ترجمه فارسی عنوان مقاله

کنترل پیشگویانۀ نظارتیِ کنترل فرکانس بار سیستم قدرت

عنوان انگلیسی

Supervisory predictive control of power system load frequency control

کد مقاله	سال انتشار	تعداد صفحات مقاله انگلیسی
52872	2014	10 صفحه PDF

منبع

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

Journal : International Journal of Electrical Power & Energy Systems, Volume 61, October 2014, Pages 70–80

فهرست مطالب ترجمه فارسی

چکیده

کلیدواژه ها

مقدمه

شکل1. بلوک دیاگرام یک ناحیۀ کنترلی. (الف) واحد حرارتی. (ب) واحد آبی.

شکل2. قاعدۀ کنترل پیشگویانۀ مدل.

شکل3. کنترل نظارتی یک سیستم قدرت n ناحیه‌ای.

طراحی و پیاده‌سازی کنترلر

شکل4. مدل سیستم قدرت چهار ناحیه‌ای.

جدول1: مقادیر پارامترهای سیستم قدرت چهار ناحیه‌ای

جدول 2 : مشخصات الگوریتم ژنتیک.

جدول3: مقدار بهینۀ پارامترهای کنترلی

شکل5. نمودار گردشی برای الگوریتم ژنتیک

نتایج شبیه‌سازی و بحث

پاسخ سیستم به تغییرات بزرگ پلۀ بار

شکل6. نوسانات فرکانس نواحی کنترلی 1 و 2 با پس‌زنی یک اغتشاش بار در ناحیۀ 1.

شکل7. اختلاف توان خط ارتباطی 1-2 در پاسخ به یک اغتشاش بار در ناحیۀ 1.

شکل8. موقعیت دریچۀ گاورنر (∆P_g1) در پاسخ به یک اغتشاش بار در ناحیۀ 1.

شکل9. سیگنال ورودی کنترل (∆P_c1) در پاسخ به یک اغتشاش بار 03/0 پریونیت در ناحیۀ 1.

شکل10. سیگنال نقطه تنظیم مرجع ناحیۀ کنترلی 1 (ACE_ref,1).

پاسخ سیستم موقع بروز عیب در پل‌های مخابراتی

شکل11. نوسانات فرکانس نواحی کنترلی 1 و 2 با پس‌زنی یک اغتشاش بار در ناحیۀ 1، در حالت میوب بودن پل مخابراتی 1.

شکل12. موقعیت دریچۀ گاورنر (∆P_g1)، کنترل شده با Spv-MPC، در پاسخ به یک اغتشاش بار در ناحیۀ 1، در حالت معیوب بودن پل مخابراتی 1.

شکل13. نوسانات فرکانس نواحی کنترلی 1 و 2 در پس‌زنی به یک اغتشاش بار در ناحیۀ 1، در حالت معیوب بودن پل مخابراتی1.

جدول4: عملکرد ساختارهای مختلف کنترلی w.r.t خرابی‌های پل‌های مخابراتی

نتیجه‌گیری

ترجمه کلمات کلیدی

کنترل بار فرکانس، کنترل نظارتی، کنترل پیش بینی مدل، نرخ ایجاد محدودیت

کلمات کلیدی انگلیسی

Load frequency control, Supervisory control, Model predictive control, Generation rate constraint

ترجمه چکیده

هدف: هدف این مقاله توسعۀ یک کنترل سلسله مراتبی دو مرحله‌ای فرکانس بار سیستم قدرت است. طرح: در سطح پایین، کنترلرهای استاندارد PI به منظور کنترل فرکانس ناحیه و تبادلات توان خط ارتباطی به کار می‌روند. در سطح بالا، کنترل پیشگویانۀ مدل (MPC) به عنوان یک کنترلر نظارتی جهت تعیین نقطه تنظیم بهینه برای کنترلرهای PI لایه پایین‌تر به کار گرفته می‌شود. کنترلر پیشگویانۀ نظارتی ارائه شده به گونه‌ای نقاط تنظیم بهینه را محاسبه می‌کند که کنترلرهای محلی غیرمتمرکز با هم هماهنگ شوند. فناوری مسدودکنندگی و نقطۀ انطباق به منظور کاهش بار محاسباتی MPC به کار می‌رود. به منظور دستیابی به بهترین عملکرد حلقه بسته، کنترلر MPC طوری طراحی می‌شود که قید نرخ تولید و فاز غیرمینیمم واحدهای حرارتی و آبی را در نظر بگیرد. سنجش نتیجۀ اصلی: کارائی طرح ارائه شده از طریق شبیه‌سازی‌های مبتنی بر زمان یک سیستم قدرت چهار ناحیه‌ای به تایید می‌رسد و سپس پاسخ‌ها با کنترلر PI و MPC متمرکز مقایسه می‌شوند. نتیجه‌گیری(ها): نتایج حاکی از آن است که طرح کنترلی ارائه شده در مقایسه با کنترلر PI و MPC متمرکز عملکرد کنترلی رضایتبخشی دارد.

ترجمه مقدمه

در سیستم‌های قدرت چندناحیه‌ای، نامتعادلی بین کل توان تولیدی و تقاضای بار الکتریکی منجر به فرکانس نامطلوب و تغییرات توان زمانبندی شدۀ خط ارتباطی می‌شود. کنترل فرکانس بار (LFC) سازوکاری است که توسط آن تعادل بین تولید و تقاضای توان برقرار می‌شود. هدف اصلی کنترل فرکانس بار سیستم قدرت این است که در طی شرایط طبیعی و وقتی سیستم در معرض اغتشاشات یا تغییرات ناگهانی تقاضاهای بار قرار می‌گیرد، فرکانس سیستم و توان ارتباطی داخل ناحی‌ای تا جای ممکن به مقادیر زمانبندی شده نزدیک باشند [1]. سیستم‌های قدرت واقعی اغلب سیستم‌های مقیاس وسیعی هستند که شامل انواع زیرسیستم‌های تعاملی می‌باشند. بنابراین کنترل چنین سیستم‌هایی توسط ساختارهای کنترلی متمرکز دشوار است که دلیل آن پیچیدگی‌های محاسباتی ذاتی موردنیاز، مسائل قابلیت اطمینان و محدودیت‌های پهنای‌ باند مخابراتی است. علاوه بر این، چند نوع محدودیت فیزیکی هم وجود دارد مثل قیود نرخ تولید که تاثیرات قابل توجهی روی دینامیک LFC های سیستم قدرت دارند [2]. محققان زیادی در زمینۀ LFC سیستم قدرت از کنترلرهای نوع PI استفاده کرده‌اند [3-6]. روش کنترل مدل داخلی (IMC) با دو درجۀ آزادی در مرجع [3] برای تنظیم سیستم LFC به کار گرفته شده است. طراحی کنترلر فرکانس بار با استفاده از برنامه‌نویسی درجه دوم متوالی در [4] انجام شده است. کاربرد جستجوی باکتریایی (BF) و بهینه‌سازی‌های دیوانگی تجمع ذرات (CPSO ها) برای یافتن کنترلر بهره PI به ترتیب در [5، 6] ارائه شده است. کنترلرهای نوع PI طراحی و پیاده‌سازی ساده‌ای داشته و قابلیت اطمینان بالایی را در عملکرد خود دارند. با این حال، کنترلر PI برای دست و پنجه نرم کردن با قید نرخ تولید سیستم توانایی محدودی دارد. علاوه بر این، یک فلسفۀ کنترلی غیرمترکز است و در صورتی که زیرسیستم‌ها تعاملات قابل ملاحظه‌ای داشته باشند موجب عملکرد ضعیف سیستم خواهد شد. برای غلبه بر معایب کنترلرهای PI، تلاش‌های زیادی صورت گرفته است تا از کنترل پیشگویانۀ مدل متمرکز استفاده کنند [7-10]. کنترل پیشگویانۀ مدل یک نظریۀ کنترلی مدرن است که به عنوان یک فناوری با عملکرد بالا شناخته می‌شود. مزیت‌های اصلی MPC عبارتند از توانایی پرداختن به قیود، فرمولبندی سرراست چندمتغیره و جبرانسازی کامل سیستم تاخیری [11]. طراحی MPC غیرمتمرکز و MPC پراکنده در [7-9] ارائه شده است. با این حال، MPC غیرمتمرکز موجب عملیات کنترلی ناهماهنگ شده و MPC پراکنده پیچیدگی پیاده‌سازی را افزایش می‌دهد. به منظور فراهم کردن عملیات کنترلی هماهنگ، محاسبات کم زمان واقعی، یک MPC عملکرد متمرکز در [10] بیان شده است. با این حال، طرح گزارش شده دارای مشکل قابلیت اطمینان بوده و زمانی که MPC یا ارتباطات مخابراتی شروع به معیوب شدن کنند موجب ناپایداری سیستم می‌شود. علاوه بر این، کاربرد MPC کاربردی مبتنی بر لاگرانژ برای یک سیستم واقعی می‌تواند بسیار پیچیده باشد. این مقاله یک طرح جدید برای LFC سیستم قدرت ارائه می‌دهد تا ضمن حفظ عملکرد MPC متمرکز، قابلیت اطمینان کنترلر PI محلی را نیز حفظ کند. در این مقاله، یک راهبرد کنترل بهینۀ سلسله مراتبی دو مرحله‌ای برای کنترل فرکانس بار سیستم قدرت چندناحیه‌ای ارائه می‌شود. لایۀ کنترلی پایین‌تر شامل کنترلرهای متمرکز PI است که نسبت به هم مستقل‌اند. لایۀ کنترلی بالاتر شامل کنترلر پیشگویانۀ نظارتی است که نقاط تنظیم لایۀ کنترلی پایین‌تر را تعیین می‌کند تا هماهنگی سیستم حاصل شود. روش مسدودکنندگی و انطباق، که طراحی و کاربرد آن ساده است، به منظور کاهش بار محاسباتی MPC به کار می‌رود. علاوه بر این، کنترلر نظارتی مبتنی بر MPC طراحی می‌شود تا GRC و مشخصۀ فاز غیرمینیمم واحدهای حرارتی و آبی را در نظر بگیرد. همچنین، برخلاف MPC متمرکز که باعث مشکلات قابل اطمینان می‌شود، راهبرد کنترلی ارائه شده به عملکرد خود ادامه می‌دهد حتی اگر هرگونه عیبی در لایۀ کنترلی بالاتر رخ دهد. برای تایید کارائی روش ارائه شده، شبیه‌سازی‌های مبتنی بر زمان روی سیستم قدرت آبی حرارتی چهار ناحیه‌ای انجام می‌گیرد. عملکرد سیستم در شرایط عملکرد طبیعی و هنگام بروز خطا بررسی می‌شود و نتایج آن با کنترلرهای PI و MPC متمرکز مقایسه می‌شود. بخش‌های مقاله در ادامه به این صورت سازماندهی شده است. در بخش "دینامیک LFC سیستم قدرت و بیان مساله" توصیف مختصری از دینامیک LFC به همراه بیان مساله ارائه می‌شود. بخش "کنترل پیشگویانۀ مدل برای LFC سیستم قدرت" سابقۀ فنی کنترل پیشگویانۀ مدل را فراهم می‌کند. در بخش "طراحی و پیاده‌سازی کنترلر"، رویۀ طراحی کنترلر ارائه شده توصیف می‌شود. بخش "نتایج شبیه‌سازی و بحث" شبیه‌سازی‌های مبتنی بر زمان را با با بحث‌های تکمیلی بیان می‌کند و در نهایت در بخش6 نتیجه‌گیری صورت می‌گیرد

دانلود رایگان 2 صفحه اول مقاله لاتین (PDF)

پیش نمایش مقاله

چکیده انگلیسی

Design: At the button level, standard PI controllers are utilized to control area’s frequency and tie-line power interchanges. At the higher layer, model predictive control (MPC) is employed as a supervisory controller to determine the optimal set-point for the PI controllers in the lower layer. The proposed supervisory predictive controller computes the optimal set-points such that to coordinate decentralized local controllers. Blocking and coincidence point technology is employed to alleviate the computational effort of the MPC. In order to achieve the best closed loop performance, the MPC controller is designed to take generation rate constraint and non-minimum phase of thermal and hydro units into account. Main outcome measure: The effectiveness of the proposed scheme is verified through time-based simulations on a four-area power system and the responses are then compared with the PI controller and the centralized MPC. Conclusion(s): The results reveal that the proposed control scheme offers reliable and satisfactory control performance compared to the PI controller and centralized MPC.