عنوان پایان‌نامه
بررسی رفتار دینامیکی مولد مقیاس کوچک در برابر اغتشاشات شبکه و ارائه پیشنهاداتی برای بهبود آن
- مقطع تحصیلی
- کارشناسی ارشد
- محل دفاع
- کتابخانه دانشکده برق و کامپیوتر شماره ثبت: E1951;کتابخانه مرکزی -تالار اطلاع رسانی شماره ثبت: 49866;کتابخانه مرکزی پردیس 2 فنی شماره ثبت: E 1951
- تاریخ دفاع
- ۰۳ آبان ۱۳۹۰
- دانشجو
- رضا رزاقی
- استاد راهنما
- مجید صنایع پسند
- چکیده
- با پیشرفت فناوری و رویکرد به برخی مسایل فنی و اقتصادی، گرایش به استفاده از مولدهای تولید پراکنده در حال افزایش است. اتصال و بهره برداری از این مولدها به رغم مزایای بسیار آنها همراه با مشکلات و پیچیده گی هایی است. از جمله مهم‌ترین انواع مولدهای تولید پراکنده که به ویژه مقبولیت و کاربرد فراوانی در ایران دارد، مولدهای سنکرون مقیاس کوچک می‌باشند. یکی از مشکلات جدی مرتبط با این نوع مولدها ناپایداری آنها در برابر وقوع خطا در شبکه توزیع می‌باشد. وقوع ناپایداری گذرا در این مولدها به دلیل ثابت اینرسی کوچک آنها و نیز زمان نسبتاً طولانی رفع خطا در شبکه توزیع محتمل می‌باشد که این مساله باعث وارد آمدن آسیب جدی به مولد و نیز کاهش کیفیت توان در شبکه توزیع می‌شود. در این پایان نامه به بررسی رفتار دینامیکی و پایداری این مولدها در برابر خطاهای موجود در شبکه توزیع پرداخته شده است. ابتدا پاسخ دینامیکی مولد به انواع مختلف خطا در شبکه توزیع بررسی شده و سپس با معرفی مفهوم زمان بحرانی رفع خطا، حساسیت آن نسبت به پارامترهای سیستم بررسی شده است. در ادامه سیستم حفاظتی شبکه توزیع و مولدهای تولید پراکنده بررسی شده و عدم توانایی این سیستم در جلوگیری از وقوع ناپایداری مولدها نشان داده شده است. جهت حل مشکلات مربوط به ناپایداری این مولدها دو طرح حفاظتی در دو مرحله پیشنهاد داده شده است. در مرحله اول جهت حفاظت مولد، از رله‌های موجود در شبکه توزیع استفاده شده است. در مرحله دوم الگوریتمی برای رله‌ای جدید که مبتنی بر توان اکتیو مولد است، پیشنهاد داده شده است. رله پیشنهادی قادر به جلوگیری از وقوع ناپایداری در این مولدها بوده و تاحد ممکن از قطع بی مورد آنها از شبکه جلوگیری می‌کند. همچنین در این پایان نامه تاثیر وصل مجدد اتوماتیک بر پایداری مولدهای سنکرون مقیاس کوچک متصل به شبکه توزیع مطالعه شده و نشان داده شده است وصل مجدد ناموفق و زمان مرده وصل مجدد تاثیر زیادی بر پایداری مولدها دارند. سپس تاثیر بارهای موتوری و موتورهای القایی بر پایداری گذرای مولدها بررسی شده است. موتورهای القایی به دلیل خاصیت جذب توان راکتیو زیاد در هنگام شتاب مجدد پس از رفع خطا، تاثیر بسیار منفی بر پایداری این مولدها دارند.
- Abstract
- Installation of dispersed generators in distribution networks has been increased recently due to its various benefits. One of the important issues related to these dispersed generators is the effect of system faults on their transient stability. Due to the low inertia constant of the small scale synchronous generators (SSSG) and slow operation of the distribution networks protective relays, transient instability is quite probable for these generators. To prevent transient stability problem in these generators, according to some existing grid codes, it is suggested to disconnect the DG units immediately after occurrence of a fault in the network. However, if DGs supply a significant share of the total load, extensive disconnections following network faults will remarkably reduce the benefits expected from these energy sources and could adversely affect the normal operation of network and may result in voltage sag and overload for the network. So, one of the important challengues related to the small scale synchronous generators is protection of these generators against transient instability and prevent unwanted disconnection of them. In this thesis, dynamic response of SSSGs to the system faults is studied. It is shown that the fault clearance time is the major factor in the stability of the generators. So, sensitivity of the critical clearing time (CCT) to the system parameters like fault type, fault distance, generator pre-fault load, system voltage, interconnection transformer impedance and excitation system control mode is analyzed. In addition, the mutual effect of these generators on the stability of each other is investigated. Combination of generators with higher inertia constant with smaller ones enhances the overall stability of the system. Moreover, it is shown that protection system of distribution network cannot prevent transient instability in these generators. So, a protection scheme based on the type of outgoing feeders in the network and generator local load is proposed. This scheme can solve some of the assiocated problems. However, it has some shortcomings. Thus, a novel protective relay based on the generator active power is proposed. This relay can protect the generator against transient instability and prevent unwanted tripping of the generator. Automatic reclosing is a usual practice in distribution networks. Unsuccessful three-pole reclosing can affect the stability of the generator adversely. Therefor, impact of unsuccessful reclosing on the transient stability of the generator is investigated. The results show that reclosing dead-time has a significant effect on the stability of the generator and increase in the dead-time, increases the stability and CCT of the generator. Induction motors are usually an important part of distribution system loads. During a fault, they decelerate and after the fault clearance, the reaccelerate. During reacceleration, they absorb high amount of reactive power and this prolongs the voltage recovery in the system. The results show that induction motors have negative effect on the stability of the generators. However, using contactors at the input of these motors reduces this negative effect because contactors open their contacts during some short circuit fault and disconnect the motors.
