه هاي بار مشهورند. در اين شينه ها ميزان مصرف توان اكتيو و توان راكتيو مشخص است. اندازه و زاويه ولتاژ از مطالعات پخش بار تعيين ميگردد.در این نوع شین ها توان اکتیو و راکتیو مشخص است و ولتاژ و فاز قسمت مجهول است که باید محاسبه شود. این شین ها به شین های PQ نیز موسوم هستند. معمولاً باس شماره يك باس مرجع و باسهاي 1تاm باسهاي كنترل ولتاژ و باسهاي m+1 تا n باسهاي مصرفي شماره گذاري مي شوند .
روشهاي مختلفی برای محاسبه پخش بار
- روش گوس سايدل
- روش نيوتن رافسون
- روش نيوتن رافسون مجزا شده
- روش Decoupled
- روش Fast Decoupled
- روش پخش بار DC
را اندازی برنامه در متلب
برنامه پخش بار سیستم قدرت به روش نیتوتن-رافسون و گوس-سایدل( مطابق با الگوریتم ارایه شده در کتاب بررسی سیستمهای قدرت1 دکتر احد کاظمی): در پوشه loadflow ، 4 فایل وجود دارد که برنامه اصلی loadflow نام دارد. که از m.فایل data.loadflow به عنوان فایل اطلاعات مورد نیاز و از m.فایل های G-S و Newton_Raphson.m به منظور پردازش استفاده میکند. با اجرای برنامه loadflow ؛ برنامه از شما میخواهد روش مورد نظر خود را وارد کنید.برای ورود به برنامه گوس-سایدل عدد 1 و برای ورود به برنامه نیوتن- رافسون عدد2 را وارد کنید. در ادامه برنامه شماره مثال مورد نظر شما را میخواهد، در m.فایل data_loadflow اطلاعات سه مثال از کتاب بررسی سیستمهای قدرت1 دکتر احد کاظمی قرار گرفته است.که شما با وارد کردن شماره مثال مورد نظر ،اندازه ولتاژ شین ها را بر حسب پریونیت و زوایای ولتاژ را بر حسب درجه مشاهده خواهید کرد.
| حداقل اشتراک | محتویات | زمان ایجاد | حجم فایل | تعداد دانلودها |
یک ماهه (VIP)  |
متلب | شنبه, 20 آذر 1395 04:10 | 910.02 KB | 10 |
تنها کاربران عضو یا دارای مجوز میتوانند دانلود نمایند |
