اشترك بالحزمة الذهبية واحصل على وصول غير محدود شمرا أكاديميا
تسجيل مستخدم جديدتطوير خوارزمية و برنامج حاسوبي لتحليل جريان الاستطاعة في نظم القدرة الكهربائية الحاوية على نظام VSC-HVDC
Developing Algorithm and Program for Power Flow Analysis in Power System with VSC-HVDC
1573
0 20
0
(
0
)
تأليف
نبيل الفقيه( باحث )
تمت اﻹضافة من قبل
Shamra Editor
اسأل ChatGPT حول البحث
إن الحاجة إلى قابلية تحكم عالية في شبكات التيار المتناوب و/أو ربط أنظمة قدرة غير متزامنة (ذات تردد مختلف) يجعلان من نظام حلقة الوصل بالتيار المستمر عالي التوتر- مبدل منبع توتر VSC-HVDC link تقانة جذابة لمعظم شبكات نقل القدرة الكهربائية.من ميزات نظام VSC-HVDC قابلية التحكم العالية بالاستطاعة الفعلية و الردية على طرفي المبدلات و القدرة على حسين استقرار أنظمة القدرة AC المحيطة به. يتيح التحكم بجريان الاستطاعة تحقيق نقل استطاعة أعظمي، و استقرار نظام القدرة و تحسين جودة الطاقة الكهربائية و موثوقيتها. هدف البحث إلى تطوير نموذج رياضي و خوارزمية لتحليل جريان الاستطاعة في الحالة المستقرة لنظام قدرة كهربائية يحتوي على VSC-HVDC وسعت مصفوفة اليعقوبي في خوارزمية نيوتن- رافسون، و هي العلاقة بين التوتر و الاستطاعة في حالات عدم التطابق, بنتغيرات النظام VSC-HVDC من أجل التحكم بكل من الاستطاعة الفعلية و الردية و قيمة التوتر بشكل مستقل. أنجز برنامج حاسوبي، تضمن وسائل التحكم في بارامترات VSC-HVDC و أعطى خصائص تقارب عالية جداً. تضمنت الدراسة النظام BTB) VSC-HVDC link ) مبدلاه متصلا نعقب-عقب مباشرة و النظام full VSC-HVDC الذي يصل بين قضيبي تجميع تيار متناوب عبر حلقة وصل تيار مستمر DC link . جرى التحقق من الخوارزمية المطورة و فعالية البرنامج المنجز من خلال تطبيقه على عدد من الأنظمة القياسية و منها ما جرى على IEEE 14-bus system .
with different frequency make Voltage Source Converter - HVDC link (VSC-HVDC links) an attractive technology for most power transport in meshed grids. Advantages are the high controllability of active and reactive power at the converter’s terminals and the ability to increase the stability of the surrounding AC system. VSC-HVDC can provide active and reactive control to achieve maximum power transfer, system stability and improve power quality and reliability. This research aims to develop a mathematical model and an algorithm for the analysis of power flow in a steady state of power system containing VSC-HVDC.The Jacobian matrix inNewton- Raphsonalgorithm, which is the relationship between voltage and power mismatches, is extended with the VSC HVDC variablesto control active and reactive powers and voltage magnitude in any combination. A Newton-Raphson load flow program has been developed which includes comprehensive control facilities and exhibits very strong convergence characteristics. Two scenarios have been studied, back-to-back VSC-HVDC link and full VSC-HVDC link connecting two buses in AC networks. The algorithm and the program have been verified through a number of simulation examples carried out on IEEE 14-bus System.
مراجعة الذكاء الصنعي:
ملخص البحث
تناقش الورقة البحثية تطوير خوارزمية وبرنامج حاسوبي لتحليل جريان الاستطاعة في نظم القدرة الكهربائية التي تحتوي على نظام VSC-HVDC. يهدف البحث إلى تقديم نموذج رياضي وخوارزمية لتحليل جريان الاستطاعة في الحالة المستقرة لنظام يحتوي على VSC-HVDC باستخدام طريقة نيوتن-رافسون. تم تطوير برنامج حاسوبي بلغة ++C لتطبيق الخوارزمية، وتم اختباره على عدة أنظمة قياسية، بما في ذلك نظام IEEE 14-bus. أظهرت النتائج أن النظام VSC-HVDC يمكنه تحسين استقرار النظام الكهربائي وتحقيق استثمار أفضل لخطوط النقل القائمة، بالإضافة إلى تقليل الضياعات في النظام. كما تم اختبار تأثير النظام VSC-HVDC على جريان الاستطاعة وتوترات قضبان التجميع في النظام، وأظهرت النتائج فعالية النظام في تحسين أداء الشبكة الكهربائية.
قراءة نقدية
تعتبر الدراسة خطوة مهمة نحو تحسين استقرار وكفاءة نظم القدرة الكهربائية باستخدام تقنيات حديثة مثل VSC-HVDC. ومع ذلك، يمكن توجيه بعض الملاحظات النقدية لتحسين العمل المستقبلي. أولاً، الدراسة تركز بشكل كبير على الجانب النظري والتقني دون تقديم تطبيقات عملية واسعة النطاق أو دراسة حالات واقعية متنوعة. ثانياً، لم يتم التطرق بشكل كافٍ إلى التحديات الاقتصادية والبيئية المتعلقة بتطبيق النظام VSC-HVDC في الشبكات الكهربائية الحالية. أخيراً، يمكن تحسين الدراسة بإضافة مقارنة مع تقنيات أخرى مشابهة لتحليل الفروقات والميزات بشكل أكثر تفصيلاً.
أسئلة حول البحث
-
ما هو الهدف الرئيسي من البحث؟
الهدف الرئيسي هو تطوير نموذج رياضي وخوارزمية لتحليل جريان الاستطاعة في الحالة المستقرة لنظام قدرة كهربائية يحتوي على نظام VSC-HVDC، وتطبيق ذلك من خلال برنامج حاسوبي.
-
ما هي الطريقة المستخدمة لتحليل جريان الاستطاعة في النظام؟
تم استخدام طريقة نيوتن-رافسون لتحليل جريان الاستطاعة في النظام الكهربائي الذي يحتوي على نظام VSC-HVDC.
-
ما هي النتائج الرئيسية التي توصلت إليها الدراسة؟
أظهرت النتائج أن نظام VSC-HVDC يمكنه تحسين استقرار النظام الكهربائي، تحقيق استثمار أفضل لخطوط النقل القائمة، وتقليل الضياعات في النظام.
-
ما هي التحديات التي لم تتناولها الدراسة بشكل كافٍ؟
لم تتناول الدراسة بشكل كافٍ التحديات الاقتصادية والبيئية المتعلقة بتطبيق النظام VSC-HVDC، كما لم تقدم تطبيقات عملية واسعة النطاق أو دراسة حالات واقعية متنوعة.
المراجع المستخدمة
S. Cole, D. Van Hertem, L. Meeus, R. Belmans, "Technical developments for the future transmission grid", IEEE, International Conference on Future Power Systems 2005
D. Van Hertem, J. Verboomen, R. Belmans, W. L. Kling, "Power flow controlling devices: An overview of their working principles and their application range", IEEE, International Conference on Future Power Systems 2005
G. Asplund, K. Eriksson, K. Svensson,"DCtransmission based on Voltage Source Converters," Cigré, Colloquium in South Africa 1997
Mohan N., Undeland T. M., Robbins W. P., "Power electronics-Converters, Applications, and Design", 2003, John Wiley & Sons Inc
.M. M. de oliveira."Power Electronics for Mitigation of Voltage Sags and Improved Control of ac Power Systems", Ph.D. thesis, Royal Institute of Technology, ISSN-1100- 1607, TRITA-EES-0003, Stockholm, Sweden, 2000
قيم البحث
اقرأ أيضاً
ُتعد مسألة إبقاء التوترات ضمن الحدود المطلوبة إحدى المسائل الأساسية في تشغيل نظام القدرة الكهربائية،و لما كانت توترات العقد في نظام القدرة تتأثر بشكل ملحوظ بتغيرات الأحمال و بدخول العناصر الكهربائية أو بخروجها على الدارة المكافئة لنظام القدرة كانت ال
حاجة إلى تنظيم التوتر بقابلية تحكم عالية.
وبسبب تنامي استخدام أنظمة نقل التيار المتناوب المرنةبشكل عام و FACTS منها المعوضات التزامنية الساكنة STATCOM في نظم القدرة الكهربائية من أجل تحسين استقرار التوتر و بسبب الحاجة إلى برمجيات غير متاحة دومًا، كان هدف البحث هو تطوير نموذج رياضي و خوارزمية و برنامج حاسوبي لتحليل جريان الاستطاعة في الحالة المستقرة في نظام قدرة كهربائية يحتوي على معوض تزامني ساكن STATCOM .
وسعت مصفوفة اليعقوبي في خوارزمية نيوتن-رافسون، و هي العلاقة بين التوتر و الاستطاعة في حالات عدم التطابق، بمتغيرات نظام STATCOM من أجل ضبط التوتر و التحكم بالاستطاعة الردية التي يقدمها أو يمتصها في العقدة المشتركة مع نظام القدرة بقابلية تحكم عالية.
أنجز برنامج حاسوبي، تضمن وسائل التحكم في بارامترات نظام STATCOM أعطى خصائص تقارب عالية جدًا. تم التحقق من الخوارزمية المطورة و فعالية البرنامج المنجز من خلال تطبيقه على عدد من الأنظمة القياسية عرض منها ما تم على IEEE 5-bus system وأجريت اختبارات على شبكة النقل الكهربائية السورية 400 kV .
يؤدي نظام التحكم الموحد بجريان الاستطاعة UPFC دوراً حيوياً في تحسين أداء نظام القدرة الكهربائية الستاتيكي و الديناميكي، و يحسن قابلية تحميل نظام النقل و ذلك بإعادة توجيه جريان الاستطاعة في الشبكة الكهربائية.
صيغَ في هذا البحث نموذج رياضي لحساب جريان
الاستطاعة في نظام قدرة يحتوي على المتحكم UPFC و صمم برنامج حاسوبي لتحليل جريان الاستطاعة.
بدأ البحث بمقدمة تشرح مفهوم و أهمية أمان نظام القدرة الكهربائيـة، يلـي ذلـك النمـوذج
الرياضي الذي بني استناداً إلى تقانتي جريان الحمولة الخطي و عوامل الحساسية لأهم الأحداث
التي يمكن أن يتعرض لها نظام القدرة مثل انقطاع خط و/أو انقطاع توليـد. و قـد ص
ـممت
خوارزمية تحليل الأحداث المحتملة بحيث يمكن تقويم أمان أي نظام قدرة كهربائيـة (مهمـا
كانت عدد باساته و مستويات توتراته) من حيث جريان الا ستطاعة الفعلية. و استناداً إلى هـذه
الخوارزمية فقد تم تصميم نظام برامجي بلغة توربو باسكال بحيث يتيح للمسـتخدم الحـوار
السهل مع الحاسوب أثناء التشغيل، و قد تم التثبت من صحة البرنامج بتطبيقه علـى شـبكات
عملية اختبارية كما استخدم لتحليل الأمان لجزء من الشبكة السورية لتوتر 230 ك ف. و تبين
من خلال النتائج أن البرنامج ذو كفاءة عالية و يصلح لتقدير أمان الشبكة بدقة مقبولة و سـرعة
قياسية ، على الرغم من استخدام طرق التحليل الخطية. و تجدر الاشـارة الـى أن البرنـامج
المنجز هو الأول من نوعه في القطر لتقدير أمان نظام القدرة.
يعد استخدام أنظمة النقل بالتيار المستمر عموماً ونظام VSC-HVDC خصوصاً ضرورة ملحة في الشبكات الكهربائية التي يتم العمل على تحسين مردودها لأن لها فوائد جليلة لا تنحصر في ربط الشبكات ذات الترددات المختلفة وربط أنظمة الطاقات المتجددة مع الشبكة بل إنها تتي
ح التحكم بجريان الاستطاعة في خطوط الشبكة بما يفيد في تقليل الضياعات وتحقيق الجريان الأمثل للاستطاعة في الشبكات.
كما أن للتحكم بجريان الاستطاعة فوائد عظيمة وخاصة في الشبكات التي تحوي على أكثر من مزود للطاقة وبالتالي من الممكن تحقيق فوائد اقتصادية وكذلك الأمر بالنسبة لجدولة استيراد الطاقة من الدول المجاورة مما ينعكس إيجابياً على استقرار الشبكات.
تم في هذا البحث التعرض إلى أنواع HVDC ومقارنتها ثم تم نمذجة شبكة معيارية ثم تم إضافة نظام VSC-HVDC وبعدها تم اقتراح برنامج حاسوبي متكامل يقوم بتخزين مصفوفة ثلاثية الأبعاد تمثل الاستطاعة الفعلية والاستطاعة الردية والضياعات في الشبكة ثم رسم هذه المصفوفة رسم ثلاثي الأبعاد مما يمكننا من مسح مجال عمل نظام VSC-HVDC وبالتالي تقصي نقطة العمل التي تعطي أصغر ضياع للشبكة المدروسة.
إن عمل نظم القدرة الكهربائية في الشروط الطبيعية هو ما نسعى إلى تحقيقه دوماً, و هو ما يمكن أن يمثل الحالة المثالية لعمل نظام الطاقة الكهربائية, أما عمل نظم القدرة الكهربائية في حالة نقص الاستطاعة الكهربائية فهو ما نسعى إلى تجنبه لأن ذلك يقود إلى خسائ
ر كبيرة في الاقتصاد الوطني, و قد تكون هذه الخسائر كبيرة جداً عندما نتحدث عن حدود الربط بين الأنظمة وفقاً لإطار زيادة التحميل, و ذلك بسبب الطلب غير الكافي للطاقة الكهربائية. إن فعالية العمل في هذه الشروط يمكن أن ترتفع بشكل ملحوظ عند الحد المعقول من الطلب على الاستطاعة الكهربائية, و كذلك عند إيجاد الحل الأفضل لعمل نظم الطاقة الكهربائية و خطوط الربط فيما بينها مع الأخذ بالحسبان خسائر آليات فصل المستهلكين التي تضمن لهم استقرار حمولاتهم, و في النهاية عند الاستخدام الكامل لميزات الطاقة الاحتياطية المعروفة و ذلك عند إجراء التصحيح اللحظي لنظام العمل. نعرض في هذا البحث الطرق الأساسية لحل مثل هذه المسائل و التي تدخل في إطار الموثوقية, كما نسعى لصياغة الخوارزمية الرياضية الناظمة لتصحيح عمل نظم القدرة الكهربائية في حالة نقص الاستطاعة الكهربائية
سجل دخول لتتمكن من نشر تعليقات
التعليقات
جاري جلب التعليقات
سجل دخول لتتمكن من متابعة معايير البحث التي قمت باختيارها
