توصيفگر ها :
ريزشبكههاي شبكهشده با مرزهاي پويا , ريزشبكههاي ديناميكي , كنترل ثانويه توزيع شده , پيكربندي مجدد شبكههاي توزيع , تغيير مرزهاي الكتريكي، كليدهاي هوشمند
چكيده فارسي :
كاهش انتشار گازهاي گلخانهاي، تأمين تقاضاي مصرف با قابليت اطمينان بالا، توليد توان در نزديكي محل مصرف براي كاهش تلفات انتقال، بهبود كيفيت توان و مديريت بهتر تقاضا، از جمله دلايلي هستند كه باعث افزايش استفاده از ريزشبكهها در سيستمهاي قدرت شدهاند. اتصال ريزشبكهها به يكديگر و تشكيل ريزشبكههاي گروهي يا ريزشبكههاي شبكهشده، با مرزهاي ايستا يا پويا، منجر به بهرهمندي بيشتر از امكانات، مزايا و قابليتهاي عملياتي ريزشبكههاي تكي و منابع انرژي پراكنده در جهت بهبود معيارهاي بهرهبرداري خواهد شد. در اين ميان، ريزشبكههاي شبكهشده با مرزهاي پويا كه به ريزشبكههاي ديناميكي نيز معروف هستند، به طور قابل توجهي انعطافپذيري سيستمهاي توزيع را افزايش ميدهند. اين ريزشبكهها، با تغيير مرزهاي خود به صورت پويا بوسيله كليدهاي هوشمند، به ويژه در شرايط اضطراري مانند قطع شبكه بالادست، علاوه بر تأمين تقاضاي مورد نيازِ بارهاي حياتي، امكان بازيابي يا پيكربندي مجدد سيستمهاي توزيع بدون وابستگي به شبكه اصلي را نيز فراهم ميكنند. با اين وجود، جريانِ توانِ غيرصفر عبوري از كليدهاي هوشمند و همچنين اختلاف فازورهاي ولتاژ در دو طرف آنها، ميتواند موجب نوسانات نسبتاً شديدي در فركانس و ولتاژ شبكه و به خطر افتادن پايداري آن پيرو فرايند كليدزني شود . در اين پايان نامه، با توجه به قابليتهاي كنترل ثانويه، از كنترل ثانويه توزيع شده به عنوان راهحلي براي مقابله با چالشهاي يادشده استفاده شده است. در اين پايان نامه، ضمن آشنايي با ريزشبكهها و ريزشبكههاي شبكهشده، ديناميكهاي توافق عام به عنوان يكي از پروتكلهاي پيادهسازي كنترل توزيع شده، مطرح شده و بر مبناي آن، كنترل ثانويه توزيع شدة پايه براي ريزشبكههاي استاتيكي مورد بررسي قرار ميگيرد. سپس، روابط آن براي ريزشبكههاي ديناميكي بگونهاي تعميم داده ميشود كه ضمن تأمين اهداف مرسوم نظير بازيابي ولتاژ و فركانس به مقدار نامي، توانايي فراهم كردن شرايط مورد نياز براي تغيير مرزهاي الكتريكي ريزشبكهها به صورت بدون گذرا را نيز داشته باشد. همچنين، پايداري اين كنترلكننده از طريق مفاهيم و قضاياي رياضي بررسي ميشود. در ادامه نيز، پايداري سيگنال كوچك مدل ديناميكي ريزشبكه آزمون شامل ديناميكهاي شبكه، بارها، كنترل اوليه و ثانويه منابع اينورتري بوسيله تحليل مُدال مورد مطالعه قرار ميگيرد. در انتها نيز، با مدلسازي ريزشبكههاي تكي با يك رابطه افتي معادل و اصلاح ساختار كنترلكننده و معرفي كنترل ثانويه توزيع شده دو سطحي، سعي شده است تا قابليت اطمينان طرح كنترل ثانويه افزايش داده شود. سپس، يك حالت كار جديد براي كنترل و تنظيم توان عبوري از كليدهاي هوشمند به كنترل ثانويه توزيع شده پيشنهادي اضافه ميشود و عملكرد آن از طريق شبيهسازي مورد تأييد قرار ميگيرد.
چكيده انگليسي :
Greenhouse gas emission reduction, supplying consumer demand with high reliability, power generation near the point of consumption for reducing transmission losses, power quality improvement and better demand management are among the reasons that have led to the increased use of microgrids in power systems. Interconnecting microgrids to each other and forming clustered or networked microgrids, with either static or dynamic boundaries, leads to further utilization of the facilities, benefits, and operational capabilities of individual microgrids and distributed energy resources in order to improve operation indices. Meanwhile, networked microgrids with dynamic boundaries, also known as dynamic microgrids, significantly increase the flexibility of distribution systems. These microgrids, by dynamically changing their boundaries through smart switches, especially under emergency conditions such as disconnection of upstream grid, not only supply the required demand of critical loads but also provide the possibility of restoration or reconfiguration of distribution systems without dependence on the main grid. However, the non-zero power flow passing through smart switches, as well as voltage phasor differences on both sides of these switches, can cause relatively severe fluctuations in the systemʹs frequency and voltage and endangering its stability by switching operation. In this thesis, considering the capabilities of secondary control, distributed secondary control is used as a solution to address the mentioned challenges. This thesis introduces microgrids and networked microgrids, presents consensus dynamics as one of the protocols for implementing distributed control, and based on this, studies fundamental distributed secondary control for static microgrids. Then, the fundamental secondary control relations are generalized for dynamic microgrids in such a way that, while achieving conventional objectives such as restoring voltage and frequency to their nominal values, it also can provide the necessary conditions for changing the electrical boundaries of microgrids in a seamless manner. Additionally, the stability of this controller is analyzed through mathematical concepts and theorems. Furthermore, the small-signal stability of the dynamic model of a test microgrid including the dynamics of the network, loads, and primary and secondary control of inverter-based sources is investigated using modal analysis. Finally, by modeling individual microgrids with an equivalent droop relation, modifying the controller structure, and introducing a two-level distributed secondary control, the reliability of the secondary control scheme is enhanced. Then, a new operating mode for controlling and regulating power flow through smart switches is added to the proposed distributed secondary control, and its performance is validated through simulation.