ترجمه طراحی پایدارسازهای هماهنگ سیستم قدرت: طراحی کنترلر مبتنی بر مدل مرجع

توضیحات

 عنوان فارسی: طراحی پایدارسازهای هماهنگ سیستم قدرت: طراحی کنترلر مبتنی بر مدل مرجع

عنوان انگلیسی مقاله:

Designing Coordinated Power System Stabilizers: A Reference Model Based Controller Design

چکیده

در این مقاله، روشی برای طراحی پایدارسازهای هماهنگ سیستم قدرت (PSS) ارائه شده است. مدل ارائه شده مبتنی بر طراحی کنترلر مدل مرجع می باشد. برای این منظور، مدلی که گذرگاه تک ماشینه غیر بینهایت نامیده شده است برای مطالعه نوسان های با فرکانس پایین معرفی شده است. سپس یک مدل مرجع برای طراحی مبتنی بر PSS مدل درگاه تک ماشینه غیر بینهایت پیشنهاد شده است. توابع انتقال ماشین مورد مطالعه که با پایدارساز تقویت شده است با توابع انتقال مدل مرجع پیشنهادی برای محاسبه پارامترهای PSS برابر در نظر گرفته شده است. میرایی مدل مرجع و در نتیجه میرایی PSS طراحی شده به فرکانس نوسان بستگی ندارند. از این رو، PSS پیشنهادی تمامی نوسانات برون و درون منطقه ای را میرانده و هیچگونه ناهماهنگی در پایدارساز سیستم رخ نمی دهد. دو PSS با استفاده از روش پیشنهادی برای بررسی سیستم قدرت طراحی شده اند. برای نشان دادن بهره روش پیشنهادی، عملکرد PSS پیشنهادی با عملکرد PSS4B چند بانده مقایسه شد،  رایج،  رایج، و PSS بر مبنای روش بهینه سازی ازدحام ذرات طراحی شده اند. مقاومت پایدارساز در برابر تغییرات فرکانس نوسانی، تغییرات نقطه عملیاتی، و وجود همسازها برای اندازه گیری عملکرد آن ها استفاده شدند.

اصطلاحاتکلیدی: نوسان فرکانس پایین، PSS مبتنی بر مدل مرجع، مدل گذرگاه تک ماشینه غیر بینهایت

مقدمه

نوسانات با فرکانس پایین (LFO) نوسانات زاویه روتور منتج شده از تحریک حالات نوسانات الکترومکانیکی محلی یا حالات نوسانات درون منطقه ای هستند. PPS رایج (CPSS) برای تحریک کمکی کنترلر ها برای میرایی LFO ها و بهبود پایداری دینامیکی سیستم های قدرت به کار رفته اند. از آنجا که CPSSها برای فرکانس های مشخص اما متفاوت تنظیم شده اند، ممکن است با عملکرد یکدیگر تداخل ایجاد کنند. این پدیده در میان CPSS ها به عنوان ناهماهنگی شناخته می شود. در نتیجه، هماهنگی PSS ها برای سیستم های قدرت بسیار حایز اهمیت می باشد. برای سالیان سال، CPSSها به طور گسترده ای به دلیل سادگی مفهوم و طراحی آن ها در سیستم های قدرت به کار می رفته اند. به دلیل ناهماهنگی CPSSها، ساختارها و طراحی های جدیدی در مقالات برای PSS پیشنهاد شده است تا پایدارساز های مقاوم تری در برابر تغییرات نوسانات فرکانس و نقاط عملیاتی به دست آورد. برخی از آن ها بر مبنای روش های ترکیب جایگزین می باشند که نیازی به مدل ریاضیاتی سیستم ندارند. این روش ها شامل هوش مصنوعی مانند منطق فازی خود تنظیم، شبکه های عصبی مصنوعی، الگوریتم های جستجوی کاشف مانند الگوریتم ژنتیک، ارزیابی دیفرانسیلی، تغذیه باکترایی، بهینه سازی ازدحام ذرات، و روش طراحی مقاوم تاگوچی می شوند. اغلب روش های ذکر شده به دلیل فرآیند تکراری حجم محاسبات بالایی دارند.

در مرجع [9] روشی محاسباتی برای شکل دهی فاز PSS برای میراندن نوسانات درون و برون منقطه ای پیشنهاد شده است. سیستم ترکیبی برای انجام طراحی خودکار جبران فاز برای PSS به کار رفته است. مشخصات کنترل تطبیقی مدل مرجع (MARC) و چهار نوع PSS خود تنظیم در مرجع [10] بحث شده است. بر اساس [10]، به دلیل فقدان مدل مرجع (RM) مناسب برای سیستم قدرت، طراحی یک MARC برای سیستم قدرت امکان پذیر نمی باشد. تمامی تحقیقات مربوط به کاربرد کنترل تطبیقی سیستم های قدرت مانند کنترل محرک تطبیقی، کنترل حاکم تطبیقی، و کنترل بار فرکانس تطبیقی در [11] جمع آوری شده اند. در مراجع [12] تا [14]، واحد های PSS چند تطبیقی با استفاده از یک طرح تقویت کنترل غیر متمرکز هماهنگ شده اند. به عنوان مثال در مرجع [13]، کنترلرهای تطبیقی توسط ارتباط با ورودی های کنترل شده در ژنراتورها که به شدت باهم تعامل دارند هماهنگ می شوند. اطلاعات فرستاده شده به گونه ای استفاده می شوند که کنترلرها از هم مستقل بوده و در برابر هرگونه شکست در ارتباط مقاوم هستند. یک معماری کنترل تطبیقی سیستم هوشمند برای میرایی نوسانات درون منطقه ای در مرجع [15] معرفی شده است. روش پیشنهاد شده در مرجع [15] از معماری ترکیبی شامل شبکه های عصبی مبتنی بر کنترلر با شناساگرهای عصبی صریح و کنترلر تطبیقی مدل مرجع شده است. مدل ارائه شده در مرجع [15] در مرجع [16] گسترده تر شده و یک کنترلر ترکیبی که می تواند با PSS های رایج یکپارچه شود طراحی شده است. مرجع [16] نشان می دهد که مزیت اصلی [16] بر [15] معماری آن است که اجازه می دهد تطبیق پارامتری و تابعی انجام گیرد. در این مقاله، مدلی خطی برای یک مدل تک ماشینه متصل به گذرگاه غیر بینهایت ارائه شده است. در این مدل، تنها ماشین تحت مطالعه در نظر گرفته شده است و اثر آن روی سایر ماشین ها توسط دو ورودی مدل شده است. بر مبنای مدل پیشنهاد شده، یک RM برای گذرگاه تک ماشینه غیر بینهایت پیشنهاد شده است. RM دارای یک میراگر ایده آل بوده و تمامی LFO ها را نیز از بین می برد. برای طراحی کنترلر، توابع انتقال ماشین مورد مطالعه که مجهز به کنترلر شده است با توابع انتقال RM برابر در نظر گرفته شده اند. از آنجا که توابع انتقال ماشین مورد مطالعه مجهز به کنترلر در تمامی فرکانس ها برابر با توابع انتقال RM باقی می ماند، کنترلر طراحی شده هنگام حالت نوسان الکترومکانیکی محلی سایر ماشین ها یا هنگام تحریک حالت نوسانات درون منطقه ای منجر به میرایی ضعیف یا تشدید نوسانات نمی گردد. از این رو، کنترلرهای پیشنهادی هماهنگ باقی می مانند.

سایر بخش های این مقاله به صورت زیر می باشد. در بخش دو، مدلی خطی برای یک مدل تک ماشینه متصل به یک گذرگاه غیر بینهایت معرفی شده است. بر اساس مدل پیشنهادی، یک RM برای یک گذرگاه تک ماشینه غیر بینهایت در بخش سه پیشنهاد شده و یک طراحی کنترلر مبتنی بر مدل مرجع نیز برای طراحی دو کنترلر به کار گفته شده است. برای نشان دادن اینکه کنترلرهای پیشنهادی هماهنگ باقی مانده و برای ارزیابی عملکرد آن ها، این کنترلرها برای بررسی یک سیستم قدرت به کار گرفته شده و عملکرد آن ها با عملکرد CPSS ها و PSS طراحی شده بر اساس PSO در بخش چهار مقایسه شد. در نهایت در بخش پنج نتیجه گیری ارائه شده است.

مدل گذرگاه تک ماشینه غیر بینهایت

دو مدل معروف برای مطالعه LFO ها در سیستم های قدرت وجود دارند که به دو صورت مدل گذرگاه تک ماشینه  بینهایت (SMIB) که در شکل 1 نشان داده شده است، و مدل سیستم قدرت چند ماشینه که در شکل 2 نشان داده است، می باشند. اگرچه این مدل ها به طور گسترده ای برای مطالعه LFO ها به کار گرفته شده اند، آن ها دارای معایبی هستند. برای استفاده از یک مدل SMIB، باقی سیستم مورد مطالعه باید به عنوان یک گذرگاه بینهایت مدل شود. همواره امکان آن وجود ندارد که سایر سیستم را به عنوان یک گذرگاه بینهایت مدل کرد مخصوصا اگر سیستم مورد مطالعه کوچک باشد. در مدل SMIB، اثر سایر ماشین ها گم شده است. از این رو، مدل SMIB تنها یک حالت نوسان الکترومکانیکی محلی را مشاهده کرده و نمی تواند سایر حالات نوسان الکترومکانیکی محلی و حالات درون منطقه ای را مشاهده کند. به علاوه، مدل سازی سایر سیستم توسط یک گذرگاه بینهایت نیازمند بار محاسباتی برای محاسبه پارامترهای SMIB می باشد. اگرچه مدل چندماشینه تمامی سیستم های قدرت را به طور کامل در نظر گرفته و معایب ذکر شده SMIB را ندارد، اما همانطور که در شکل 2 نشان داده شده است، از آنجایی که دیاگرام مستطیلی آن بخش ها و اتصالات بسیار بیشتری از مدل SMIB دارد، بسیار پیچیده تر می باشد. به علاوه، نیازمند انتقال داده همزمان از تمامی نیروگاه ها و ایستگاه ها برای محاسبه ضرایب مدل می باشد. از این رو، برای طراحی PSS توصیه نمی شود. برای غلبه بر عیب ذکر شده، مدلی جدید برای مطالعه LFO در ادامه ارائه شده است.

توجه:

• برای دانلود فایل word کامل ترجمه لطفا اقدام به خرید فرمایید.
• پس از خرید بلافاصله لینک دانلود فایل برای شما ایمیل خواهد شد.