توضیحات
افزایش پایداری گذرای سیستم توزیع با حضور مزارع بادی از نوع تکنولوژیهای SCIG و DFIG با استفاده از STATCOM
Enhancement of transient stability of distribution system with SCIG and DFIG based wind farms using STATCOM
شبیه‌سازی و برنامه‌نویسی در نسخه 15.1.7 نرم‌افزار دیگسایلنت انجام شده است.
شماتیک شبکه مدنظر به صورت زیر است:
شبکه فوق شامل عناصر زیر است:
- شبکه بالادست (شین بی نهایت)
- ترانسفورمر فوق توزیع
- باس بار توزیع
- ترانسفورمر توزیع
- بانک خازنی
- بارهای موتوری
- بارهای غیرموتوری
- ژنراتور القایی قفسه سنجابی (SCIG)
- ژنراتور القایی دو سو تغذیه (DFIG)
- حفاظت ولتاژ کم (UVR)
اطلاعات بارهای موتوری و غیر موتوری به صورت ذیل است:
اطلاعات ژنراتورهای القایی SCIG و DFIG به صورت زیر است:
ترانس فوق توزیع 110/22 Kv و ترانس‌های توزیع 22/0.69 Kv و 22/0.43Kv در دسترس است.
شماتیک شبکه مدنظر با وارد نمودن داده‌های عناصر مختلف در نرم‌افزار دیگسایلنت به صورت زیر است:
تنظیمات هر عنصر در پنجره مربوطه انجام شده است.
نکته قابل بیان در این قسمت، در نظر گرفتن مدل نیروگاه بادی از نوع DFIG است که به صورت زیر شامل اسلات‌های مختلف در نظر گرفته شده است:
ابتدا لازم است ضعیف‌ترین شین سیستم از بین باس بارهای 1 تا 5 مشخص شود. برای این منظور، از تحلیل QV استفاده شده است. برای انجام این آنالیز، یک ژنراتور مجازی مطابق شکل ذیل را در نظر می‌گیریم:
این ژنراتور را به باس باری که میخواهیم آنالیز QV روی آن انجام دهیم، متصل می‌کنیم.
بنابراین، 5 مرتبه باید این اتصال انجام شود.
در هر مرحله، ولتاژ تنظیم ژنراتور را از یک تا صفر پریونیت با پله‌های یک‌دهم پریونیت تغییر و اجازه می‌دهیم ژنراتور به هر اندازه که می‌خواهد توان راکتیو مورد نیاز برای تنظیم ولتاژ را تزریق کند.
در صورتی که پخش توان در مرحله‌ای همگرا نشود، به منزله رسیدن به نقطه بحرانی باس مورد نظر است.
برای اجرای الگوریتم QV، از ابزار زبان برنامه‌نویسی دیگسایلنت (DPL) استفاده شده است.
در نسخه‌های جدیدتر نرم‌افزار (2016 به بالا)، آنالیز QV به صورت یک افزونه در محیط شبیه‌ساز نرم‌افزار اضافه شده است اما در نسخه‌های قدیمی‌تر از جمله 15.1.7 این آنالیز در محیط شبیه‌ساز در دسترس نمی‌باشد لذا الگوریتم این آنالیز در محیط DPL مطابق تصویر ذیل پیاده‌سازی شده است:
برای هر 5 باس بار این برنامه اجرا می‌شود، در پنجره خروجی نرم‌افزار خواهیم داشت:
Bus 1:
Bus 2:
Bus 3:
Bus 4:
Bus5:
همانطور که از نتایج برنامه ملاحظه می‌شود، باس‌بارهای 2، 3، 4 و 5 در تکرار هفتم واگرا شده‌اند در صورتی که باس بار 1 در تکرار سوم واگرا است لذا باس بار 1 به عنوان ضعیف‌ترین باس بار این شبکه شناخته می‌شود و مستعد جبرانسازی توان راکتیو است.
قبل از ادامه روند شبیه‌سازی لازم به ذکر است که موتورهای القایی مجهز به حفاظت ولتاژی هستند که تنظیمات آن مطابق تصاویر ذیل انجام شده است.
در صورتی که ولتاژ ترمینال این موتورها از 0.65 پریونیت کم‌تر شود، با عملکرد رله حفاظتی، از شبکه جدا می‌شوند.
در این شبکه یک خطای سه‌فاز در شین شماره (5) اعمال می‌شود و ظرف مدت 300 میلی‌ثانیه، خطا پاک می‌شود.
در اثر وقوع این خطا، ولتاژ شین‌ها کاهش می‌یابد و باعث می‌شود در اثر عملکرد رله‌های حفاظتی، ژنراتورهای القایی و هم‌چنین موتورهای القایی از شبکه جدا شوند.
جدا شدن ژنراتورهای القایی از شبکه به منزله از دست دادن توان تولید بادی است.
وقتی ولتاژ شین کاهش می‌یابد، در صورتی که رله‌های حفاظتی عمل نکنند (افت ولتاژ از حد آستانه تنظیم ولتاژ رله‌ها کم‌تر باشد)، ماشین‌های القایی توان راکتیو زیادی را مصرف میکنند که این خود موجب تشدید افت ولتاژ شین‌ها شده و احتمال از دست رفتن ولتاژ (فروپاشی ولتاژ) وجود دارد لذا نیاز است در حین خطا، توان راکتیو مورد نیاز ماشین‌ها به وسیله جبرانسازی های سریع توان راکتیو مثل STATCOM فراهم شود تا خطر ناپایداری کاهش یابد.
. برای شبیه‌سازی خطای سه فاز متقارن، از آنالیز RMS Simulation نرم‌افزار استفاده شده است.
این آنالیز شامل مراحل زیر است:
- تعریف خطا (نوع خطا، زمان اعمال خطا و زمان پاک شدن خطا)
- تعریف متغیرهای خروجی (مانند ولتاژ شین PCC، سرعت زاویه روتور ماشین‌های القایی و…)
- مقداردهی اولیه
- تعیین مدت زمان شبیه‌سازی و اجرای آنالیز
- نمایش نمودار زمانی متغیرهای خروجی
خطای مدنظر را بر شبکه اعمال می‌کنیم و نمودارهای مربوطه را ترسیم می‌کنیم. بعضی از نمودارها در چهار حالت به صورت زیر ترسیم شده است:
- بدون حضور STATCOM
- نصب ظرفیت کل STATCOM در شین PCC
- نصب ظرفیت کل STATCOM در ضعیف‌ترین باس بار (باس (1))
- توزیع ظرفیت STATCOM در شین PCC و باس (1)
روش مقاله، حالت چهارم است که نتایج شبیه‌سازی بهبود عملکرد گذاری شبکه را نسبت به سه حالت دیگر نشان میدهد.
ساختار نوعی مدل STATCOM به صورت زیر است:
این مدل در نرم‌افزار دیگسایلنت مطابق تصویر ذیل پیاده شده است:
و در نهایت مطابق تصویر ذیل به نقاط مدنظر متصل شده است:
…
نمودارهای مربوطه در ادامه آورده شده است:
- نمودار ولتاژ باس PCC:
- نمودار سرعت زاویه روتور SCIG طی خطا:
نمودار سرعت زاویه روتور DFIG طی خطا:
- توان راکتیو موتور القایی در باس (1) در حالتی که رله حفاظت ولتاژ کم، عمل بکند.
- توان راکتیو موتور القایی در باس (1) در حالتی که رله حفاظت ولتاژ کم، عمل نکند.
- توان راکتیو مصرفی SCIG و DFIG در طی خطا
- نمودار توان راکتیو تزریقی STATCOM به شین PCC:
- مولفه‌های اکتیو و راکتیو جریان STATCOM:
تحلیل نمودارها:
- در نمودار ولتاژ PCC همانطور که ملاحظه می‌شود در روش پیشنهادی مقاله، ولتاژ سریعا بازیابی شده و به مقدار اولیه خود برگشته است در صورتی که به روش‌های دیگر، بازیابی ولتاژ کند بوده و ولتاژ به مقدار کم‌تر از مقدار اولیه خود رسیده است.
- در نمودار سرعت زاویه روتور SCIG با روش پیشنهادی مقاله، بعد از برطرف شدن خطا، سرعت روتور میرا شده و به مقدار اولیه خود رسیده است در صورتی که با روش‌های statcom در باس weak یا بدون حضور statcom سرعت روتور ناپایدار شده است. هم‌چنین در روش نصب statcom در باس PCC سرعت روتور SCIG دیرتر به مقدار نهایی رسیده و پیک بزرگ‌تری داشته نسبت به روش مقاله.
- نمودار زاویه روتور DFIG در همه حالت‌ها مشابه هم بوده و بعد از میرا شدن نوسانات، به مقدار اولیه خود نزدیک می شود.
- نمودارهای توان راکتیو موتور القایی در باس 1 هم در دو حالت با و بدون حفاظت ولتاژ ترسیم شده. اگه حفاظت نباشه چون ولتاژ کم میشه موتور القایی توان راکتیو زیادی مصرف میکنه که نمودارش ترسیم شده که چقد شدید هست. اما اگه مجهز به حفاظت ولتاژ باشه وقتی ولتاژ ترمینال موتور میاد پائین (زیر 0.65 پریونیت) حفاظت عمل میکنه و موتور رو از شبکه جدا میکنه یا مثلا ممکنه حفاظت داشته باشیم ولی ولتاژ به زیر 0.65 پریونیت نرسه که رله بخواد عمل کنه.
- نمودارهای آخر هم که مربوط به توان راکتیو تزریقی statcom است. همانطور که در گزارش بیان شده است وظیفه statcom تامین توان راکتیو مورد نیاز ماشین‌های القایی در حین خطا هست. اگر statcom نباشه ماشین‌ها توان راکتیو خود را از شبکه میکشند که باعث افت شدید ولتاژ و یا حتی خطر ناپایداری ولتاژ وجود داره. و وقتی هم ولتاژ بیاد پائین، رله‌های ولتاژی عمل میکنند و نیروگاه بادی رو از شبکه جدا میکنند. وقتی statcom باشه نیروگاه بادی میتونه به کار خودش ادامه بده و به شبکه متصل باقی بمونه.
در این قسمت میخواهیم تلفات اکتیو شبکه را در سه حالت زیر مقایسه کنیم:
- نصب STATCOM در باس PCC
- نصب STATCOM در باس 1
- توزیع STATCOM در باس‌های PCC و 1
به طور نمونه، در شکل ذیل، STATCOM به باس 1 متصل شده است.
با اجرای پخش توان و مراجعه به اطلاعات خروجی نرم‌افزار، تلفات اکتیو شبکه مطابق تصویر ذیل قابل مشاهده است.
میزان تلفات اکتیو شبکه در سه حالت به صورت نمودار میله‌ای در ذیل آورده شده است.
برای چهار حالتی که قبلا ذکر شد:
- بدون حضور STATCOM
- نصب STATCOM در باس PCC
- نصب STATCOM در باس 1
- توزیع STATCOM در باس‌های PCC و 1
حاشیه توان راکتیو را با استفاده از برنامه DPL مربوط به آنالیز QV بدست می‌آوریم.
این برنامه برای هر حالت باید اجرا شود و براساس نقطه واگرایی مشخصه QV، حد پایداری مشخص می‌شود.
شبیه سازی مقاله
افزایش پایداری گذرای سیستم توزیع با حضور مزارع بادی از نوع تکنولوژیهای SCIG و DFIG با استفاده از STATCOM
توسط کارشناسان سایت متلبی پیاده سازی گردیده و به تعداد محدودی قابل فروش می باشد.
سفارش انجام پروژه مشابه
درصورتیکه این محصول دقیقا مطابق خواسته شما نمی باشد،. با کلیک بر روی کلید زیر پروژه دلخواه خود را سفارش دهید.
دیدگاهها
هیچ دیدگاهی برای این محصول نوشته نشده است.