ترجمه فارسی عنوان مقاله

روشی جدید برای کاهش زاویه فاز ایستا در بازوصل سیستم با مشارکت بارزدائی به عنوان یک ابزار کنترلی

عنوان انگلیسی

A new method for standing phase angle reduction in system restoration by incorporating load pickup as a control means

کد مقاله	سال انتشار	تعداد صفحات مقاله انگلیسی
52870	2013	10 صفحه PDF

منبع

Publisher : Elsevier - Science Direct (الزویر - ساینس دایرکت)

Journal : International Journal of Electrical Power & Energy Systems, Volume 53, December 2013, Pages 664–674

فهرست مطالب ترجمه فارسی

چکیده

مقدمه

قانون کلی برای کاهش SPA

شکل1. مدار معادل خط انتقال

یک الگوریتم جدیدMINLP برای کاهش SPA

مدل MINLP برای کاهش SPA

گام‌های اساسی الگوریتمMINLP

شکل2. فلوچارت الگوریتم MINLP برای کاهش SPA

یک الگوریتم TSD برای کاهش SPA

شکل3. فلوچارت الگوریتم TSD برای کاهش SPA.

مشخصات الگوریتم TSD

مطالعه‌ی موردی

توصیف سناریوی بازوصل

شکل4. دیاگرام تک خطی سیستم تست نیو انگلند.

شکل A1. ولتاژ باس سیستم تست نیوانگلند قبل از بستن خط 16-17.

شکل A2. پخش بار اکتیو سیستم تست نیو انگلند قبل از بستن خط 16-17

مقایسه‌ی الگوریتم‌های MINLP و TSD

عدم قطعیت در تخمین بارزدائی

بحث

نتیجه‌گیری‌ها

ترجمه جداول

جدول1: توان اکتیو‌های خروجی اولیه و ظرفیت های نامی ژنراتورها.

جدول2: حساسیت‌‌ها به کاهش θ_16-17 نسبت به افزایش تولید توان اکتیو.

جدول3: زمانبندی تولید توان اکتیو توسعه یافته با الگوریتم‌های MINLP و OPF.

جدول4: بارزدائی برای θ_set = 20° توسعه یافته با الگوریتم MINLP.

جدول5: بارزدائی برای θ_set = 10° توسعه یافته با الگوریتم MINLP.

جدول6: راهبردهای کاهش θ_16-17 توسعه یافته با الگوریتم TSD.

جدول7: شرایط سیستم برای عدم قطعیت بار در نظر گرفته شده است.

جدول8: حذف بار اضافی

جدول : 9فیدرهای برقدارنشده و پارامترهای آنها.

ترجمه کلمات کلیدی

قدرت ترمیم سیستم، بازسازی بار، زاویه فاز ایستاده، بسته شدن حلقه های انتقال نیرو، وانت بار، تغییر زمان تولید

کلمات کلیدی انگلیسی

Power system restoration, Load restoration, Standing phase angle, Transmission loop closure, Load pickup, Generation rescheduling

ترجمه چکیده

در بازوصل سیستم قدرت پس از یک اغتشاش بزرگ، موقع برقدار شدن یک خط انتقال که منجر به بسته شدن حلقه می‌شود اپراتورهای سیستم اغلب با اختلاف زاویه فاز ایستای (SPA) زیاد بین دو شین یک مدارشکن مواجه می‌شوند. تحت یک چنین شرایطی، با عملکرد مدارشکن/ بسته شدن حلقه به احتمال زیاد این مخاطره وجود دارد که به ژنراتورهای نزدیک و یا دیگر تجهیزات آسیب وارد شود. از آنجا که مقدار SPA تابعی از توپولوژی سیستم بازوصل کننده، بار و تزریق تولیدات است، کاهش SPA به یک مساله‌ی مهم در بازوصل سیستم تبدیل می‌شود. در حال حاضر، زمانبندی تولید به عنوان یک ابزار کنترلی اولیه و حذف بار به عنوان آخرین چاره برای کاهش SPA به کار گرفته می‌شود. در واقع، در طی فرایندِ بازوصل، بارهای تامین‌نشده‌ ی فراوانی درسیستم باقی می‌ماند. چون بار تامین نشده‌ای که بتواند به کاهش SPA کمک کند به عنوان یک ابزار کنترلی مورد استفاده واقع نمی‌شود، راهبرد کنترلی موجود برای کاهش SPA برای سیستمی که در وضعیت بازوصل قرار گرفته است حالت بهینه‌ ندارد. در این مقاله، یک روش جدید ارائه می‌شود که از بارزدائی به عنوان یک ابزار کنترلی استفاده می‌کند تا به مساله‌ی کاهش SPA بپردازد. در ابتدا، یک قانون کلی برای کاهش SPA بنا می‌شود، یعنی یک SPA کوچکتر که با کاهش کل توان اکتیو عبوری از سمت ارسال به زیرسیستم سمت دریافت میسر می‌شود. بر اساس این قانون، بارزدائی در زیرسیستم سمت ارسال و افزایش توان اکتیو تولیدی در زیرسیستم سمت دریافت به عنوان ابزارهای کنترلی ترکیب می‌شوند. سپس یک الگوریتم برنامه‌نویسی غیرخطی عدد صحیح مختلط (MINLP) و یک الگوریتم جایگزین دومرحله‌ای تفکیک شده (TSD) ارائه می‌شود تا راهبردهای خاص کنترلی توسعه یابند. این الگوریتم‌ها می‌توانند در طی فرایند کاهش SPA به بازوضل برخی از بارهای تامین‌نشده کمک کنند و لذا در دستیابی به هدف بازیابی سیستم قدرت تاثیرگذارترند. نتایج شبیه‌سازی روی سیستم تست نیوانگلند نشان دهنده‌ی کارائی الگوریتم‌های ارائه شده است.

ترجمه مقدمه

یک اغتشاش بزرگ می‌تواند موجب شود تا سیستم قدرت یک ثطعی جزئی و یا حتی یک خاموشی سراسری را تجربه کند. اگر قطعی و یا خاموشی سراسری رخ دهد، عملیات بازوصل باید تا حد امکان سریع انجام شود تا مدت قطعی و هزینه‌های وارده به مصرف کنندگان حداقل شود. فرایند بازوصل شامل سه گام یا دوره‌ی زمانی است، که عبارتند از: آماده‌سازی، بازوصل سیستم و بازوصل بار [1]. طی دو دوره‌ی آخر، خطوط انتقال به دقت و با انتخاب برقدار می‌شوند تا شبکه‌ی انتقال اصلی (شالوده) مجدد ایجاد شده و شبکه آن استحکام خود را بدست آورد [2]. در دوره‌ی سوم بازوصل، خطوط انتقال برقدار شده‌ی جدید به احتمال زیاد منجر به حلقه‌های انتقال می‌شوند. اگر یک حلقه‌ی انتقال شکل گیرد، مهم است تا از این موضوع اطمینان حاصل شود که اختلاف زاویه‌ی فاز ایستای (SPA) زیاد ولتاژ بین دو باس مدارشکن در محدوده‌ی مجاز قرار داشته باشد [3]. در مقایسه با اختلاف دامنه‌ی ولتاژ، تنظیم و کنترل یک SPA زیاد پیچیده‌تر است، چون مقدار SPA تابعی از توپولوژی سیستمبازوصل کننده، بار و تزریقات تولید است. برای پرداختن با این موضوع، معمولا یک برنامه‌ی کاهش SPA به کار گرفته می‌شود تا در اجرای مناسب عملیات بسته شدن حلقه‌ی انتقال در طی فرایند بازوصل به اپراتورهای سیستم کمک کند [4]. در [5]، با تعمیم انواع عملیات بازوصل در مراحل مختلف بازوصل، مفهوم "مراحل مهم بازوصل جامع " ارائه شد. با بهره‌گیری از این مفهوم، نرم‌افزاری به نام "هدایتگر بازوصل سیستم " (SRN) توسعه یافت. راهبردهای خاص بازوصل را می‌توان با ترکیب GRMها در زمینه‌ی مشخصات و شرایط سیستم واقعی بنا کرد. می‌توان به این موضوع پی برد که مساله‌ی کاهش SPA یک ابزار مهم در GRM2 برای ایجاد مسیرهای انتقال موجود است. برای تحقق مساله، روش‌های مختلفی ارائه شده است. روش‌هایی چون تحلیل خلاقانه‌ی مبتنی بر حساسیت، برنامه‌نویسی ریاضیاتی، و هوش مصنوعی به منظور توسعه‌ی راهبردهای خاص کنترلی به کار گرفته شده‌اند. در این روش‌ها برنامه‌ریزی مجدد تولید توان اکتیو به عنوان ابزار اولیه‌ی کنترلی اتخاذ می‌شود و حذف بار به عنوان آخرین راهکار استفاده می‌شود. در [7، 8]، رو‌های کاهش SPA مبتنی بر حساسیت ارائه می‌شوند، جائی که یک SPA بین دو باس مشخص به صورت ترکیب خطی تغییر در تزریقات توان حقیقی بیان می‌شود. این روش به عنوان کمک مستقیم برای کاهش SPA عمل می‌کند. با این حال، قیود امنیت سیستم که توسط زمانبندی تولید و حذف بار تحت تاثیر قرار دارد، در نظر گرفته نشده است. در [9]، روشی بر اساس خطی‌سازی و برنامه‌نویسی درجه دوم برای کاهش SPA ارائه شده است، که در آن پخش بار شاخه، تولید توان اکتیو و قیود SPA مد نظر قرار گرفته‌اند. در [10]، یک روش دو مرحله‌ای برای کاهش SPA معرفی شده است. قیود اجباری در ابتدا برای رفع بار محاسباتی بهینه‌سازی زمانبندی تولید مبتنی بر خطی‌سازی ذیل شناسائی شد. در [11]، برای فرموله کردن مساله‌ی کاهش SPA مدل پخش بار بهینه‌ی غیرخطی (OPF) ارائه شد. در [12]، تاثیر گشتاور شفت روتور (RSI) ناشی از عملکرد بسته شدن حلقه‌ی انتقال نیز در مدل OPF گنجانده شد و برای حل مساله تکنیک تفکیک‌سازی Bender اتخاذ د. در [13]، مسیر حرکت کاهش SP توسط روش استمرار تعقیب شد. در فرایند استمرار، از تکنیک حساسیت برای شناسائی موثرترین ژنراتورها در کاهش SPA استفاده شد. سپس با حل معادلات پخش بار، میزان زمانبندی مجدد تولید توان اکتیو بدست آمد. تحلیل پایداری سیگنال کوچک و شبیه‌سازی حوزه‌ی زمان پس از زمانبندی انجام می‌شوند تا پایداری سیستم تایید شود. برخلاف روش‌های [9-12]، به قیمت پاسخ زیربهینه و بار محاسباتی سنگین، از بهینه‌سازی اجتناب می‌شود. در [14]، از هر دوی زمانبندی تولید اکتیو و حذف بار به عنوان متغیرهای کنترلی برای کاهش SPA استفاده شده است. با در نظر گرفتن این که حذف بار از طریق عملیات سوئیچینگ (کلیدزنی) تکمیل می‌شود، کاهش SPA فرموله می‌شود تا به یک مساله‌ی برنامه‌نویسی غیرخطی عدد صحیح مختلط (MINLP) شکل گیرد. برای بدست آوردن راهبردهای بهینه از یک الگوریتم ژنتیک اصلاح شده استفاده شده است. هرچند این روش‌ها قادرند در انجام سریع عملیات بستن حلقه‌ی انتقال بدون سعی و خطا اپراتورهای سیستم را راهنمائی کنند، اما بنا به دلایلی هنوز برای پرداختن به مساله‌ی کاهش SPA در طی فرایند بازوصل کافی نیستند. از سوی دیگر، در طی فرایند بازوصل، بارهای تامین نشده‌ی زیادی در سیستم باقی می‌مانند. در این صورت، هر دو هدف بازوصل بار و کاهش SPA را می‌توان همزمان محقق ساخت. با این حال، در روش‌های موجود برای کاهش SPA، نیازی به بارزدایی وکاهش تولید توان اکتیو نیست. از منظر حداقل‌سازی انرژی تامین نشده/ حداکثرسازی کل بار بازوصل شده، این‌ها برای یک سیستمی که در وضعیت بازوصل قرار دارد زیربهینه تلقی می‌شوند. از سوی دیگر، قوانین کلی این روش‌ها به طور جامع تحلیل نشده‌اند و برای کاهش SPA دستورالعمل‌هایی فراهم نشده است. وقتی مساله‌ی کاهش SPA قابل استفاده نبوده و یا موجود نباشد، قوانین کلی و دستورالعمل‌های کاهش SPA کمک کافی را برای اپراتورهای سیستم فراهم خواهند کرد تا به طور انعطاف‌پذیری از پسِ سناریوهای پیش‌بینی نشده ی بازوصل بتوان برآمد [15، 16]. لذا، تا یک حدی این باور وجود دارد که این قوانین و دستورلعمل‌ها به عنوان راهبردهای خاص کنترلی، دارای اهمیت قابل توجهی هستند. برای بهبود رو‌ش‌های فوق جهت دست و پنجه نرم کردن با مساله‌ی کاهش SPA برای سیستمی که در وضعیت بازوصل قرار دارد، در ابتدا یک روش کلی بنا می‌شود. بر اساس این قانون، بارزدائی که قبلا به عنوان ابزاری برای کنترل فرکانس و ولتاژ در طی اولین دو دوره‌ی بازوصل به کار می‌رفت و در طی دوره‌ی بازوصل بار به عنوان تابع هدف به کار گرفته می‌شد [1]، برایکاهش SPA با افزایش تولید توان اکتیو ترکیب می‌شود. سپس، یک الگوریتم جدید MINLP (برخلاف الگوریتم MINLP مرجع [14]) و یک الگوریتم دو مرحله‌ای تفکیک شده (TSD) ارائه می‌شوند تا راهبردهای خاص کنترلی فراهم شود. چون تقریبا همان مقدار بار تامین نشده را می‌توان زدود درحالی که تولید توان اکتیو افزایش می‌یابد، بنابراین کاهش SPA و بازوصل بار به یک شیوه‌ی هماهنگ محقق می‌شود. لذا، الگوریتم‌های معرفی شده در این مقاله در دستیابی به هدف بازوصل سیستم قدرت از منظر حداکثر کردن کل بار بازوصل شده یعنی بازیابی تا حد امکان سریع تقاضای توان، کارائی بیشتری دارند [17]. این مقاله به این صورت سازماندهی شده است. قانون کلی کاهش SPA ابتدا بنا شده و در بخش2 تشریح می‌شود. الگوریتم جدید MINLP در بخش3 ارائه می‌شود. بخش4 الگوریتم TSD را توصیف می‌کند. نتایج شبیه‌سازی سیستم تست 10 ماشین و 39 باس نیو انگلند در بخش5 توصیف می‌شود. مقایسه‌ی بین روش‌های مختلف کاهش SPA در بخش6 ارائه می‌شود و در بخش7 نتیجه‌گیری این مقاله صورت می‌گیرد.

دانلود رایگان 2 صفحه اول مقاله لاتین (PDF)

پیش نمایش مقاله

چکیده انگلیسی

In restoring a power system after a major disturbance, system operators often encounter an excessive standing phase angle difference (SPA) between two buses of a circuit breaker when a transmission line is energized and results in a loop closure. Under such a condition, there is high risk of damage to nearby generators and other equipments for the breaker/loop closure operation. Since the SPA value is a function of the restoring system topology, load and generation injections, the SPA reduction becomes an important problem in system restoration. Presently, generation rescheduling is adopted as a primary control means and load shedding is used as the final resort to reduce the SPA. In fact, there remains a lot of unserved load in the system throughout the restoration process. Since the unserved load that can help reduce the SPA is not picked up and selected as a control means, the existing control strategy for SPA reduction is not optimal for a system under restorative state. In this paper, a new method that incorporates load pickup as a control means is proposed to address the SPA reduction problem. Firstly, a general principle for SPA reduction is established, i.e., a smaller SPA can be achieved by lowering the total active power flow transmitted from the sending-end to the receiving-end subsystem. Based on which, the pickup of load in the sending-end subsystem and the increased active power generation in the receiving-end subsystem are combined as control means. Then a mixed integer nonlinear programming (MINLP) algorithm and an alternative two-stage decoupled (TSD) algorithm are proposed to develop specific control strategies. The algorithms can help restore some unserved load during the process of SPA reduction and, thus, are more effective in achieving the goal of power system restoration. Simulation results on the New England test system demonstrate the effectiveness of the proposed algorithms.