مقدمه
خازن المان الکتریکی است که میتواند انرژی الکتریکی را توسط میدان الکترواستاتیکی(بار الکتریکی( در خود ذخیره کند. انواع خازن در مدارهای الکتریکی بکار میروند. خازن را با حرف C که ابتدای کلمه capacitor است نمایش میدهند. ساختمان داخلی خازن از دو قسمت اصلی تشکیل میشود:
الف – صفحات هادی
ب – عایق بین هادیها (دی الکتریک)
ساختمان خازن
هرگاه دو هادی در مقابل هم قرار گرفته و در بین آنها عایقی قرار داده شود، تشکیل خازن میدهند. معمولا صفحات هادی خازن از جنس آلومینیوم ، روی و نقره با سطح نسبتا زیاد بوده و در بین آنها عایقی (دی الکتریک) از جنس هوا ، کاغذ ، میکا ، پلاستیک ، سرامیک ، اکسید آلومینیوم و اکسید تانتالیوم استفاده میشود. هر چه ضریب دی الکتریک یک ماده عایق بزرگتر باشد آن دی الکتریک دارای خاصیت عایقی بهتر است. به عنوان مثال ، ضریب دی الکتریک هوا 1 و ضریب دی الکتریک اکسید آلومینیوم 7 میباشد. بنابراین خاصیت عایقی اکسید آلومینیوم 7 برابر خاصیت عایقی هوا است.
این فایل در قالب ورد وقابل ویرایش در 110 صفحه می باشد .
پیشگفتار: خازن های اصلاح ضریب توان برای مهندسین برق اسم آشنایی است و اهمیت این عناصر در سیستمهای توزیع بر هیچ کس پوشیده نیست . این عناصر در سیستمهای توزیع نقش کلیدی دارند. در سیستمهای توزیع به خاطر ولتاژ پایین تر جریان O عبوری از خطوط بالا است و این امر باعث می شود که XI2 بالا باشد، که به همراه توان مصرفی حقیقی ، اندازه ی توان ظاهری را بالاتر برده ، لازم می دارد که از تجهیزاتی با قدرت بالاتر استفاده کنیم ،I توان راکتیو القایی که بیشتر از خاصیت سلفی عناصر می باشد به وفور در سیستمهایی توزیع و قدرت یافت می شود که از عوامل تولید کننده ی آنی می توان به موتورهایی القایی مورد استفاده در صنعت ، تراش ها ، خطوط انتقال ومیره اشاره کرد . برای کم کردن اثر توان القایی در نتیجه اندازه می توان ظاهری ، از وسایل گوناگون مانند موتورهای سنکرون و خازن های اصلاح ضریب توان می توان استفاده نمود، که مورد اول بیشتر در صنایع بمنظور کم کردن هزینه توان راکتیو استفاده می شد ، که به خاطر هزینه تعمیر و نگهداری بالا ، در حال حاضر بیشتر از خازن های سوئیچینگ استفاده می شود . اما مورد دوم که بحث اصلی ما در این پایان نامه می باشد به خاطر هزینه تعمیر و نگهداری کم و عمر بالا بیشتر در سیستم های توزیع استفاده می شود. که می تواند به صورت واحد ، گروهی ، ثابت و یا قابل سوئیچ به کار گرفته شود. از دیگر پارامترهای مهم مربوط به این خازن می توان به مقدار بهینه این خازن ها و مکانی که بیشترین جبران سازی را ایجاد می کند اشاره کرد ، که در حد توان در این پایان نامه بررسی شده است .
فهرست مطالب عنوان صفحه فصل اول : مفاهیم اساسی .................................. 7 فصل دوم :
منابع مصرف کننده توان راکتیو سلفی در شبکه ..... 21
فصل سوم :
اثرات خازن های موازی در سیستمهای قدرت ......... 34
فصل چهارم :
توابع هدف ..................................... 64
فصل پنجم :
بررسی چند مقاله از IEEE....................................................... 80
در یک سیستم قدرت الکتریکی ac ایدهآل، ولتاژ و فرکانس در هر نقطه تغذیه ثابت و عاری از هارمونیک و مقدار ضریب توان واحد میباشد. ضمن اینکه این پارامترها مستقل از اندازه و مشخصات بار مصرفی خواهند بود. بر این اساس، چگونگی ثابت بودن ولتاژ و فرکانس و میزان نزدیکی ضریب توان به مقدار یک، کیفیت تغذیه را مشخص میکند. چنانچه کیفیت تغذیه از شرایط ایدهآل فاصله داشته باشد با انجام جبرانسازیهای مناسب میتوان کیفیت تغذیه را بهبود بخشید. در ابتدا به دلایل و انگیزههای مختلف از خازنگذاری و روشهای مختلف انجام آن در محیطهای غیرهارمونیکی و سپس به بررسی هارمونیکها و تاثیرات آنها به عنوان یکی از پارامترهای مخرب کیفیت تغذیه بر مسئله خازنگذاری پرداخته میشود و جهت حل مشکلات هارمونیکی اثرگذار بر خازنگذاری، تئوریها و روشهای موجود را بررسی میشود. جهت انجام خازنگذاری در محیطهای هارمونیکی لازم است روابط مورد استفاده به نحوی تغییر یابند که اثرات هارمونیکها را در نظر بگیرند و همچنان از دقت و کارایی لازم برخوردار باشند. به این منظور یک بررسی کامل روی مسائل خازنگذاری و روابط مربوطه در محیطهای هارمونیکی انجام میدهیم و در نهایت نتایج مطالعات انجام شده به صورت جمعبندی شده ارائه میگردد. سپس با اطلاعات بدست آمده از پست مخابرات اراک شبیه سازی در نرم افزار Digsilent صورت میگیرد.الگوریتم ژنتیک در مرحله بعد با تولید ورودی های مختلف برای Digsilent خروجی آنرا دریافت کرده و با مقایسه خروجی تابع هدف به نقطه بهینه نزدیک میشود. در پایان پارامترهای مختلف در حالت قبل و بعد از خازن گذاری مقایسه می گردد و پیشنهاداتی برای بهبود ارایه می گردد.
تاریخچه
کارهای صورت گرفته در این پروژه
تئوری خازنگذاری
خازنگذاری از دیدگاه اصلاح ضریب توان
خازنگذاری از دیدگاه تنظیم ولتاژ
خازنگذاری از دیدگاه مدیریت شبکه
مشکلات موجود در خازنگذاری و اتفاقات ایجاد شده
تشدید
فرورزونانس
کلیدزنی
کاهش طول عمر
تهیه پارامترهای محیطهای هارمونیکی تأثیرگذار بر خازنگذاری
بررسی انواع منابع هارمونیک موجود در شبکه
مبدلهایAC/DC
کورههای الکتریکی
حدود مجاز هارمونیکها
محاسبات خازنگذاری در محیطهای هارمونیکی
تحلیل هارمونیکی
اثرات متقابل خازن و هارمونیک
کلیدها، کنتاکتورها و تجهیزات حفاظتی
تداخلات رادیویی
خازنهای موجود در بازار ایران
خازنگذاری در پستهای مخابرات
دادههای مورد نیاز جهت تعیین خازن بهینه
نرم افزارDIgSILENT و ویژگیها
گستره مطالعات قابل انجام با
زمینههای مطالعه روی پستهای برقDIgSILENT
تحلیل هارمونیکی
سطح اتصال کوتاه
نتایج پروژه
اطلاعات مورد نیاز شبکه
دیاگرام تکخطی شبکه
اطلاعات بارها
اطلاعات کابلها
اطلاعات هارمونیکی شارژرها
بررسی وضعیت شبکه قبل از خازنگذاری
ضریب توان قبل از خازن گذاری
هارمونیک ها قبل از خازن گذاری
تعیین ظرفیت خازنی مناسب
فلوچارت حل مسئله بهینه سازی
نتایج محاسبه ظرفیت خازن
وضعیت شبکه پس از خازن گذاری
وضعیت هارمونیکی پس از خازن گذاری
منابع
خازن گذاری در شبکه های فشار متوسط در حضور منابع پراکنده (DG)
72 صفحه در قالب word
فهرست مطالب
فصل اول
منابع تولید پراکنده
1-3-معرفی انواع تولیدات پراکنده 10
1-3-6- انرژی گرمایی خورشیدی.. 12
1-4-تأثیر DG بر شبکه توزیع.. 15
1-4-2- تأثیر DC بر ولتاژ سیستم توزیع.. 15
1-4-3- تأثیر DG بر کیفیت توان سیستم توزیع.. 16
1-4-4- تأثیر DG بر قدرت اتصال کوتاه شبکه. 17
1-4-5- تأثیر DG بر سیستم حفاظت شبکه توزیع.. 18
1-4-7- ارزیابی کیفی کارآیی مولدهای DG در شبکه. 19
1-4-8- شاخص بهبود پروفیل ولتاژ 19
1-4-10- شاخص کاهش آلاینده های جو. 21
1-5-2- روش های مبتنی بر برنامه ریزی عددی.. 23
1-5-3- روش های مبتنی بر هوش مصنوعی.. 24
فصل دوم
روشهای جایابی بهینه خازن
2-2- دسته بندی روشهای جایابی بهینه خازن.. 27
2-2-1-1- نمونه ای یک روش تحلیلی.. 29
2-2-2- روشهای برنامه ریزی عددی.. 33
2-2-4- روشهای مبتنی بر هوش مصنوعی 36
شکل 2-5 –فلوچارت حل به روش تابو. 39
2-2-4-2- استفاده از تئوری مجموعه های فازی.. 40
2-2-4-2-1- نظریه مجموعه های فازی.. 40
2-2-4-2-2- تعریف اساس و عمگرهای مجوعه های فازی.. 41
2-2-4-4- الگوریتم ژنتیک.... 46
2-2-4-4-1- پیدایش الگوریتم ژنتیک.... 46
2-2-4-4-2- مفاهیم اولیه در الگوریتم ژنتیک.... 47
2-2-4-5- شبکه های عصبی مصنوعی.. 51
2-3-1- نوع مساله جایابی خازن.. 53
فصل سوم
تاثیر منابع تولید پراکنده در شبکه های فشار متوسط
3-2-مطالعه بر روی یک شبکه نمونه. 57
1-1- مقدمه
در سالهای اخیر اقدامات مختلفی برای بهینه سازی و تغییر سیستم های قدرت از ساختار جدیدی تحت عنوان " تجدید ساختار " صورت گرفته است.
محدود شدن شبکه های توزیع بین تولید و انتقال از یک سو و مراکز بار از سویی دیگر آن را تبدیل به یک شبکه پسیو نموده است. لیکن استفاده ازواحدهای تولیدی کوچک (تولیدات پراکنده ) همچون توربینهای گازی، بادی، پیلهای سوختی و. .. در سالهای اخیر باعث تغییر وضعیت این شبکه از یک شبکه پسیو به یک شبکه اکتیو گردیده است.
تحقیقات انجام شده توسط EPRI [1] نشان می دهد که تا سال 2010 نزدیک به 25 درصد تولیدات را، تولیدات پراکنده تشکیل خواهند داد که این رقم طبق تحقیقات NGF [2] تا 30 درصد نیز پیش بینی شده است. بنابراین باید دید چه عواملی سبب شده تا نظریه تولیدات پراکنده به وجود آید؟
شاید مهمترین مزیت، نزدیکی به مصرف کننده و در نتیجه کاهش و یا حذف هزینه های مربوط به انتقال و توزیع باشد. در کنار آن می توان به حذف محدودیت مکانی و جغرافیایی تولیدات کوچک نسبت به نیروگاه های بزرگ, عدم نیاز به ریسک بالا، زمان نصب کمتر، محیط زیست پاکتر، کیفیت و قابلیت اطمینان بیشتر، پیشرفت تکنولوژی در زمینه ساخت ژنراتورهای کوچک با توان تولیدی بالاو استفاده از انرژیهای تجدیدناپذیر مانند باد و خورشید اشاره کرد.
استفاده از تولیدات پراکنده سوالاتی، در رابطه با تاثیر آنها بر سیستم های کنترل و بهره برداری شبکه های توزیع را در ذهن تعریف جامع و کاملی از تولیدات پراکنده، با ملامحظه تعدادی عوامل کلیدی می باشد.
در قسمت دوم مقاله به معرفی اجمالی انواع تولیدات پراکنده پرداخته می شود.
1-2- تعریف تولیدات پراکنده
در ارتباط با تولیدات پراکنده اصطلاحات زیادی وجود دارد که از آن جمله می توان به موارد زیر اشاره کرد :
Distributed Generation Embedded Generation, Dispersed Generation power distribution, distribution utility, distribution resources
لیکن تا کنون تعریف جامع و کاملی برای تولیدات پراکنده ارائه نگردیده است و اگر هدف یافتن تعریفی جامع از این تولیدات باشد، در ابتدا باید عوامل و معیارهای زیر مورد بررسی قرار گیرند:
در ادامه، تاثیر هر یک از عوامل بالا در تعریف تولیدات پراکنده ارائه خواهد شد.
1-2-1- هدف
در مورد هدف استفاده از تولیدات پراکنده در میان تعاریف ارائه شده، تشابه زیادی وجود دارد. طبق تعریف، هدف از تولیدات پراکنده ایجاد منابع توان اکتیو می باشد. بنابراین با توجه به تعریف، در تولیدات پراکنده لزومی به، توانایی تولید توان راکتیو نیست.
1-2-2- مکان
در مورد مکان تولیدات پراکنده نظرات متفاوتی وجود دارد. عده زیادی مکان تولیدات پراکنده را در محل شبکه توزیع می دانند، عده ای نیز مکان آن را در محل مصرف کننده بیان میکنندو عده کمی نیز مکان تولیدات پراکنده در محل خطوط انتقال معرفی می کنند.
نکته پایان ذکر این است که باید تعریف واحد و مشخصی از خطوط انتقال و توزیع وجود داشته باشد. بدین معنا که مشخص شود تا چه سطح ولتاژی مربوط به توزیع و انتقال می باشد. در بازارهای رقابتی قوانین وآیین نامه های دولتی تعیین کننده این مطلب می باشند.
حال سوال این است که تعریف یک واحد تولیدی کوچک بر اساس مکان نصب چیست؟ به عنوان مثال، آیا یک نیروگاه بادی با سیستم های CHP [3] که به شبکه انتقال وصل می شوند، می توانند به عنوان یک واحد تولیدی کوچک در نظر گرفته شوند یا خیر ؟
برای سوال فوق 2 حالت زیر ممکن است رخ دهد :
لذا با توجه به مطالب بالا میتوان گفت که مکان تولیدات پراکنده جایی است که به طور مستقیم به شبکه توزیع یا مصرف کننده متصل گردند.
1-2-3- مقادیر نامی
در مورد حداکثر مقادیر نامی برای تولیدات پراکنده هنوز هیچ وحدت نظری وجود ندارد. جدول (1) مقادیر نامی را که توسط برخی از مراکز تحقیقاتی برای تولیدات پراکنده تعیین شده است، نشان می دهد. علاوه بر این، وجود قوانین دولتی متفاوت، دلیلی بر یکسان نبودن مقادیر نامی تولیدات پراکنده می باشد. به عنوان مثال در بازارهای انگلستان و ولز نیروگاههایی باظرفیت تولیدی کمتر از 100 مگاوات وجود دارد که از طریق کنترل مرکزی مورد بهره برداری قرار نمی گیرند و اگر ظرفیت کمتر از 50 مگاوات باشد. توان خروجی نباید از طریق بازاز عمده فروشی خرید و فروش شود از این رو منظور از DG [4]عمدتاً تولیدات کمتر از 100 مگاوات می باشد. طبق قوانین سوئد به ظرفیت های تولیدی تا 1500 کیلووات تولیدات پراکنده گفته می شود. به عبارتی در سوئد تولیدات تا حداکثر 1500 کیلووات به عنوان DG شناخته می شوند. از طرفی طبق قوانین این کشور یک نیروگاه بادی با 100 واحد تولیدی 1500 کیلوواتی نیز تولید پراکنده محسوب می شود. زیرا برای واحد های بادی به جای ظرفیت کل نیروگاه، ظرفیت نامی هرواحد, معیار تعیین کننده می باشد، ولی برای واحد های آبی معیار تعیین کننده ظرفیت کل نیروگاه است.
ممکن است هنگام انتقال از فایل ورد به داخل سایت بعضی متون به هم بریزد یا بعضی نمادها و اشکال درج نشود ولی در فایل دانلودی همه چیز مرتب و کامل است
متن کامل را می توانید در ادامه دانلود نمائید
چون فقط تکه هایی از متن برای نمونه در این صفحه درج شده است ولی در فایل دانلودی متن کامل همراه با تمام ضمائم (پیوست ها) با فرمت ورد word که قابل ویرایش و کپی کردن می باشند موجود است
1-1- مقدمه
در سالهای اخیر اقدامات مختلفی برای بهینه سازی و تغییر سیستم های قدرت از ساختار جدیدی تحت عنوان " تجدید ساختار " صورت گرفته است.
محدود شدن شبکه های توزیع بین تولید و انتقال از یک سو و مراکز بار از سویی دیگر آن را تبدیل به یک شبکه پسیو نموده است. لیکن استفاده ازواحدهای تولیدی کوچک (تولیدات پراکنده ) همچون توربینهای گازی، بادی، پیلهای سوختی و. .. در سالهای اخیر باعث تغییر وضعیت این شبکه از یک شبکه پسیو به یک شبکه اکتیو گردیده است.
تحقیقات انجام شده توسط EPRI [1] نشان می دهد که تا سال 2010 نزدیک به 25 درصد تولیدات را، تولیدات پراکنده تشکیل خواهند داد که این رقم طبق تحقیقات NGF [2] تا 30 درصد نیز پیش بینی شده است. بنابراین باید دید چه عواملی سبب شده تا نظریه تولیدات پراکنده به وجود آید؟
شاید مهمترین مزیت، نزدیکی به مصرف کننده و در نتیجه کاهش و یا حذف هزینه های مربوط به انتقال و توزیع باشد. در کنار آن می توان به حذف محدودیت مکانی و جغرافیایی تولیدات کوچک نسبت به نیروگاه های بزرگ, عدم نیاز به ریسک بالا، زمان نصب کمتر، محیط زیست پاکتر، کیفیت و قابلیت اطمینان بیشتر، پیشرفت تکنولوژی در زمینه ساخت ژنراتورهای کوچک با توان تولیدی بالاو استفاده از انرژیهای تجدیدناپذیر مانند باد و خورشید اشاره کرد.
استفاده از تولیدات پراکنده سوالاتی، در رابطه با تاثیر آنها بر سیستم های کنترل و بهره برداری شبکه های توزیع را در ذهن تعریف جامع و کاملی از تولیدات پراکنده، با ملامحظه تعدادی عوامل کلیدی می باشد.
در قسمت دوم مقاله به معرفی اجمالی انواع تولیدات پراکنده پرداخته می شود.
1-2- تعریف تولیدات پراکنده
در ارتباط با تولیدات پراکنده اصطلاحات زیادی وجود دارد که از آن جمله می توان به موارد زیر اشاره کرد :
Distributed Generation Embedded Generation, Dispersed Generation power distribution, distribution utility, distribution resources
لیکن تا کنون تعریف جامع و کاملی برای تولیدات پراکنده ارائه نگردیده است و اگر هدف یافتن تعریفی جامع از این تولیدات باشد، در ابتدا باید عوامل و معیارهای زیر مورد بررسی قرار گیرند:
در ادامه، تاثیر هر یک از عوامل بالا در تعریف تولیدات پراکنده ارائه خواهد شد.
1-1- مقدمه 2
1-2- تعریف تولیدات پراکنده 3
1-2-1- هدف 3
1-2-2- مکان 4
1-2-3- مقادیر نامی 5
1-2-5- فناوری 6
1-2-6- عوامل محیطی 7
1-2-7-روش بهره برداری 8
1-2-8- مالکیت 8
1-2-9- سهم تولیدات پراکنده 9
1-3-معرفی انواع تولیدات پراکنده 10
1-3-1- توربینهای بادی 10
1-3-2 واحدهای آبی کوچک 11
1-3-3- پیلهای سوختی 11
1-3-4- بیوماس 11
1-3-5- فتوولتائیک 12
1-3-6- انرژی گرمایی خورشیدی 12
1-3-7- دیزل ژنراتور 12
1-3-8- میکروتوربین 13
1-3-9- چرخ لنگر 13
1-3-10- توربین های گازی 13
1-4-تأثیر DG بر شبکه توزیع 15
1-4-1- ساختار شبکه توزیع 15
1-4-2- تأثیر DC بر ولتاژ سیستم توزیع 15
1-4-3- تأثیر DG بر کیفیت توان سیستم توزیع 16
1-4-4- تأثیر DG بر قدرت اتصال کوتاه شبکه 17
1-4-5- تأثیر DG بر سیستم حفاظت شبکه توزیع 18
1-4-6- قابلیت اطمینان 19
1-4-7- ارزیابی کیفی کارآیی مولدهای DG در شبکه 19
1-4-8- شاخص بهبود پروفیل ولتاژ 19
1-4-9- شاخص کاهش تلفات 20
1-4-10- شاخص کاهش آلاینده های جو 21
1-5- روش های مکان یابی DG 22
1-5-1- روش های تحلیلی 22
1-5-2- روش های مبتنی بر برنامه ریزی عددی 23
1-5-3- روش های مبتنی بر هوش مصنوعی 24
1-5-4- روش های ابتکاری 24
1-6- جمع بندی 25
فصل دوم
روشهای جایابی بهینه خازن
2-1- مقدمه 27
2-2- دسته بندی روشهای جایابی بهینه خازن 27
2-2-1-روشهای تحلیلی 27
2-2-1-1- نمونه ای یک روش تحلیلی 29
2-2-2- روشهای برنامه ریزی عددی 33
2-2-3- روشهای ابتکاری 34
2-2-4- روشهای مبتنی بر هوش مصنوعی 36
2-2-4-1- روش جستجو تابو 36
شکل 2-5 –فلوچارت حل به روش تابو 39
2-2-4-2- استفاده از تئوری مجموعه های فازی 40
2-2-4-2-1- نظریه مجموعه های فازی 40
2-2-4-2-2- تعریف اساس و عمگرهای مجوعه های فازی 41
2-2-4-2-3- روش منطق فازی 42
2-2-4-3- روش آبکاری فولاد 43
2-2-4-4- الگوریتم ژنتیک 46
2-2-4-4-1- پیدایش الگوریتم ژنتیک 46
2-2-4-4-2- مفاهیم اولیه در الگوریتم ژنتیک 47
2-2-4-5- شبکه های عصبی مصنوعی 51
2-3- انتخاب روش مناسب 52
2-3-1- نوع مساله جایابی خازن 53
2-3-2- پیچیدگی مساله 53
2-3-3- دقت نتایج 53
2-3-4- عملی بودن 54
فصل سوم
تاثیر منابع تولید پراکنده در شبکه های فشار متوسط
3-1-مقدمه 56
3-2-مطالعه بر روی یک شبکه نمونه 57
نتیجه گیری 64
مراجع 65