توصيفگر ها :
نوسانات الكترومكانيكي , جريان و اتلاف انرژي , انرژي نوسان , منابع نوسان , ميراكردن نوسانات بين‌ناحيه‌اي , انرژي جنبشي ژنراتور
چكيده فارسي :
انرژي الكتريكي به¬سبب مزايايي كه در قياس با ديگر صورت‌هاي انرژي دارد، موردتوجه و استفاده روزافزون قرارگرفته است. گسترش شبكه و بارهاي مصرفي، حركت به سمت رقابتي شدن و تجديد ساختار صنعت برق و تقاضاي روزافزون انرژي سبب شده كه شبكه‌هاي قدرت نزديك حدود پايداري خود، كار كنند. شبكه‌هاي الكتريكي همواره در معرض اغتشاشات گوناگوني نظير اتصال كوتاه، تغييرات مداوم بار و خروج خط هستند كه مي‌تواند منجر به ناپايداري شود. پديده ناپايداري ناشي از ماهيت سيستم‌هاي قدرت به‌هم‌پيوسته است كه به‌صورت ناپايداري ولتاژ، ناپايداري زاويه رتور و ناپايداري فركانس بروز پيدا مي‌كند[1]. در شبكه‌هاي انرژي الكتريكي مدرن، ناپايداري زاويه‌اي رتور به‌طور عمده به علّت كمبود ميرايي نوسان‌هاي الكترومكانيكي فركانس‌كم است. نوسان‌هاي الكترومكانيكي با ميرايي كم يا ميرايي منفي تبعات نامطلوبي همچون كاهش ظرفيت انتقال توان خطوط، جزيره‌اي شدن شبكه يا حتي خاموشي‌هاي گسترده در پي دارد. به‌منظور جلوگيري از تبعات نامطلوب سيستم ناپايدار و رصد امنيت ديناميكي سيستم قدرت، تشخيص مودهاي با ميرايي كم و تعيين نرخ ميرايي آن‌ها اهميت بسياري دارد. يكي از رويكردهايي كه در سال‌هاي اخير به‌منظور مطالعه نوسانات الكترومكانيكي به‌طور نظري مورداستفاده قرارگرفته است، روش انرژي است. در اين پايان‌نامه رويكردهاي مختلف مبتني بر روش انرژي براي تحليل مودهاي نوساني الكترومكانيكي موردبررسي و تدوين قرار مي‌گيرد. در اين راستا با توجه به اينكه نوسانات الكترومكانيكي با تبديل و انتقال انرژي همراه است، با تحليل انرژي امكان شناسايي منابع نوسان، عوامل ميراكننده يا ناپايدار كننده و نقش اجزاي مختلف مدار وجود دارد. استفاده از مفهوم انرژي در تحليل نوسان‌هاي بين ناحيه‌اي امكان ارزيابي بهتر ديناميك آن‌ها و شناسايي گروه‌هاي ژنراتور با تبادل انرژي را فراهم مي‌كند. تحليل انرژي نوسان، روشي براي مطالعه جريان انرژي و اتلاف انرژي نوساني در سيستم قدرت است. مقدار انرژي با دامنه نوسان مطابقت دارد و هنگامي‌كه انرژي تلف مي‌شود، دامنه نوسان به‌تدريج كاهش مي‌يابد. اتلاف انرژي ناشي از اصطكاك مكانيكي و مقاومت‌ها روي ميرايي نوسانات تأثير مي‌گذارد. درواقع اتلاف انرژي يك عنصر، منعكس‌كننده خاصيت ميرايي آن است و كل انرژي اتلاف شده شبكه با نسبت ميرايي سيستم مطابقت دارد. هم‌چنين اتلاف انرژي توسط يك عنصر براي يك مود نوساني خاص نشان‌دهنده سهم آن در ميرايي آن مود است و مي‌تواند در ارزيابي كمي ميرايي مود نوساني استفاده شود. اين رويكرد منجر به درك جديدي از مفهوم ميرايي نوسانات الكترومكانيكي در سيستم‌هاي قدرت شده است و مي‌تواند در راهبردهاي كنترلي افزايش نرخ ميرايي مودهاي الكترومكانيكي در شبكه‌هاي قدرت نيز مورداستفاده قرار بگيرد. در اين پايان‌نامه پس از بررسي روش‌ها و تحقق اهداف موردنظر و تدوين تئوري‌هاي لازم، با به‌كارگيري اين روش‌ها بر روي شبكه‌هاي آزمون كندور و 39 باس اهميت و تأثير آن‌ها در استخراج مشخصات نوسانات الكترومكانيكي نشان داده مي‌شود.
چكيده انگليسي :
The expansion of electrical networks and increase of consumer loads, coupled with the moving power systems towards competitive markets and the restructuring of the electricity industry, has driven an ever-increasing demand for energy. Consequently, the modern power networks are operating near their stability limits. These networks are continually subjected to various disturbances, including short circuits, continuous load changes, and line outages, which can lead to instability. The electric power system is a large-scale dynamic system, and its instability appeeres in several forms, including voltage instability, rotor angle instability, and frequency instability.In modern electrical energy networks, rotor angle instability primarily arises from insufficient damping of low-frequency electromechanical oscillations. The low-damping or negatively damped oscillations can lead to significant adverse consequences, including reduced transmission capacity, islanding of the network, and even widespread blackouts. To mitigate these undesirable effects and monitor the dynamic security of the power system, it is crucial to detect modes with low damping and accurately determine their damping rates.
One promising approach for the theoretical study of electromechanical oscillations is the energy method. This thesis investigates various energy-based techniques for analyzing electromechanical oscillatory modes. Since electromechanical oscillations are intrinsically linked to energy conversion and transfer, energy analysis enables the identification of oscillation sources, damping factors, and the roles of different circuit components.
Applying the concept of energy to the analysis of inter-area oscillations enhances the understanding of their dynamics and helps identify generator groups involved in energy exchange. Energy oscillation analysis serves as a method for investigating energy flow and dissipation within power systems. The amount of energy is directly related to the amplitude of oscillation; as energy is lost, the amplitude gradually diminishes. Energy dissipation due to mechanical friction and resistance plays a critical role in the damping of these oscillations. Specifically, the energy dissipation in an component reflects its damping characteristics, while the total dissipated energy in the network corresponds to the system's damping ratio. Furthermore, the energy dissipation associated with a specific oscillatory mode indicates its contribution to the damping of that mode, providing a quantitative basis for assessing oscillatory mode damping. This approach helps to a deeper understanding of damping electromechanical oscillations in power systems and informs control strategies aimed at enhancing the damping rates of electromechanical modes within power networks.
