يك روش نوين حفاظتي-كنترلي جهت پايدارسازي سيستم هاي HVDC

درجه دكترا

اعتبار اساسي يك پيوند HVDC ١ هزينه كمتر آن در انتقال انرژي در مسافات طولاني و كنترل سريع مبدلهاي HVDC است .يك پيوندHVDC سهم بسزايي در پايدارماندن سيستم هاي بهم پيوسته ايفا مي كند .از طرفي بهره برداري مطمئن و پايدار آن نيازمند قرار گرفتن جريانها و ولتاژهاي سيستم و كيفيت توان در محدوده هاي طراحي شده آنها است .تخطي از اين حدود منجر به خرابي تجهيزات و از كارافتادگي سيستم مي شود .لازمه تحقق اهداف فوق ،وجود يك سيستم حفاظتي -كنترلي مناسب است واصولا كنترل و حفاظت در يك سيستم HVDC تا حد زيادي با يكديگر مرتبطند .زيرا سيستم كنترل شيرهاي مبدلهاي HVDC در بسياري از موارد عهده دار هر دو وظيفه اند و كنترل كننده هاي مبدل HVDC نقش حياتي درعملكرد صحيح و پايدار سيستم ايفا مي كنند .هدف اساسي اين رساله ارائه روش حفاظتي -كنترلي مناسب با تاكيد بر پايداري سيستم است .تحقق اين امر جز با بسترسازي مناسب و تجزيه و تحليل بخشهاي مهم و دخيل دراين امر ميسر نمي شود .بر اين اساس رساله حاضر در قالب چهار مبحث اساسي شناسايي ،حفاظت ،پايداري و كنترل ارائه شده است .طبيعت پيچيده ،غير خطي و نامطمئن سيستم هاي قدرت بويژه سيستمهاي HVDC ،كاربرد روشهاي شناسايي سيستم را در بخش هاي مختلف طراحي ،ساخت و بهره برداري اين سيستم ها امري ضروري نموده است .عدم قطعيت در پارامترهاي توصيف كننده رفتار سيستم ناشي از عدم توجه به اين مقوله ،مي تواند منجر به وقوع پيشامدهاي غير منتظره شود .در رساله حاضر با توجه ضرورياتي كه در بخشهاي مختلف حس شده ،سه بخش مختلف به ترتيب به شناسايي هارمونيكها ،شناسايي پارامترهاي سيستم AC و شناسايي خطا اختصاص يافته است .با توجه به اينكه بهره برداري امن مستلزم شناخت دقيق فيزيكي و رياضي پديده ها و خطاهاي همه درسيستم و تحليل حفاظت هاي مورد نياز آن است ،در مبحث حفاظت تلاش شده است تا در قالب اصول حفاظت DC ،منطقه بندي حفاظتي ،تقسيم بندي انواع خطاها و اثرات آنها ،انواع حفاظت و تحليل برخي خطاهاي مهم ،بحث و بررسي انجام شود .دربحث پايداري توان و پايداري ولتاژ يك پيوند HVDC ،مسئله از دو ديدگاه تحليل ايستا و تحليل پويا به بحث گذاشته شده است .در قسمت تحليل ايستا از يك مدل بر مبناي معادلات پخش توان سيستم استفاده شده و شاخصهاي توصيف كننده پايداري ،كمك تحليل مقادير درايه هاي ژاكوبين پخش بار تعيين شده اند .در بحث تحليل پويا ،پايداري توان و پايداري ولتاژ با استفاده از يك مدل پويا ،با دو هدف اساسي بررسي تاثير مدلسازي پويا بر روي پايداري توان و راهكارهاي ناپايداري ولتاژ در سيستم HVDC ،مورد بحث قرار گرفته اند .در قسمت ديناميك هاي غير خطي در سيستم هاي HVDC ،نگرش به پديده ناپايداري از طريق تحليل ديناميكي مورد توجه و مساله ناپايداري به روش تئوري سيستم هاي ديناميكي غير خطي مورد تجزيه و تحليل قرار گرفته است .بررسي عوامل و پارامترهاي دخيل در بروز دوسويگي هاي نقطه زيني و Hopf از مسائل مطرح شده دراين مبحث هستند .در قسمت پاياني مبحث پايداري ،پايداري ديناميك هاي غير خطي در مدارهاي الكترونيك قدرت با مطرح كردن مفاهيم اساسي در قالب يك مثال بيان شده است و با توجه به اينكه تاكنون مدل كاملي براي يك سيستم AC/DC/AC در اين مبحث ارائه نشده مدل تحليلي كاملي جهت بكارگيري در بررسي پايداري ديناميك هاي غير خطي اين سيستم ارائه و تبيين شده است . در مبحث كنترل سه روش كنترل مبتني بر تئوري مجموعه هاي فازي ارائه شده و عملكرد كنترل كننده هاي پيشنهادي در شرايط مختلف بهره برداري مورد بررسي قرار گرفته است . در اين مبحث مدل ديناميكي جديد مناسبي براي يك سيستم AC/DC/AC ارائه شده كه مي توان آن را در طراحي كنترل كننده به كار گرفت .در مدل ديناميكي پيشنهادي ،سعي شده تا ضمن سادگي ،خصوصيات غير خطي نيز گنجانده شود .ايده بكارگيري سيستم فازيT.S در كنترل سيستم HVDC كاملا جديد است .اين ايده در قالب طراحي دو كنترل كننده فيدبك حالت فازي وكنترل كننده مقاوم PI فازي پياده سازي شده و كليه قضايا و تئوريهاي لازم براي اطمينان از پايداري كنترل كننده هاي پيشنهادي ،ارائه شده است .

201209

دانشگاه علم و صنعت ايران

دكتر محمد رضا جاهد مطلق و دكتر صادق جمالي

پروفسور عباس شولايي