منابع پایان نامه ارشد درباره دینامیکی، تئوری بازی، پایداری ولتاژ، کنترل بهینه

دانلود پایان نامه ارشد

[40].
در جدول زیر مقایسه این دو روش به طور کامل آمده است
کنترل مرکزی
کنترل غیر متمرکز
یک کنترلر مرکزی تمامی تصمیمات اصلی را می‌گیرد
کنترلرهای توزیع شده تصمیم می‌گیرند
در صورت از دست رفتن کنترلر تمام سیستم از دست می‌رود
در صورت از دست رفتن هر کنترلر، برای سیستم مشکلی پیش نمی‌آید
نیاز به سیستم ارتباطی دارد
نیاز به سیستم ارتباطی ندارد
ساختار شبکه اهمیت دارد
ساختار شبکه در نظر گرفته نمی‌شود
توسعه آن سخت است
توسعه آن آسان است
هزینه بالا
هزینه کم
رباست نسبت به پارامترها
حساس به پارامترها
در پروژه‌های عملی استفاده می‌شود
در پروژه‌های آزمایشگاهی استفاده می‌شود
کنترل سلسله مراتبی
این روش به طور گسترده‌ای مورد علاقه قرار گرفته است. زیرا این امکان را ایجاد می‌کند تا بر مشکلات مطرح شده در دو روش گذشته تا حدودی امکان غلبه ایجاد شود. این روش از 3 سطح کنترلی اولیه96، ثانویه97 و ثالثیه98 تشکیل شده است.هر سطح کنترلی منطق مربوط به خود را داشته و مشکلاتی را از ریزشبکه حل می‌کند. همانطور که در شکل ‏212 مشاهده می‌شود، کنترل اولیه پایه ساختار کنترلی است. این سطح کنترل با ژنراتور و بارهای قابل کنترل در تماس است. هرچه به سمت سر هرم حرکت می‌کنیمسطح ارتباط‌ها با سخت‌افزارها کاهش پیدا می‌کند. این سیستم کنترلی بیشتر در حالت جزیره‌ای مورد استفاده قرار می‌گیرد. زیرا در حالت جزیره‌ای شبکه توزیع وجد ندارد بنابراین، فرکانس توسط شبکه تحمیل نمی‌شود. بنابراین خود ریزشبکه مسئولیت تنظیم آن را بر عهده دارد.

شکل 21ساختار کنترل سلسه مراتبی
کنترل اولیه
اولین سطح کنترلی را تشکیل داد و سریع‌ترین پاسخ را دارد. با توجه به دینامیک منابع، این کنترل اطمینان پیدا می‌کند که مقادیر محلی ولتاژ و جریان مقادیر نامی خود را دنبال خواهند کرد. همانطور که در شکل ‏213 مشاهده می‌شود، کنترل اولیه بر اساس رابطه فرکانس- توان اکتیو و ولتاژ-توان راکتیو مبنای تنظیمی خود را اجرا می‌کند.

شکل 22کنترل اولیه
کنترل ثانویه
این کنترل در سطح دوم قرار می‌گیرد. وظیفه آن کاهش انحراف ولتاژ و فرکانس از مقادیر نامی خود می‌باشد. این کنترل مقادیر نامی ولتاژ و فرکانس را تغییر می‌دهد تا با توجه به مشخصه افتی ولتاژ و فرکانس ریزشبکه را به مقادیر قبلی خود بازگرداند (شکل ‏214). البته این کنترل نسبت به کنترل اولیه بسیار کندتر عمل می‌کند. بنابراین می‌تواند به صورت مستقل از آن عمل کند.

شکل 23کنترل ثانویه
کنترل ثالثیه
این کنترل در بالاترین سطح کنترلی قرار می‌گیرد. بیشتر برای مدیریت انرژی در ریزشبکه مورد استفاده قرار می‌گیرد. اهداف این کنترل بهینه نمودن پخش بار اقتصادی (OPF) در ریزشبکه و افزایش درآمد ریزشبکه بر اساس شرکت در بازار برق می‌باشد. این کنترل می‌تواند میزان تولید و پخش توان در ریزشبکه تغییر دهد. البته این کار به صورتی انجام می‌شود که ولتاژ و فرکانس شبکه تغییر نکند (شکل ‏215).

شکل 24 کنترل ثالثیه
روش‌های کنترل چندعامله
از کنترل متمرکز تا کنترل کاملا غیر متمرکز، چندین سطح برای تمرکز زدایی در تصمیم‌گیری وجود دارد. در روش غیر متمرکز، مسئولیت اصلی بر عهده کنترل کننده DGها است.
سازماندهی یک واحد هوشمند99 کنترل‌شده از طریق چندین واحد کمتر هوشمند بر اساس سیستم چند عاملی (MAS100) صورت می‌گیرد. اگرچه تعریف دقیقی برای کنترل چند عامله وجود ندارد، اما می‌توان مشخصه‌های آن را به صورت زیر بیان کرد[41]:
یک عامل101 می‌تواند یک ماهیت فیزیکی داشته باشد که در محیطی102 مجازی عمل می‌کند. به طور مثال کنترل‌کننده میکروتوربین یک عامل فیزیکی است و عامل مجازی آن بخشی از نرم‌افزار است که پیشنهادهای قیمت را به بازار انرژی می‌دهد. عامل قادر به عملکرد در محیط است حتی محیط خود را بواسطه عملکردهایش تغییر دهد. یک ژنراتور دیزلی می‌تواند با تغییر تولید خود، نقاط تنظیم103 سایر واحدهای محلی، سطح ولتاژ باس‌های مجاور را تغییر دهد و از دیدگاه کلی‌تر می‌تواند سطح امنیت سیستم را تغییر دهد.
عامل‌ها با یکدیگر ارتباط داشته و این امر بخشی از توانایی عملکرد آنها در محیط تلقی می‌شود [42]. بعنوان نمونه سیستمی که شامل نیروگاه بادی و سیستم باطری است را در نظر بگیرید. سیستم باطری از توان تولیدی توربین بادی برای شارژ کردن خود استفاده نموده و در نبود باد آن انرژی را تخلیه می‌کند. عامل‌ها دارای سطح خاص استقلال104 هستند بدان معنا که بدون کنترل کننده مرکزی یا دستور دهنده می‌توانند تصمیم‌گیری کنند. برای تحقق این هدف چندین رویکرد وجود دارد. به‌عنوان نمونه در سیستم قبلی معمولا باطریها زمانی شارژ می‌شوند که قیمت برق کم بوده و میزان بار شبکه کاهش یافته باشد. بنابراین MAS در مورد زمان شروع شارژ بر اساس قوانین و اهداف خود تصمیم‌گیری می‌کند.
ویژگی عامل‌ها آن است که نماینده‌ای در محیط ندارند مثلا در سیستم قدرت یک عامل ژنراتور، فقط سطح ولتاژ باس خود را می‌داند و البته می‌تواند برآورد کند در باسهای اطراف خودش چه اتفاقی می‌افتد. به هرحال عامل نمی‌داند در کل سیستم چه اتفاقی می‌افتد. این موضوع هسته اصلی فناوری MAS است زیرا هدف اصلی کنترل سیستمی پیچیده با حداقل تبادل داده و حداقل تقاضای محاسباتی است. (شکل ‏216)

شکل 25منطق کنترلی چندعامله
در نهایت ویژگی قابل توجه دیگر آنست که عامل یک رفتار105 خاص را برای تحقق اهداف خاص با استفاده از منابع106، مهارتها107 و خدمات108 خود دارد. به طور مثال توانایی تولید و ذخیره انرژی مهارت هستند و توانایی فروش انرژی در بازار، از خدمات عامل محسوب می‌شود. روشی که عامل از منابع، مهارت‌ها و خدمات استفاده می‌کند رفتار او را شکل می‌دهد. بدیهی است که رفتار هر عامل با اهداف آن شکل می‌گیرد. عاملی که سیستم باطری را کنترل کرده و هدف آن تامین انرژی پیوسته در یک بار است رفتاری متفاوت با باطری مشابهی دارد که هدف اولیه آن به حداکثر رساندن سود بر اساس ارائه پیشنهاد قیمت در بازار انرژی است. [43,44]
از سیستم کنترلی چندعامله برای پخش‌بار بهینه و بهبود پایداری ولتاژ استفاده شده است. همچنین از MASبرای کنترل ولتاژ و جریان در وضعیت خطا، گذر بین حالت جزیره‌ای و متصل به شبکه، خروج بارهای بحرانی استفاده شده است. همچنین با توجه به الزامات و تنظیمات سیستم حفاظتی در ریزشبکه‌ها از کنترلMAS برای اتخاذ تصمیمات مناسب استفاده می‌شود. [45]
فناوری چند عاملی، قابلیت‌های جدیدی برای کنترل سیستمهای پیچیده فراهم می‌کند. کاربرد این کنترل، مشکلات زیادی را حل خواهد کرد. بعنوان نمونه بارهای محلی، واحدهای تولید و ذخیره‌سازهای انرژی مالکان مختلفی دارند و لازم است چندین تصمیم‌گیری بطور مستقل و محلی انجام دهند. بنابراین اجزای ریزشبکه‌هایی که در بازار شرکت دارند لازم است تا از درجه هوش خاصی برخوردار باشند [46، 47].
از روش MAS برای طراحی ساختار شبکه‌های هوشمند، بهبود پایداری ولتاژ، مدیریت سمت مصرف، حفاظت ریزشبکه و مدیریت منابع ذخیره‌ساز استفاده شده است.
کنترل بر اساس دینامیک ریزشبکه
عملکرد پایدار شبکه را می‌توان با استفاده از مطالعات پایداری سیگنال کوچک بررسی کرد. این‌گونه مطالعات در شبکه سنتی به طور گسترده انجام شده است. بنابراین در طول سالیان گذشته تمامی ویژگی منابع، شبکه و بارها در مدل‌های دقیقی ارائه شده است. اما در ریزشبکه‌ها (مخصوصا در حالت جزیره‌ای)لازم است تا چگونگی رسیدن به مدهای نوسانی و تعیین میزان میرا شدن این مدها مورد بررسی قرار گیرد. هر ریزشبکه شامل بار، شبکه، منابع و مبدل‌های توان است. هر کدام از این اجزا دینامیک مخصوص به خود را دارند. در مطالعات پایداری ریزشبکه‌ها، با توجه به پاسخ سریع مبدل‌ها و بالا بودن نسبت R/X در خطوط ریزشبکه، دینامیک بارها و شبکه باید در نظر گرفته شود. در بعضی از مطالعات، منابع را بدون مدلسازی مبدل‌هایشان در نظر می‌گیرند. در [48] تحلیل پخش‌بار انجام شده است که منابع و کنترلرهایشان به طور کامل مدلسازی شده‌اند. مرجع [49]از یک تابع تبدیل مرتبه اول برای مدلسازی پاسخ دینامیکی منابع تولیدپراکنده مختلف صرفنظر از دینامیک مبدل‌ها استفاده کرده است که ثابت زمانی این تابع تبدیل معادل با بزرگترین ثابت زمانی منابع در نظر گرفته شده است. اما تمامی این مدلسازی‌ها مطالعات پایداری را بسیار پیچیده می‌کنند. بنابراین در بسیاری از مطالعات انجام شده از دینامیک منابع صرفنظر می‌شود یا فرض می‌شود مقدار DC ثابتی دارند. در واقع همراه منابع یک ذخیره‌ساز انرژی وجود دارد که ولتاژ DC را در مقدار مشخص نگه می‌دارد [50].
به طور خلاصه یکی از مباحث مهم در کنترل سیستم قدرت، مطالعات پایداری است. در واقع شبکه مورد مطالعه پایداری خود را در شرایط دینامیکی حفظ کند. زیرا پایداری استاتیکی اهمیت چندانی ندارد. بلکه باید در شرایط رسیدن به حالت جدید پایداری خود را حفظ کند. این بدان معنی است که مدلسازی دینامیکی برای مطالعات پایداری لازم است. در واقع سیستم کنترلی باید بر اساس تغییرات دینامیکی شبکه تصمیمات کنترلی خود را اتخاذ کند.
کنترل بر اساس روش‌های کنترل بهینه و الگوریتم‌های بهینه‌سازی
هدف این روش‌ها، طراحی سیستم کنترلی مبتنی بر حل یک مسئله بهینه‌سازی است. تابع هدف و قیود مسئله بهینه‌سازی با توجه به ماهیت اجزاء شبکه تعیین می‌شود. بعضی از توابع هدف بر روی عدم قطعیت منابع، بعضی بر روی کاهش هزینه‌های کلی سیستم، بعضی بر روی افزایش قابلیت اطمینان و یا حتی مدیریت بهینه ریزشبکه تمرکز دارند[51].
یکی دیگر از روش‌های مورد توجه در کنترل ریزشبکه‌ها استفاده از تئوری بازی است، که چارچوبی ریاضیاتی دارد. روش‌های مبتنی بر تئوری بازی در علوم مختلفی چون اقتصاد، علوم سیاسی، مهندسی و… مورد استفاده قرار می‌گیرند. از این روش در طراحی ریزشبکه‌ها و شبکه‌های هوشمند نیز به طور گسترده استفاده شده است [52].

شبیه‌سازی ریزشبکهDC
مقدمه
ریزشبکه dc یک سیستم قدرت جدیدی است که میتواندتوان الکتریکی با‌ کیفیت بالابرای استفاده از ولتاژ dc تامین کند لازم به ذکر است که این سیستم برای تولیدات پراکندهای که خروجیdc دارند، مثل سلول‌های خورشیدی و ذخیره‌سازهای انرژی و خازن‌های دولایه الکتریکی بسیار مناسبهستند دراین فصل در ابتدا به معرفی و بیان مشخصات میکروگرید dc موردنظر میپردازیم و در قسمت دوم به ارائه روشهای کنترلی مبدلهای تولیدپراکنده و ذخیره سازها( باتری و خازن )میپردازیم و در آخر نتایج شبیهسازی کامپیوتری را درحالات مختلف از جمله روشن و خاموش بودن شبکهی اصلی نشان میدهیم.
مشخصات میکروگریدDC
نمای کلی ریز شبکهDC درشکل 26 آمده است که از بخشهای مختلفی ازجمله شبکه اصلی، موتورگازهمزمان، یکسوکننده و… تشکیل شده‌است که این ریز شبکه، ولتاژ شبکه اصلیkv 5.38 با یک ترانس بهVac 230 تبدیل شده که همین ناحیه به بخش موتورگازهمزمان به عنوان منبع تولیدپراکنده به خطوط ACمحلی متصل شده است که نهایتا این قسمت با یکسوکننده به ولتاژ dc تبدیل گردیده که در آن ناحیه باطری نوع دوم و خازن دولایه الکتریکی که برای کنترل ولتاژ تعبیه گردیدهاند، وجود دارد البته در شکل کلی یک واحد PVوجود دارد که در شبیه سازی استفاده نگردیده است . بخشهای گفته شده به وسیله چاپرها و یا کانورترها تحت کنترل آمدهاند که در بخش بعد به طورکامل توضیح خواهیم داد[53].

شکل 26نمایکلیریزشبکهDC
واحدهای مختلف و روشهای کنترلی آن‌ها
ریزشبکه dcبه عنوان سیستم تولید توان باکیفیت بالا، در مقابل تغییرات بزرگ بار، نوسانات خروجی سلول‌های خوشیدی پایدار است یعنی در این هنگام واحد تولیدهمزمان موتور گاز کیفیت بالاتری میدهد.

واحد یکسوساز109
این واحد ورودی سه فاز AC را به DC تبدیل کرده و در عین حال ولتاژ را بوسیله کلیدهای الکترونیک قدرت کنترل می‌کند. شکل27نمایی از انواع یکسوسازهای مختلف است، که در این پروژه ازمدل e نشان داده شده، استفاده شده‌است.

شکل 27انواعمدلیکسوسازها

با توجه به اهمیت این واحد در ریزشبکه DC، در

پایان نامه
Previous Entries منابع پایان نامه ارشد درباره بهبود کیفیت، پایداری گذرا، منابع محدود، کنترل بهینه Next Entries منابع پایان نامه ارشد درباره شبیه‌سازی، شبیه سازی