آشنایی با ادوات FACTS

آشنایی با ادوات FACTS

آشنایی با ادوات FACTS

آشنایی با ادوات FACTS

2-1 مقدمه ادوات FACTS ………………………………………………………………………………………………………………………………………

2-2معرفی جبران‌ساز Var استاتيك SVC…………………………………………………………………………………………..

2-2-1كاربردهاي  SVC…………………………………………………………………………………………………………………

2-2-2 رايج­ترين انواع SVC ……………………………………………………………………………………………………………

2-3 معرفی و شبیه‌سازی جبرانساز استاتيک STATCOM…………………………………………………………………….

2-3-1:کاربردهای STATCOM……………………………………………………………………………………………………….

2-3-2 شبیه‌سازی STATCOM……………………………………………………………………………………………………….

2-3-3:مقايسه STATCOM و SVC…………………………………………………………………………………………………

2-4 معرفی خازن سري كنترل تريستوري TCSC………………………………………………………………………………..

2-4-1 اهداف جبرانسازي خطوط انتقال توسط خازن­هاي سري……………………………………………………………

2-4-2ميراكردن رزونانس زير سنكرون………………………………………………………………………………………………

2-5 معرفی ترانسفورماتور شيفت دهنده فاز PST ……………………………………………………………………………….

2-5-1کاربردهای PST…………………………………………………………………………………………………………………….

2-5-2كاربردهاي ديناميكي و گذرا…………………………………………………………………………………………………….

2-6 معرفی جبرانسازي سري سنكرون استاتيك SSSC ……………………………………………………………………….

2-6-1کاربرد‌های SSSC………………………………………………………………………………………………………………….

2-7 معرفی كنترل­كننده يكپارچه توان UPFC …………………………………………………………………………………….

2-8 معرفی كنترل­كننده توان بين خطوط(IPFC)………………………………………………………………………………….

منابع ادوات FACTS

مقدمه ادوات FACTS

سیستم‌های انتقال AC انعطاف پذیر که به  FACTS معروف می‌باشند مفهوم و ایده جدیدی است که برای تقویت کنترل پذیری و توسعه ظرفیت انتقال شبکه‌ها، به‌کارگیری و استفاده از کنترل کننده‌ها و ادوات الکترونیک قدرت را توصیه و تشویق می‌نمایند. در واقع سیستم‌های FACTS قادر هستند که پارامترها و مشخصه‌های خطوط انتقال مانند امپدانس سری، امپدانس شانت، زاویه فاز که بعنوان محدودیت اصلی بر سر راه افزایش ظرفیت شبکه عمل می‌نمایند، کنترل کنند. ایده اساسی که پشت مفهوم FACTS وجود دارد توانا نمودن سیستم انتقال از طریق فعال نمودن عناصر و اجزاء آن می‌باشد.

در واقع FACTS دارای نقش اساسی در افزایش انعطاف پذیری انتقال توان و امنیت پایداری دینامیک سیستم‌های قدرت می‌باشد. تحت مدیریت و هدایت موسسه RPRI کاربرد FACTS در دست مطالعه می‌باشد و تعداد زیادی از کنترل‌کننده‌های FACTS هم اکنون ارزیابی و آزمایش شده‌اند در حالیکه تعداد دیگری از نظر مفهومی ‌بررسی و مطالعه گردیده ولیکن هنوز طراحی و ساخته نشده اند. کنترل‌کننده‌های FACTS که هم اکنون ساخته شده و به‌کار گرفته شده‌اند، که در این فصل به طور کلی به بررسی و تحلیل آنها پرداخته می شود.

معرفی جبران‌ساز توان راکتیو استاتیک [1]

SVC  يكي از مهمترين عناصر FACTS است كه سالهاست به ‌دليل مزيت فني و اقتصادي در حل مساله ديناميك ولتاژ مورداستفاده قرار مي‌گيرد. شکل (2-1) ساختمان SVC و مشخصه V-I آن ­را نشان مي‌دهد.

شکل(2‑1): ساختمان SVC

SVC به‌صورت موازي به شبكه وصل مي‌شود و همانطور كه از شكل پيداست مي‌تواند در دو مود راكتيو سلفي يا خازني ظاهر شود. در جريان خازني بزرگتر از Icmax، SVC به يك خازن تبديل مي‌شود و توان راكتيو آن به صورت تابعي از ولتاژ شبكه تغيير مي‌كند. شيب نمودار V-I بين Icmax  و Irmax معمولاً %2 تا %5 درنظرگرفته مي‌شود.

كاربردهاي  SVC

مهمترین کاربردهای svc  عبارتند از :

• تثبيت ولتاژ در شبكه­هاي ضعيف
• كاهش تلفات انتقال
• افزايش ظرفيت انتقال توان
• افزايش ميرايي اغتشاشات كوچك
• بهبود پايداري ولتاژ
• حذف نوسانات توان

جهت مشاهده نمونه های دیگر از فصل دوم پایان نامه برق کلیک کنید.

رايج­ترين انواع SVC

رايج­ترين انواع SVC با توجه به عناصر به­كاررفته در ساختمان آن­ها به شرح زير است:

• راكتور كنترل تريستوري TCR[2]
• خازن سوييچ تريستوري TSC[3]
• راكتور سوييچ تريستوري TSR[4]
• خازن سوييچ مكانيكي MSC[5]

در شكل (2-2) موارد فوق و نحوه اتصال آن­ها به سيستم انتقال نشان داده شده است. با تنظيم زاويه آتش تريستورها، SVC در مود راكتيو سلفي يا خازني ظاهر مي‌شود.

معمولاً حوزه تغييرات ولتاژ سيستم توسط SVC %5± لحاظ مي‌شود. اغلب سه محل براي نصب SVC پيشنهاد مي‌شود:

• در مجاورت بارهاي عمده و بزرگ (نواحي وسيع شهري)
• نزديك به بارهاي حساس به ولتاژ
• در مجاورت بارهاي صنعتي

در واقع نصب SVC در سه محل مزبور بيشترين تاثير را بر بارهاي شبكه قدرت دارد. همان­طور كه گفتيم اگر SVC به حد توان راكتيو خود نزديك شود (مثلاً به Icmax )در شكل (2-1) به يك خازن ثابت تبديل مي‌شود و توليد توان راكتيو آن تابعي از ولتاژ شبكه مي‌گردد. اين پديده از معايب SVC محسوب مي‌شود.

شکل (‏0‑1): انواع SVC

[1] Static Var Copmensator (SVC)

[2]. Thyristor Controlled Reactor

[3]. Thyristor Controlled Capacitor

[4]. Thyristor Switched Reactor

[5]. Mechanically Switched Capacitor

مقايسه STATCOM و SVC

SVC و STATCOM از لحاظ قابليت عملکرد جبرانسازي بسيار به هم شبيه هستند، اما اصول عملکرد آنها اساسا متفاوت است.  STATCOM به‌عنوان يک منبع ولتاژ سنکرون عمل مي­کند، در حاليکه SVC به‌عنوان ادميتانس راکتيو کنترل­شده عمل مي­کند.اين تفاوت باعث مي­شود STATCOM از مشخصات عملکرد بهتر و انعطاف­پذيري بيشتري نسبت به SVC برخوردار باشد. شکل (2-8) مشخصه (STATCOM (V-I و SVC را مقايسه مي­کند. همانطور که از شکل پيداست در محدوده عملکرد خطي مشخصه (V-I)، قابليت عملکرد جبران‌سازي SVC و STATCOM مشابه است.

با درنظرگرفتن محدوده عملکرد غيرخطي، STATCOM قادر است، جريان خروجي­اش را در محدوده حداکثر جبرانسازي خازني و سلفي به صورت مستقل از ولتاژ AC سيستم کنترل کند. در حاليکه حداکثر جريان جبرانسازي قابل حصول با استفاده از SVC به صورت خطي با ولتاژ سيستم کاهش مي­يابد. بنابراين در تامين ولتاژ تحت اغتشاشات بزرگ سيستم که در طي آن­ها ولتاژ سيستم خارج از محدوده خطي است STATCOM بسيار موثرتر از SVC عمل مي­کند.

قابليت STATCOM در حفظ کامل جريان خروجي خازني در شرايط ولتاژ پايين سيستم، باعث مي­شود STATCOM در حفظ پايداري گذراي سيستم بسيار موثرتر از SVC عمل کند.

در مواقعي که نياز به جبرانسازي توان اکتيو است، STATCOM قادر است با استفاده از پايانه DC  خود توان را از يک منبع ذخيره انرژي (باطري، بانک خازني و غيره) بگيرد و از پايانه AC خود آن­را به شبکه تزريق کند. در حاليکه SVC اين قابليت را ندارد. در جدول (2-1) کاربردهای جبران سازهای FACTS بیان شده است.

نمونه ای از مراجع جهت مطالعه بیشتر

• [1] Koen J. P. Macken, Math H. J. Bollen, Ronnie J. M. Belmans, “Mitigation of Voltage Dips Through Distributed Generation Systems”, IEEE TRANSACTIONS ON INDUSTRY APPLICATIONS, VOL. 40, NO. 6, NOVEMBER/DECEMBER 2004
• [2] Mahesh Illindala, Giri Venkatamnanan, “Control of Distributed Generation Systems to Mitigate Load and Line Imbalances”, Power Electronics Specialists Conference, 2002. pesc 02. 2002 IEEE 33rd Annual.
• [3] G. Venkaiaramanan, D. M. Divan, T. M. Jahns, “Discrete Pulse Modulation  Strategies for High-Frequency Inverter Systems,’’ IEEE Trans on Power Electronics, Vol. 8, No. 3, July 1993, pp. 279-287.
• [4] Milan Prodanovic and Timothy C. Green, “Control and Filter Design of Three-Phase Inverters for High Power Quality Grid Connection”, IEEE TRANSACTIONS ON POWER ELECTRONICS, VOL. 18, NO. 1, JANUARY 2003.
• [5] Amirnaser Yazdani, Reza Iravani, ” A Unified Dynamic Model and Control for the Voltage-Sourced  Converter Under Unbalanced Grid Conditions”, IEEE TRANSACTIONS ON POWER DELIVERY, VOL. 21, NO. 3, JULY 2006.
• [6] J. He , Y. W. Li and M. S. Munir “A flexible harmonic control approach through voltage-controlled DG-grid interfacing converters”, IEEE Trans. Ind. Electron., vol. 59, no. 1, pp.444 -455 2012.
• [7] S. Yang , Q. Lei , F. Z. Peng and Z. Qian  “A robust control scheme for grid-connected voltage source inverters”,  IEEE Trans. Ind. Electron.,  vol. 58,  no. 1,  pp.202 -212 2011
• [8] A. Yazdani and R. Iravani, “A generalized state-space averaged model of the three-level NPC converter for systematic DC-voltage-balancer and current-controller design,” IEEE Trans. Power Del., vol. 20, no. 2, pp.1105–1114, Apr. 2005.
• [9]Y. Ye, M. Kazerani, and V. H. Quintana, “Modeling, control, and implementation of three-phase PWM converters,” IEEE Trans. Power Electron., vol. 18, no. 3, pp. 857–864, May 2003.
• [10]  Milan Prodanovic and Timothy C. Green, “Control and Filter Design of Three-Phase Inverters for High Power Quality Grid Connection”, IEEE TRANSACTIONS ON POWER ELECTRONICS, VOL. 18, NO. 1, JANUARY 2003.
• 11-…
• 12-…

ادوات FACTS

https://digitalcommons.usf.edu/ege_etd/