فایل زیر شامل

۱- عدد فایل ورد(قابل ویرایش) ترجمه مقاله (Fundamental study of common mode small-signal frequency oscillations in power systems)به همراه فایل پی دی اف به تعداد ۲۴ صفحه است

(نوشته دارای نظم نگارشی و  فرمبندی کامل همچنین رفرنس نویس کامل است )

(مقاله با کیفیت عالی ترجمه شده ، اشکال و جداول ترجمه دارد)

(مناسب برای تمام سطوح از کاردانی تا دکتری)

مطالعه پایه‌ای نوسانات فرکانس سیگنال کوچک مد مشترک

دانلود مقاله انگلیسی رایگان

چکیده

این مقاله، یک مطالعه پایه‌ای از نوسانات فرکانسی بسیار کم انجام داده که این نوسانات توسط یک شکل مد مشترک در تمام باس­های سیستم مشخص‌شده‌اند (دامنه و فاز یکسان). این روش که به‌عنوان مد نوسان کلی یا مد نوسان کنترل فرکانس (کمتر از ۱/۰ هرتز) شناخته می‌شود عملکرد پاسخ فرکانسی را مطابق ملزومات NERC تعیین می‌کند. هنگامی‌که پاسخ، میرایی کمی داشته باشد، در اتصالات جزیره‌ای (مانند کوبک و تگزاس) یا سیستم‌های آبی اینرسی کم (مانند کلمبیا و اکوادور)، تهدید جدی برای پایداری سیگنال کوچک خواهد بود. با ایجاد میرایی کلاسیک و مفهوم گشتاور سنکرون، از طریق ارزیابی تحلیلی انواع گاورنر – توربین، حساسیت ولتاژ بار و همچنین اینرسی سیستم، درک بهتری از مکانیزم­های پایه پسزمینه مد نوسان مشترک و فرکانس و میرایی آن بدست آمده است. پایداری فرکانسی سیگنال کوچک مفهوم مهمی می‌باشد اما هنوز به‌درستی درک نشده است. این مقاله با بازبینی تعریف پایداری فرکانس در روشنایی مفهوم گشتاور میرایی سنکرون[۱] مفهوم پایداری فرکانسی سیگنال کوچک را روشن می‌کند.

• پیشینه موضوع

در سال‌های اخیر، نوسانات فرکانسی مربوط به پاسخ فرکانسی اولیه (PER) در چندین سیستم قدرت جزیره‌ای اتفاق افتاده‌اند [۱-۳]. در حقیقت چنین پدیده‌های نوساناتی مدت‌ها قبل، بخصوص در سیستم‌های قدرت آبی روئیت شده‌اند و تأثیر زیان‌آور آن‌ها بر قابلیت اطمینان اتصالات مشاهده شده است [۴]. نشان داده شده که تنظیمات سیستم کنترل سرعت موجب ایجاد نوسانات می‌شود [۴-۸]،  تنظیم عملکرد حالت سکون آن‌ها باعث ایجاد پدیده نوسانات در سیستم‌های متصل می‌شود. علاوه براین چندین نویسنده مشاهده کرده‌اند که دینامیک فرکانس توسط یک مد به اصطلاح گاورنر، کنترل می‌شود (از این عنوان در برخی از مقالات به‌صورت مد مشترک فرکانس پایین [۸] و مد تنظیم فرکانس [۹] نام برده شده است). مطالعات بیشتری نیز وجود دارند [۱۰] که نشان می‌دهند تغییر اینرسی سیستم و وابستگی ولتاژ بار می‌تواند پایداری مد مشترک را به مقدار زیادی تغییر دهد. علاوه براین مد مشترک را می‌توان با مدولاسیون ولتاژ تحریک توسط [۲]PSS [8، ۱۰] یا توسط تیغه ژنراتور توربین بادی نوع ۳ که در حال کار در روش کم کردن بار می‌باشد کنترل کرد. تحلیل گشتاور میرا نیز در برخی از مطالعات گذشته انجام شده است [۹].

یک تحلیل گشتاور میرا در [۳] انجام شده که نشان می‌دهد حلقه انتقال کنترل سرعت هیدرولیک در فرکانس مد مشترک و بهینه‌سازی پارامتر کنترل‌کننده نوع PID به‌راحتی گشتاور میرای منفی ایجاد می‌کند. این روش بدین منظور ارائه شده که میرایی مثبت از کنترل‌کننده توربین در رنج فرکانسی بسیار پایین (۰۱/۰ تا ۱/۰ هرتز) را تضمین کند.

در طرف دیگر، جامعه دانشمندان سیستم‌های قدرت بهبود پاسخ فرکانسی را بسیار مطالعه کرده است. به‌ویژه این مطالعات به خاطر ضرورت انرژی‌های تجدیدپذیر مقیاس بزرگ اهمیت بیشتری یافته است. مطالعات NERC کاهش عملکرد ۵۰% درصدی را از ۱۹۹۴ تا ۲۰۱۸ نشان داده‌اند. روش متراکم کننده سنکرون براساس مدولاسیون توان راکتیو در [۱۱] پیشنهاد شده است. روشی برای بهینه‌سازی مشارکت منابع تولید پراکنده در پاسخ فرکانسی اولیه در [۱۲] ارائه شده است. یک روش طراحی عملی کنترل فرکانس براساس PSS چند محدودیتی برای سیستم قدرت مقیاس بزرگ در [۱۳] نشان داده شده است. در اصل چنین روش‌هایی قصد دارند میرایی مد مشترک را بهبود بخشند تا کاهش فرکانس بهبودیافته‌ای حاصل شود.

علیرغم بررسی‌های بالا با استفاده از تحلیل سیگنال کوچک برای دست یافتن به پاسخ فرکانسی از منظر میرایی نوسان، پایداری فرکانس، هنوز برحسب «توانایی سیستم قدرت برای حفظ فرکانس پایدار در پی شرایط نامطلوب حاصل از نامتعادلی قابل‌توجه بین تولید و بار » تعریف می‌شود [۱۴]. بنابراین درک تقویت‌شده با معیار MW/0.1 HZ NERC این است که پایداری فرکانسی یک پدیده توزیع‌شده در سطح وسیع می‌باشد. این در حالی است که شرایط کافی برای این مورد نیاز نیست [۸، ۱۵].

شکل ۱ پاسخ فرکانسی واقعی در Hydro-Quebec، در پی یک نامتعادلی بزرگ بار – تولید را نشان می‌دهد که منجر به نوسانات فرکانسی با مشخصات ۳۸۴۲ MW/1.8 HZ = 213 MW/0.1 HZ شده است که البته از NERC بهتر است [۱۶]. شکل مد نوسان در دو پست با فاصله ۱۰۰۰ کیلومتر (بوچرویل نزدیک مونترال و آرناود در شمال شرق) یکسان است. شکل ۲ جنبه دیگر پاسخ فرکانس را با تمرکز بر اثر مخرب میرایی ضعیف نشان می‌دهد. در بالای شکل ۲، نوسانات فوری و حفظ شده مشاهده می‌شوند در حالی که در پایین شکل، نوسانات میرایی بسیار کم با میرایی ضعیف ایجاد شده با از دست رفتن ۱۰% بار در سیستم با تولید آبی غالب، نشان داده شده است و تولید به مقدار ۷۳۵۰ مگاوات در مرحله اول و ۶۷۰۰ مگاوات در مرحله دوم بوده که هنگامی‌که اینرسی کاهش می‌یابد مد مشترک، بیشتر ناپایدار می‌شود. این رخدادهای واقعی نشان می‌دهند که در حالی که ناپایداری فرکانسی معمولاً با اغتشاشات بزرگ ایجاد می‌شود مد مشترک با میرایی ضعیف به خاطر PSS براساس توان با شتاب ناکافی [۸] یا تنظیمات کنترل‌کننده آبی [۳] یک عامل تشدیدکننده می‌باشد و در برخی از مواقع، فعال‌کننده ناگهانی نوسانات سیگنال کوچک نیز خواهد شد.

شکل ۱٫ رخداد بزرگ در سیستم آبی کوبک: از دست رفتن ۳۸۴۲ مگاوات تولید در شیب فرکانسی ۱۴/۵۸ هرتز (۵ ثانیه بعدتر)، ۲۷۰۰ مگاوات بار و ۲۱۴۸ مگاوار ظرفیت خازنی توسط RAS رنج وسیع قطع شد.

شکل ۲٫ نوسان‌های مد مشترک ۰۵/۰ هرتز ناپایدار

همانطور که توسط مثال‌های واقعی نشان داده شد داشتن مد مشترکی که به‌خوبی میرا شده از اهمیت بالایی برخوردار است. اگرچه مشخص‌شده که دینامیک فرکانس به مقدار زیادی توسط مد مشترک ایجاد می‌شود اما ماهیت اساسی این مد هنوز به‌اندازه کافی بررسی نشده است. برای مثال بررسی نشده که چه عاملی بیشترین تأثیر را بر فرکانس و میرایی این مد در یک سیستم متصل می‌گذارد؟ معمولاً مطالعات اولیه کنترل فرکانس با تجمیع توربین – کنترل‌کننده و استفاده از یک عبارت میرا کننده بار برای نشان دادن مشارکت بار وابسته به فرکانس، از مدل معادل یک ماشین[۳] استفاده می‌کنند [۱۲، ۱۸-۱۹]. در هر حال همانطور که در [۱۰] نشان داده شده بار وابسته به ولتاژ می‌تواند تأثیر زیادی بر دینامیک مد مشترک داشته باشد و مشارکت آن نیز ضرورتاً میرا کننده نیست.

این مقاله، براساس مطالعات موجود، از مفهوم گشتاور سنکرون و گشتاور میرا برای بررسی سیستم تست پارامتر کوچک[۴]، اثر نوع توربین –  گاورنر، حساسیت ولتاژ بار و به همین ترتیب اینرسی سیستم روی نوسانات فرکانس مد مشترک استفاده می‌کند. سپس یافته‌های این مطالعه، روی سیستم تست ۳۹ باس New-England تائید می‌شوند. ماحصل اصلی این مطالعه به‌صورت زیر است:

• برای نخستین بار در حوزه این مطالعات، استفاده از مفهوم گشتاور میرا-سنکرون برای نمایش تحلیلی اثر چندین عامل تأثیرگذار بر میرایی و فرکانس طبیعی نوسانات فرکانسی در یک سیستم چند ماشینِ
• برای نخستین مرتبه، نشان دادن اهمیت ویژه تحلیل سیگنال کوچک پایداری فرکانسی تکمیل شده با ضرایب گشتاور سنکرون و میرای اندازه‌گیری شده یا محاسبه‌شده در درک و کنترل نوسان فرکانس.
• بازبینی تعریف پایداری فرکانسی با افزایش آگاهی در نقش درک میرایی مد مشترک در پاسخ فرکانسی اولیه که افت زیادی را نشان می‌دهد و حتی تحت گام‌های کوچک ۱/۰ درصدی بار در صورت عدم میرایی خوب مد مشترک، ناپایدار می‌شود.

مابقی این مقاله به‌صورت زیر سازمان‌دهی شده است: بخش ۲ توصیفی از نوسانات فرکانس را ارائه می‌دهد. بخش ۳ شبیه‌سازی و تحلیل فرکانس در سیستم کاندور[۵] نشان می‌دهد. نتیجه‌گیری نیز در بخش ۴ آورده شده است.

• توصیف نوسانات فرکانس

با صرف‌نظر کردن از تلفات انتقال، نوسان فرکانس مد مشترک را می‌توان تقریباً برحسب پریونیت به‌صورت زیر توصیف کرد.

که H، ثابت زمانی اینرسی معادل، t زمان،  سرعت متوسط ژنراتورهای سنکرون یا سرعت زاویه سیستم، P_G کل توان اکتیو تولیدی، P_L کل مصرف توان اکتیو و  انحراف از معیار است. نباید نوسانات فرکانسی با نوسانات الکترومکانیکی که شامل تبادل انرژی بین جرم‌های چرخان می‌شود اشتباه گرفته شوند. تغییرات سرعت سیستم می‌تواند به‌صورت تغییری از مرجع سنکرون سیستم درک شود یا اینگونه بیان شود که نوسان فرکانس فرآیندی است که در آن، سیستم پس از شکست از فرکانس ۶۰ هرتز که در اثر نامتعادلی بار و تولید ایجاد شده تلاش می‌کند تا به مرجع سنکرون جدیدی برسد. با فرض m تولیدکننده و n بار مسئول تغییرات سرعت در سیستم، معادله (۱) را می‌توان به‌صورت زیر نوشت.

[۱] damping-synchronizing torque concept

[۲] Multi-Band PSS

[۳] Single machine

[۴] Small parametric test system

[۵] Kundur’s System

۳۵۰۰۰ تومان – خرید نهایی کردن خرید مورد به سبد خرید اضافه شد