نشریه تحقیقات نوین در سیستم های قدرت هوشمند
سال سوم شماره 2 (پیاپی 8، پاییز و زمستان 1393)

در این مقاله، روشی برای کنترل سیستم فتوولتاییک دارای کنترلر دنبال کننده نقطه توان بیشینه (MPPT) و ذخیره باطری، جهت فراهم سازی پشتیبانی ولتاژ- فرکانس (v-f) در یک ریزشبکه جزیره ای، ارایه شده است. یک الگوریتم جدید برای کنترل MPPT نیز معرفی گردیده است. راهکارهای کنترلی، هماهنگی موثر میان کنترل  v-fدر اینورتر، کنترل MPPT و کنترل ذخیره باطری را نشان می دهد. مطالعات شبیه سازی بر روی فیدر توزیع 13 شینه IEEE در حالت جزیره ای بررسی شده است. نتایج حاصل شده، به وضوح از کارایی روش های کنترلی ارایه شده حکایت دارد. شبیه سازی ها در محیط نرم افزار متلب و Simpowersystem انجام شده است.

در این مقاله دو روش برای تشخیص خطاهای زمین در سیستم تحریک استاتیک مبتنی بر تبدیل فوریه سریع مورد بررسی قرار گرفته است. روش اول فقط در صورت عدم وجود خطای دیگری در سیستم تحریک، می تواند نشان دهد که خطای زمین در سمت AC سیستم تحریک و یا در سمت DC آن رخ داده است. در روش دوم حتی با وجود خطای مدار باز یا اتصال کوتاه در دیودهای یکسوساز، خطای زمین رخ داده در سمت DC و یا سمت AC  قابل تشخیص می باشد. علاوه بر روش های ذکر شده، یک روش برای تعیین محل خطای زمین در سیم پیچ روتور در ژنراتور های سنکرون مورد بررسی قرار گرفته است. در  این روش با   اندازه گیری مولفه های DC و AC ولتاژ تحریک و مولفه های DC و AC ولتاژ امپدانس بین زمین و نقطه خنثی ترانسفورماتور تحریک، محل وقوع خطای زمین، در سیم پیچ روتور با سیستم تحریک استاتیک، قابل تخمین می باشد.

سیستم انتقال برق را می توان با شبکه‎ای نشان داد که دارای گره و اتصالات می باشد که نشان دهنده شین ها و خطوط انتقال الکتریکی هستند. به هر خط می توان مقدار داد که نشان دهنده برخی از ویژگی های الکتریکی خط مثل ادمیتانس خط یا توان عبوری متوسط در زمان مشخص می باشد. از روش دسته‎بندی طیفی سلسله مراتبی برای آشکار سازی ساختار اتصالات داخلی یک شبکه استفاده می کنیم. دسته‎بندی طیفی از مقادیر و بردار های ویژه ماتریس شبکه استفاده می کند، این ماتریس از نظر ریاضی پر کاربرد می باشد و برای هر نوع شبکه‎ای می توان از آن استفاده کرد. هنگام استفاده از ادمیتانس های خط این ماتریس ساختار اتصالات داخلی ثابت شبکه اصلی را نشان می دهد، در حالی که استفاده از توان عبوری نواحی مجزایی را نشان می دهد که کم ترین میزان قطع توان عبوری را داشته و بنابراین به جدا سازی کنترل شده نواحی مربوط می شود. روش پیشنهادی فراتر از روش استاندارد k-mean است و ساختار شبکه را به صورت کامل در غالب دیاگرام درختی نشان می دهد. برای دسته‎بندی طیفی سیستم های قدرت استدلال نظری آورده شد و نتایج یک سیستم آزمایشی کوچک با استفاده از این روش ارایه شد. یک توجیه نظری کامل از استفاده از الگوریتم دسته‎بندی طیفی سلسله مراتبی ارایه شد و در نهایت یک برنامه‎ی تحت وب جهت اجرای این روش در شبکه‎ها‎ی قدرت طراحی شد و شبکه قدرت 39 شینه IEEE در این نرم افزار پیاده سازی شد و نتایج حاصل از این نرم افزار در MATLAB نشان داده شد. از زبان اسکریپ نویسی PHP جهت طراحی این نرم افزار استفاده شد.

تولید انرژی الکتریکی برای سیستم های قدرت با هدف کمینه سازی کل هزینه تولیدی برای واحدهای فعال موجود در شبکه قدرت، از مهمترین مباحث برای سیستم های مدرن امروزی می باشد. به بیانی دیگر هدف از پخش بار اقتصادی، برنامه ریزی بهینه و مناسب برای واحدهای تولیدی با در نظر گرفتن عوامل و محدودیتهای غیر خطی موجود در شبکه قدرت و واحدهای تولیدی می باشد. مسیله پخش بار اقتصادی برق و حرارت یک مسیله بهینه سازی چالش برانگیز، غیر خطی و غیر محدب می باشد که به دلیل مشخصه های پیچیده آن از الگوریتم های ابتکاری جهت حل آن استفاده میشود. در این مقاله، مسیله پخش بار اقتصادی با در نظر گرفتن محدودیتهای غیر خطی از جمله تلفات شبکه انتقال، اثر شیر بخار بر تابع هزینه تولیدی، توازن تولید و مصرف در سیستم، حدود تولید، به یک مساله بهینه سازی تبدیل شده و در نهایت با استفاده از الگوریتم جستجوی کلونی ویروس (1VCS) و در محیط نرم افزاری MATLAB  به حل آن پرداخته شده است. نتایج شبیه سازی، کارآیی الگوریتم VCS پیشنهاد شده را برای کیفیت راه حل نشان می دهد. به منظور ارزیابی کارایی روش پیشنهاد شده، سیستم های آزمایشی 6 و 13 واحده به عنوان مطالعات موردی با توابع هزینه سوخت افزایشی استفاده شده اند. نتایج شبیه سازی بدست آمده توسط این الگوریتم پیشنهادی با نتایج بدست آمده توسط دیگر الگوریتم های موجود در مقالات مقایسه شده است. بر اساس نتایج عددی، الگوریتم VCS توانایی ارایه ی راه حل های بهتری را با در نظر گرفتن اثر شیر بخار نسبت به دیگر روش های گزارش شده از نظر هزینه ی سوخت دارد.

در این مقاله در مدار قرار گرفتن مقید به امنیت نیروگاه ها با در نظر گرفتن ادوات FACTS در سیستمهای قدرت انجام خواهد شد. امنیت در سیستمهای قدرت یکی از مسایل مهم برنامه ریزی و بهره برداری می باشد. همچنین حل مسیله در مدار قرار گرفتن نیروگاه ها (UC) که در آن امنیت شبکه انتقال نیز در نظر گرفته شده باشد تحت عنوان  در مدار قرار گرفتن مقید به امنیت نیروگاه ها (SCUC) نقش مهمی در بهره برداری کوتاه مدت سیستمهای قدرت بازی می کند. با توجه به اینکه ادوات FACTS موجب افزایش امنیت شبکه های انتقال می گردد لذا در این مقاله مسیله SCUC با حضور ادوات FACTS حل خواهد شد. ادوات FACTS ترکیبی مبتنی بر جابجاگر فاز (PST) از جمله کنترل کننده یکپارچه توان بهینه (OUPFC) از ادوات شاخص جهت کنترل و هدایت توان در مسیرهای معین می باشند. در این مقاله مسیله در مدار قرار گرفتن مقید به امنیت نیروگاه ها (SCUC) با حضور کنترل کننده یکپارچه توان بهینه (OUPFC) و به منظور بهینه سازی چند منظوره توابع هدف شامل هزینه سوخت کل ژنراتورها، تلفات شبکه و هزینه نصب ادوات FACTS مدل سازی خواهد شد. برای تولید جوابهای پارتو، مساله بهینه سازی چند هدفه با استفاده از روش محدودیت ε حل خواهد شد. یک ابزار تصمیم گیری فازی جهت انتخاب بهترین جواب مصالحه ای از بین جوابهای پارتو طراحی می گردد. مساله بهینه سازی در قالب برنامه ریزی غیرخطی با مشتقات ناپیوسته (DNLP) روی شبکه استاندارد 14 شینه IEEE پیاده سازی و با استفاده از نرم افزار GAMS حل خواهد شد. نتایج شبیه سازی نشان دهنده قابلیت و توانایی الگوریتم پیشنهادی در حل مسیله SCUC و جایابی بهینه چند منظوره ادوات FACTS بصورت همزمان و بهبود عملکرد سیستم قدرت می باشد.

رطوبت نقش مهمی در کاهش عمر عایق سلولزی ترانسفورماتورهای قدرت دارد. عمر عایقی کاغذ ترانسفورماتور متناسب با مقدار رطوبت موجود در آن است به طوری که اگر مقدار رطوبت کاغذ یک درصد اضافه شود عمر آن به نصف کاهش می یابد. افزایش رطوبت علاوه بر کاهش استحکام مکانیکی، موجب کاهش آستانه شروع تخلیه جزیی و در نهایت باعث وارد شدن خسارات جدی به ترانسفورماتور می گردد. از اینرو جهت جلوگیری از خارج شدن ترانسفورماتور از شبکه ناشی از ضعف عایقی، مانیتورینگ رطوبت در عایق روغن-کاغذ ترانسفورماتور در حال کار از جایگاه بالایی برخوردار است. در این تحقیق مانیتورینگ روند خروج رطوبت از کاغذ به روغن عایقی به دو صورت شبیه سازی نرم افزاری و آزمایشگاهی انجام شده است. در ابتدا با استفاده از معادله دینامیکی قانون دوم فیک برای انتشار رطوبت و حل آن به روش تفاضل محدود1 توسط نرم افزار Matlab R13 به بررسی نحوه ی انتشار و جذب رطوبت در نمونه روغن-کاغذ پرداخته شده است، علاوه بر آن این روند را در نمونه آزمایشگاهی ترانسفورماتور با سیستم عایقی روغن-کاغذ و نصب یک سنسور رطوبت سنج درون روغن مورد بررسی قرار گرفته است، در ادامه نتایج نشان می دهد که با این روش نحوه تغییرات رطوبت در کاغذ و روغن قابل مدل سازی است.