عنوان :
بررسي تأثير اتصال مزارع بادي مقياس بزرگ بر پايداري گذراي زاويه رتور ژنراتورهاي سنكرون
مقطع تحصيلي :
كارشناسي ارشد
گرايش تحصيلي :
سيستم هاي قدرت
محل تحصيل :
اصفهان : دانشگاه صنعتي اصفهان
صفحه شمار :
نوزده، 146ص. : مصور(رنگي)، جدول، نمودار
توصيفگر ها :
مزارع بادي مقياس بزرگ , پايداري گذراي زاويه رتور , زمان بحراني رفع خطا
استاد داور :
حميدرضا كارشناس، محمد ابراهيمي
تاريخ ورود اطلاعات :
1399/06/18
دانشكده :
مهندسي برق و كامپيوتر
تاريخ ويرايش اطلاعات :
1399/06/26
چكيده فارسي :
چكيده امروزه استفاده از انرژيهاي تجديدپذير در تأمين انرژي موردنياز بشر افزايش يافتهاست استفاده از انرژي باد به علت سابقه طوالنيتر پيشرفت سريعتر تكنولوژي آن و گستردگي منابع بادي در بين انواع انرژيهاي تجديدپذير بيشتر مورد توجه بوده و بيشتر رشد داشتهاست در سالهاي اوليه استفاده صنعتي از انرژي باد در توليد برق مزارعبادي به صورت پراكنده و متشكل از چند ده توربينبادي كوچك چند صد كيلوواتي بودند اما در سالهاي اخير و با پيشرفت تكنولوژي ساخت توربينهايبادي و تغيير رويكرد به سمت بهرهبرداري حداكثري از منابع بادي تعداد توربينهايبادي موجود در يك مزرعهبادي در اكثر موارد به چندصد عدد و توان نامي هريك از توربينهايبادي هم به چند مگاوات ميرسد به اين ترتيب مزارعبادي كه امروزه در دنيا به بهرهبرداري ميرسند به صورت مقياس بزرگ و چندصدمگاواتي هستند در گذشته مزرعهبادي كوچك بوده و به شبكه توزيع متصل ميشدند و تأثيراتشان روي سيستمقدرت به صورت محلي بود و روي مباحث پايداري گذراي زاويه رتور ژنراتورهاي سنكرون تقريبا اثري نداشتند امروزه مزارعبادي مقياسبزرگ در سيستمقدرت به شبكه انتقال متصل مي شوند و به علت توان نامي باال و ضريب نفوذ بااليي كه دارند در بحث پايداري شبكه و به طور خاص پايداري گذراي زاويه رتور ژنراتورهاي سنكرون شبكه هم مشاركت ميكنند در اين تحقيق سعي شدهاست تاثير ورود مزارع بادي مقياس بزرگ روي بحث پايداري گذراي زاويه رتور ژنراتورهاي سنكرون شبكه مطالعه شود به اين منظور در گام نخست مدل ديناميكي توربينهايبادي ارائه شده در استاندارد 1 72 00416 IEC استخراج و در نرمافزار PowerFactory نسخه 2 9 49 پيادهسازي شدهاست سپس به منظور اجتناب از افزايش بار محاسباتي و زمان انجام شبيهسازيها فرايند تجميع مدل توربينهايبادي و شبكه داخلي مزرعهبادي براي مدل كردن مزارعبادي مقياسبزرگ تشريح شد در گام بعدي شبكه استاندارد 1 باسه IEEE به عنوان اولين شبكه تست انتخاب شده و با جايگزيني نيروگاه شماره دو با مزرعهبادي در هر مرحله متشكل از هريك از چهار نوع توربينبادي اصلي و تعريف سناريوهايي شبيهسازيها روي اين شبكه صورت گرفت در گام بعدي شبكه استاندارد 19 باسه IEEE به عنوان شبكه تست اصلي مورد مطالعه قرار گرفت با توجه به وسعت شبكه پنج منطقه تعريف و جايگزينيها و مطالعات به شيوهاي كه روي شبكه 1 باسه صورت گرفته بود تكرار شدهاست در نهايت وضعيت منطقه ميلنادر و شبكه استان سيستان و بلوچستان تشريح شدهاست و با استفاده از نتايج به دست آمده از مطالعات روي شبكههاي استاندارد 1 باسه و 19 باسه IEEE براي يك مزرعهبادي 339 مگاواتي متشكل از توربينهايبادي نوع سه و چهار يك مطالعه موردي صورت گرفتهاست در شبكه استاندارد 1 باسه سه مولفه اصلي دامنه نوسان اول زمان نشست و زمان بحراني رفع خطا براي مطالعه زاويه رتور درنظر گرفته شد به تدريج و با انجام مطالعات مشخص شد كه مولفه سوم يعني زمان بحراني رفع خطا به منظور مقايسه بين مزارع بادي از انواع مختلف معيار بهتري است به طور كلي عملكرد ديناميكي مزارعبادي متشكل از توربينهايبادي نوع يك و نوع دو بسيار به هم شبيه بودند و با تفاوت اندكي نوع يك عملكرد بهتري داشت مزارعبادي متشكل از توربينهايبادي نوع 4 به علت داشتن مبدلهاي سريع و توانايي باالي اين نوع از توربينهايبادي در تبادل توان اكتيو و راكتيو در لحظه پس از رفع خطا بهترين عملكرد را در بهبود زمان بحراني رفع خطا داشتند در رتبه بعدي مزارعبادي متشكل از توربينهايبادي نوع 9 قرار داشتند و مزارعبادي متشكل از توربينهايبادي نوع 2 سبب تضعيف زمان بحراني رفع خطا شدند نتايج مطالعات صورت گرفته روي شبكه 19 باسه استاندارد نشان دادهاست كه جايگزيني ژنراتورهاي سنكروني كه در وضعيت تنگنا و تحت بارگذاري زياد هستند با نيروگاهبادي به بهبود زمان بحراني رفع خطا ميانجامد افزايش ضريب نفوذ فارغ از نوع توربين تشكيل دهنده مزرعهبادي سبب تضعيف پايداري گذراي زاويه رتور ژنراتورهاي سنكرون شدهاست كلمات كليدي مزارعبادي مقياسبزرگ پايداري گذراي زاويه رتور زمان بحراني رفع خطا
چكيده انگليسي :
ABSTRACT Nowadays the use of renewable energy resources has been increased Wind energy with it slong history faster technology development and vast resources of wind farms drawsattentions and grows rapidly In the early years of commerical use of wind energy toproduce electricity wind farms in the power system were too scattered and consisted offew low power wind turbines But in recent years with advancements in the wind turbinestechnology and change that happened in the approach to utilizing maximum available windresources the number and power of wind turbines in the wind farm have been increased The nominal power of a single wind turbine also reaches to few megawatts As a resultnew wind power plants are of high power to about few hundred megawatts In the past which wind farms were small and connected to the distribution network their influence onpower system was local and they almost didn t have impact on synchronous generatorsrotor angle transient stability But new high power wind plants are connected totransmission system Due to their high penetration wind farms participate in the stabilityof power system and in particular in the rotor angle transient stability In this research the synchronous generators rotor angle transient stability of power systemin the presence of large scale wind farms has been studied In the first step the dynamicmodel of wind turbines in the IEC61400 27 1 has been implemented in PowerFactoryversion 15 1 7 In order to prevent the computational hardship and time consumingsimulations an aggregation method has been described and implemented IEEE 9 bussystem as the first benchmark system has been simulated by substitution of G02 with awind farm each kind of 4 wind turbine types per step and defining different scenarios IEEE 39 bus system is the main test system 5 main regions has been defined and for eachone of them different scenarios have been simulated For a practical case wind potential atMill Nader in north of Sistan and Balouchestan power grid has been considered The studyfor a 100 megawatt wind farm at Mill Nader has been done In 9 bus system 3 main criteria considered for rotor angle studies Among these three critical clearing time or CCT found to be the best criterion for comparison Generallydynamic performance of wind farms consisted of type1 and type2 wind turbines were verysimilar and with very little difference type1 has better performance Wind farms consistedof type4 wind turbines due to their fast response converters that can provide active andreactive power have the best dynamic performances and higher CCT The next high CCTbelong to wind farms consisting of type3 wind turbines and wind farms consisting oftype2 wind turbines are the worst Studies at 39 bus system showed that substitution ofhighly loaded synchronous generators in bottleneck situations improves the CCT Ingeneral increase of penetration wind power plants weakens the synchronous generatorrotor angle transient stability of the system Keywords Large scale wind farms Rotor angle transient stability Critical clearing time
استاد داور :
حميدرضا كارشناس، محمد ابراهيمي
