جايابی بهينه محدود کننده‌های جريان خطا در ميکروگريدها به منظور بهبود تداوم سرويس

1708785-315595دانشکده مهندسی برق و کامپیوتر
پایان‌نامه کارشناسی ارشد در رشته‌ی مهندسی برق (قدرت)
جايابی بهينه محدود کننده‌های جريان خطا در ميکروگريدها به منظور بهبود تداوم سرويس
به کوشش
سید صادق موسوی شوشتری
استاد راهنما
دکترابراهیم فرجاه
بهمن ماه 92
-666751086485

به نام خدا
اظهارنامه
اينجانب سید صادق موسوی شوشتری دانشجوي رشتهي مهندسی برق گرايش قدرت دانشكدهي مهندسی برق و کامپیوتر اظهار ميكنم كه اين پايان نامه حاصل پژوهش خودم بوده و در جاهايي كه از منابع ديگران استفاده كردهام، نشاني دقيق و مشخصات كامل آن را نوشتهام. همچنين اظهار ميكنم كه تحقيق و موضوع پايان نامه ام تكراري نيست و تعهد مينمايم كه بدون مجوز دانشگاه دستاوردهاي آن را منتشر ننموده و يا در اختيار غير قرار ندهم. كليه حقوق اين اثر مطابق با آييننامه مالكيت فكري و معنوي متعلق به دانشگاه شيراز است.
نام و نام خانوادگی: سید صادق موسوی شوشتری
تاریخ و امضا:

به نام خدا
جايابی بهينه محدود کننده های جريان خطا در ميکروگريدها به منظور بهبود تداوم سرويس
به کوشش
سید صادق موسوی شوشتری
پایان‌نامه
ارائه شده به تحصیلات تکمیلی دانشکده به عنوان بخشی از
فعالیت‌های تحصیلی لازم برای اخذ درجه کارشناسی ارشد
در رشته‌ی:
مهندسی برق- قدرت
از دانشگاه شیراز
شیراز
جمهوری اسلامی ایران
ارزیابی کمیته پایان نامه با درجه‌ی: عالی
دکتر ابراهیم فرجاه ، استاد بخش قدرت و کنترل (استاد راهنما)………………………………………
دکتر محمد محمدی، استادیار بخش قدرت و کنترل (استاد مشاور)……………………………………..
دکتر حیدر صامت، استادیار بخش قدرت و کنترل (استاد داور)……………………………………………
بهمن 1392
تقدیم به پدر و مادر عزیزم

سپاسگزاری
شکر شایان نثار ایزد منان که توفيق را رفیق راهم ساخت تا اين پژوهش را به پايان برسانم. اکنون که به لطف و یاری خداوند، این تحقیق به پایان رسیده است بر خود می دانم که مراتب سپاس و قدردانی را نسبت به همه عزیزان و بزرگوارانی که اینجانب را در تکمیل این پایان نامه یاری رساندند، ابراز نمایم. از جناب دکتر ابراهیم فرجاه به دلیل زحمات و راهنمایی‌های استادانه در طی این دوره و انجام پایان نامه تشکر و قدرانی را دارم. از جناب آقای دکتر تیمور قنبری به دلیل راهنمایی‌های بی‌دریغشان در انجام این پایان نامه کمال تشکر وقدرانی را دارم. از جناب آقای دکتر محمد محمدی و جناب آقای دکتر حیدر صامت به جهت راهنمایی‌های سودمندشان و زحمت داوری این پایان‌نامه، سپاسگزارم. از زحمات جناب آقای مهندس صادق محمودی و تمامی دوستانی که در طی این راه مرا یاری رساندند، صمیمانه تشکر می‌نمایم. همچنین از سایر اساتید محترم بخش مهندسی قدرت و کنترل دانشگاه شیراز به خاطر لطف و محبت‌شان در طول این دوره کمال تشکر را دارم. و از خدای منان برای تمامی این عزیزان آرزوی موفقیت و سربلندی را دارم.

چکیده
جايابی بهينه محدود کننده‌های جريان خطا در ميکروگريدها به منظور بهبود تداوم سرويس
به کوشش
سید صادق موسوی شوشتری
با توجه به افزایش تقاضای مصرف و نفوذ روزافزون منابع تولید پراکنده به شبکه قدرت، سیستم‌های تولید و توزیع روز‌به‌روز گسترده‌تر و پیچیده‌تر می‌شود. اتصال این منابع به سیستم باعث افزایش سطح جریان اتصال کوتاه و بروز مشکلاتی از جمله بر هم خوردن هماهنگی سیستم حفاظتی موجود در شبکه می‌شود برای حل این مشکل روش‌هایی از جمله قطع کردن منبع تولید پراکنده از شبکه توزیع به هنگام رخ دادن خطا ، تنظیم مجدد پارامترهای رله‌ها و استفاده از طرح تطبیقی پیشنهاد شده است یک روش مناسب برای برطرف کردن مشکلات ناشی از اضافه جریان خطا، استفاده از محدود کننده‌های جریان خطا است در حقیقت محدودکننده‌های جریان خطا نه تنها مشکلات ناشی از اضافه جریان خطا به دلیل اتصال منبع تولید پراکنده به شبکه را رفع می‌کند بلکه سختی و پیچیدگی که در روش‌های فوق اشاره شده است را ندارد.
در این پایان‌نامه، برای برطرف کردن مشکلات ناشی از اتصال منبع تولیدپراکنده در میکروگرید و بهبود کیفیت ولتاژ در باس‌های میکروگرید، استفاده از محدودکننده جریان خطای تک جهته در فیدرهای وصل‌کننده شبکه میکروگرید به شبکه اصلی به منظور بهبود تداوم سرویس پیشنهاد شده‌است. به همین منظور این ایده در دو شبکه 8 باس و شبکه توزیع IEEE30 باس که به صورت حلقوی است بررسی شده است. دراین تحقیق برای پیدا کردن مقادیر مناسب امپدانس محدود کننده‌های جریان خطا تک جهته به منظور حفظ هماهنگی حفاظتی و بهبود کیفیت ولتاژ در شبکه توزیع IEEE30 باس از الگوریتم بهینه‌سازی استاد و دانشجو استفاده شده است.
کلمات کلیدی: منبع تولید پراکنده، محدود کننده جریان خطا، حفاظت، کیفیت توان
فهرست مطالب
عنوان صفحه
TOC o “1-3” h z u فصل اول: مقدمه PAGEREF _Toc379815336 h 11-1مقدمه PAGEREF _Toc379815337 h 21-2اهمیت موضوع PAGEREF _Toc379815338 h 31-3مروری بر مطالعات صورت گرفته جهت کاهش تاثیرات منبع تولید پراکنده PAGEREF _Toc379815339 h 51-4اهداف پایان‌نامه PAGEREF _Toc379815340 h 71-5ساختار پایان‌نامه PAGEREF _Toc379815341 h 9فصل دوم: مروری بر پیشینه تحقیق PAGEREF _Toc379815342 h 102-1مقدمه PAGEREF _Toc379815343 h 112-2منبع تولید پراکنده PAGEREF _Toc379815344 h 112-3میکروگرید PAGEREF _Toc379815345 h 132-4محدودکننده جریان خطا PAGEREF _Toc379815346 h 162-4-1راکتورهای محدود کننده جریان PAGEREF _Toc379815347 h 172-4-2Is-limiter PAGEREF _Toc379815348 h 182-4-3محدودکننده جریان خطای حالت جامد PAGEREF _Toc379815349 h 202-4-4محدودکننده جریان خطای ابر رسانا PAGEREF _Toc379815350 h 23 2-4-5 محدودکننده جریان خطای تک جهته PAGEREF _Toc379815351 h 272-5مروری بر کارهای انجام شده PAGEREF _Toc379815351 h 27فصل سوم: تشریح روش 313-1مقدمه PAGEREF _Toc379815353 h 313-2الگوریتم بهینه سازی استاد و دانشجو[43] PAGEREF _Toc379815354 h 333-2-1مقدمه333-2-2بهینه‌سازی بر اساس تدریس – یادگیری PAGEREF _Toc379815356 h 343-2-3پیاده‌سازی TLBO برای بهینه‌سازی383-2-4تصحیح الگوریتم استاد و دانشجو40
3-3سیستم حفاظتی403-4شبکه توزیع حلقوی 20 کیلوولت PAGEREF _Toc379815361 h 423-5شبکه IEEE 30 باس PAGEREF _Toc379815362 h 473-5-1تابع هزینه PAGEREF _Toc379815363 h 523-5-2 تاثیرمحدودکننده جریان خطا در ولتاژ میکروگرید…………………………………………54فصل چهارم: نتایج شبیه‌سازی564-1مقدمه PAGEREF _Toc379815366 h 564-2شبکه توزیع حلقوی 20 کیلوولت PAGEREF _Toc379815367 h 564-2-1هماهنگی سیستم حفاظت PAGEREF _Toc379815368 h 594-2-2بهبود کیفیت توان با به کار بردن محدودکننده جریان خطا تک جهته PAGEREF _Toc379815369 h 644-3شبکه IEEE 30 باس PAGEREF _Toc379815370 h 664-3-1هماهنگی حفاظتی PAGEREF _Toc379815371 h 674-3-2تاثیر محدودکننده جریان خطا تک جهته بر کیفیت ولتاژ در میکروگرید PAGEREF _Toc379815372 h 74فصل پنجم : نتیجه‌گیری و پیشنهادات PAGEREF _Toc379815373 h 765-1 نتیجه‌گیری……………………………………………………………………………………………………………77
5-2 پیشنهادات…………………………………………………………………………………………………………….78
منابع و مآخذ………………………………………………………………………………………………….80

فهرست جداول
عنوان صفحه
TOC h z c “جدول” جدول ‏31: پارامترهای مشخصه عملکرد رله بر اساس استاندارد IEC41جدول ‏32:اطلاعات شبکه43جدول ‏33: اطلاعات خطوط شبکه توزیع IEEE 30 باس48جدول ‏34 اطلاعات خطوط میکروگرید49جدول ‏35 اطلاعات منبع تولید پراکنده49جدول ‏36: اطلاعات ترانسفورماتورهای میکروگرید49جدول ‏37: ولتاژ باس‌های حساس میکروگرید قبل از نصب DG55جدول ‏38: ولتاژ باس‌های حساس میکروگرید قبل از نصب DG و FCL55جدول ‏39: ولتاژ باس‌های حساس میکروگرید قبل از نصب DG و UFCL55جدول ‏41: تنظمیات رله‌های اضافه جریان قبل از اتصال منبع تولید پراکنده57جدول ‏42: نتایج محاسبه شده برای هماهنگی بین رله‌ها اضافه‌جریان قبل از اتصال DG361جدول ‏43: نتایج محاسبه شده برای هماهنگی بین رله‌ها اضافه‌جریان بعد از اتصال DG361جدول ‏44: نتایج محاسبه شده برای هماهنگی بین رله‌ها اضافه جریان بعد از اتصال DG3و دو‌FCL62جدول ‏45: نتایج محاسبه شده برای هماهنگی بین رله‌ها اضافه جریان بعد از اتصال DG3و یکFCL و یک UFCL62جدول ‏46: نتایج محاسبه شده برای هماهنگی بین رله‌ها اضافه جریان بعد از اتصال DG3 و یک UFCL و یکFCL63جدول ‏47: نتایج محاسبه شده برای هماهنگی بین رله‌ها اضافه جریان بعد از اتصال DG3 و دو UFCL63جدول ‏48: دامنه افت ولتاژ باس شماره3 وباس شماره664جدول ‏49: تنظمیات رله‌های اضافه جریان قبل از اتصال منبع تولید پراکنده66جدول ‏410: نتایج محاسبه شده برای هماهنگی بین رله‌ها اضافه‌جریان قبل از اتصالDG370جدول ‏411: نتایج محاسبه شده برای هماهنگی بین رله‌ها اضافه جریان بعد از اتصال DG371جدول ‏412::نتایج محاسبه شده برای هماهنگی بین رله‌ها اضافه جریان بعد از اتصال DG3و دوFCL72جدول ‏413: نتایج محاسبه شده برای هماهنگی بین رله‌ها اضافه جریان بعد از اتصال DG3و دوUFCL73جدول ‏414: ولتاژ باس‌های حساس میکروگرید بعد از نصب DG75جدول ‏415: ولتاژ باس‌های حساس میکروگرید بعد از نصب DG و UFCL75جدول ‏416:ولتاژ باس‌های حساس میکروگرید بعد از نصب DG و FCL75

فهرست شکل‌ها
عنوان صفحه
TOC h z c “شکل” شکل ‏21: برخي از اتصالات متداول CLR PAGEREF _Toc391195101 h 18شکل ‏22: يک Is-limiter نمونه و عملکرد آن PAGEREF _Toc391195102 h 19شکل ‏23: ساختار نمونه‌اي از محدودکننده جريان خطاي حالت جامد. PAGEREF _Toc391195103 h 20شکل ‏24: ساختار نمونه‌اي از محدودکننده جريان خطاي حالت جامد PAGEREF _Toc391195104 h 21شکل ‏25: ساختار نمونه‌اي از محدودکننده جريان خطاي حالت جامد PAGEREF _Toc391195105 h 22شکل ‏26: مدار معادل محدود كننده رزونانسي سري-موازي در زمان اتصال کوتاه PAGEREF _Toc391195106 h 22شکل ‏27: ساختار نمونه‌اي از محدودکننده جريان خطاي حالت جامد PAGEREF _Toc391195107 h 23شکل ‏28: مدل يک سيم ابررسانا در دماها و جريانهاي مختلف PAGEREF _Toc391195108 h 24شکل ‏29: تغييرات مقاومت ابررسانا با تغييرات دما PAGEREF _Toc391195109 h 24شکل ‏210: تغييرات مقاومت ابررسانا با تغييرات چگالي جريان PAGEREF _Toc391195110 h 24شکل ‏211: يک نمونه ساخته شده از محدودکننده جريان خطاي ابررساناي نوع مقاومتي PAGEREF _Toc391195111 h 25شکل ‏212: مدل مداري يک محدودکننده جريان خطاي ابررساناي نوع سلفي PAGEREF _Toc391195112 h 25شکل ‏213: تغييرات امپدانس محدودکننده با تغييرات چگالي جريان PAGEREF _Toc391195113 h 26شکل ‏214: يک نمونه ساخته شده از محدودکننده جريان خطاي ابر رساناي نوع سلفي PAGEREF _Toc391195114 h 26شکل ‏215: محدودکننده جریان خطا تک جهته PAGEREF _Toc391195115 h 27شکل ‏31: توزیع نمرات دانش‌آموزان با دو روش تدریس PAGEREF _Toc391195116 h 34شکل ‏32: مدل توزیع نمرات بدست توسط گروه دانش‌آموزان PAGEREF _Toc391195117 h 35شکل ‏33: شبکه توزیع 20 کیلو ولت PAGEREF _Toc391195118 h 43شکل ‏34: مشخصه عملکرد رله‌های پشتیبان و اولیه PAGEREF _Toc391195119 h 45شکل ‏35: فلوچارت تعیین مقدار مناسب برای محدودکننده جریان خطا PAGEREF _Toc391195120 h 46شکل ‏36: شبکه توزیع IEEE 30 باس PAGEREF _Toc391195121 h 47شکل ‏37: شبکه میکروگرید PAGEREF _Toc391195122 h 48شکل ‏38: فلوچارت ارتباط دو نرم‌افزار در تولید دانش‌آموزان کلاس PAGEREF _Toc391195123 h 51شکل ‏41: افت ولتاژ در باس شماره3 در صورت رخ دادن خطا در L6 PAGEREF _Toc391195124 h 65شکل ‏42: دامنه ولتاژ باس شماره3 درحالت حضور و عدم حضور محدودکننده PAGEREF _Toc391195125 h 65شکل ‏43: مقادیرتابع هزینه PAGEREF _Toc391195126 h 69شکل ‏44: مجموع امپدانس‌های محدودکننده جریان خطا تک جهته PAGEREF _Toc391195127 h 69
فصل اول

مقدمه
مقدمهنگرانی‌های ناشی از کاهش سوخت‌های فسیلی، افزایش دمای کره زمین و مشکلات زیست محیطی، استفاده از منابع تولید پراکنده مبتنی بر انرژی‌های تجدید پذیر را زمینه تحقیق بسیاری از محققان قرارداده است. با توجه به افزایش تقاضای مصرف و نفوذ روزافزون منابع تولید پراکنده و اتصال میکروگریدها به شبکه قدرت، شبکه‌های قدرت روز‌به‌روز بزرگتر و پیچیده‌تر می‌شود. منابع تولید پراکنده و یا نیروگاه‌‌های مستقل برای بالا بردن ظرفیت سیستم به عنوان پشتیبان برای تامین بدون وقفه بارهای حساس محلی، به شبکه توزیع متصل می‌شوند ADDIN EN.CITE <EndNote><Cite><Author>Najy</Author><Year>2013</Year><RecNum>56</RecNum><DisplayText>[1]</DisplayText><record><rec-number>56</rec-number><foreign-keys><key app=”EN” db-id=”rwpr2df59resauee5fuvxv9earepx5r2p5fw”>56</key></foreign-keys><ref-type name=”Journal Article”>17</ref-type><contributors><authors><author>Najy, W</author><author>Zeineldin, H</author><author>Woon, W</author></authors></contributors><titles><title>Optimal Protection

Author:

دیدگاهتان را بنویسید

نشانی ایمیل شما منتشر نخواهد شد. بخش‌های موردنیاز علامت‌گذاری شده‌اند *