در این پایان نامه یک سیستم مختلط متشکل از توربین های بادی، آرایه های خورشیدی و پیل سوختی جهت تامین یک الگوی بار خاص طراحی می شود. هدف از این طراحی، کمینه کردن هزینه های 20 ساله سیستم تولید انرژی، با در نظر گرفتن قید قابلیت اطمینان آن، می باشد. داده های مربوط به بار، تابش آفتاب و سرعت وزش باد قطعی در نظر گرفته می شوند. فرض می گردد که از میان تجهیزات سیستم، احتمال خروج اضطراری سه جز عمده، یعنی توربین های بادی، آرایه های خورشیدی و مبدل ac/dc وجود دارد. هزینه های سیستم شامل سرمایه گذاری اولیه، بهره برداری و نگهداری، و همچنین هزینه از دست رفتن بار می باشد. قیمت های در نظر گرفته شده واقعی بوده و تجهیزات به کار گرفته شده نیز همگی در بازار موجودند. داده های باد و تابش نیز مربوط به مناطق شمال غرب ایران می باشند. برای بهینه سازی سیستم از الگوریتم اجتماع ذرات استفاده می گردد. ترکیب یک الگوریتم بهینه سازی هوشمند با ارزیابی قابلیت اطمینان، باعث بالا رفتن حجم، و در نتیجه، زمان انجام محاسبات می شود. یک مدل تقریبی جهت ارزیابی قابلیت اطمینان سیستم ارایه می گردد که منجر به کاهش قابل توجهی در زمان انجام محاسبات می شود. خوش بختانه، مقایسه نتایج به دست آمده از مدل تقریبی با نتایج حاصله از مدل دقیق، نشان دهنده دقت قابل قبول این مدل، با وجود کاهش چشم گیر حجم محاسبات، می باشد. در این پایان نامه، نرم افزاری تحت محیط برنامه نویسی matlab آماده گردیده است. این نرم-افزار بسیار قابل انعطاف است، چرا که می توان به سادگی آن را گسترش داد و مدل های پیچیده تری را بدان اضافه نمود. همچنین، به علت ساده بودن ساختار نرم افزار، کاربر می تواند به راحتی از آن استفاده نماید. در انتهای کار حساسیت هزینه ها و قابلیت اطمینان سیستم، نسبت به پارامترهای فنی و اقتصادی، مورد بررسی قرار گرفته است.

با پیشرفت‎های اخیر در فن آوری الکترونیک قدرت، کاربرد سوییچ‎های نیمه هادی با مقادیر نامی بالا در مبدل‎های تجهیزاتی مانند سیستم انتقال hvdc، ادوات facts، درایو ماشین‎های الکتریکی و غیره، در حال افزایش است. از این رو نرم‎افزارهای تحلیل سیستم‎های قدرت باید توانایی تحلیل شبکه در حضور چنین تجهیزاتی را داشته باشند. علاوه بر این، از آنجاییکه نوع ac-dc این مبدل‎ها به طور گسترده در اتصالات hvdc مورد استفاده قرار گرفته و قادر به انتقال توانی در حد چندین هزار مگا وات می‎باشند، مدل‎سازی مناسب آن‎ها علاوه بر نرم‎افزارهای موجی، در نرم‎افزارهای فازوری مورد استفاده در مطالعه سیستم قدرت نیز دارای اهمیت بالایی بوده و با بهره-گیری از مدل‎های تقریبی مانند مدل ساده یا مدل عملکردی برای این گونه تجهیزات، در اغلب موارد پاسخ مناسبی به دست نمی‎آید. این پایان‎نامه به شبیه‎سازی و مدل‎سازی رفتار و کنترل مبدل‎های ac-dc با کموتاسیون خط به همراه شبکه dc در محاسبات پخش بار و پایداری گذرای سیستم‎های قدرت می‎پردازد. در این تحقیق از روش مدل‎سازی قابل انعطاف مشروح بهره گرفته شده و برای مدل‎سازی شبکه dc از روش جدیدی به نام روش دوگان همراه با جداسازی شبکه‎های ac و dc استفاده شده است. یکی از مزایای ارزنده این روش، سهولت الگوریتم برنامه‎نویسی و استفاده بهینه از روتین‎های موجود در برنامه پایداری گذرای ac و کاهش احتمال نوسانات عددی در فرآیند حل می‎باشد. علاوه بر این دینامیک خط dc یا اثر رأکتور سری نیز در محاسبه جریان dc در نظر گرفته شده است. جهت مدل‎سازی کنترلرهای مبدل نیز از قسمت udem برنامه پاشا جهت طراحی کنترلرهای dc مطلوب و مورد نظر کاربر به صورت بلوک دیاگرامی استفاده شده و نوع جدیدی از آن برای این هدف خاص ایجاد شده است. در انتها صحت مدل‎سازی ارایه شده در چند شبکه نمونه با استفاده از نتایج نرم‎افزار pscad/emtdc مورد بررسی قرار گرفته است.

رله های دیجیتالی بواسطه ی قابلیت های بسیار زیاد، در سطح وسیعی از شبکه های قدرت استفاده می شوند رله های دیجیتالی شامل چندین رله در یک پکیج تعداد پارامترهایی که در رله های دیجیتال باید تنظیم شود نسبتا زیاد است. از طرف دیگر در یک سیستم قدرت تعداد زیادی از رله های دیجیتالی بکار می رود. لذا افرادی که این نوع رله ها را تنظیم می کنند باید به دانش عمومی تنظیم رله آشنا گردند. موارد فوق این نکته را خاطر نشان می کند که برای افزایش سرعت و جلوگیری از خطای انسانی باید عملیات تنظیم رله توسط یک برنامه ی واسط انجام شود. برنامه که در این پروژه برای اولین بار طراحی شده پارامترهایی که در یک نرم افزار شبیه سازی مانند نرم افزار پاشا محاسبه می شود را تبدیل به پارامترهای آماده برای نرم افزارهای پشتیبان رله های دیجیتال می سازد و برعکس. حفاظت سریع و مطمئن شبکه های قدرت حین بروز خطاها و نیز سایر اغتشاشات شبکه، به منظور حفظ پایداری و محدود کردن خسارات وارده به سیستم یکی از مهم ترین موضوعاتی است که مهندسین برق در بهره برداری از سیستم های قدرت با آن مواجه هستند؛ از این رو مطالعه سیستم های حفاظتی در شبیه سازی ها از اهمیت ویژه ای برخوردار است . از طرف دیگر اثر نوسان کمیت های مختلف شبکه حین بروز اغتشاشات مختلف را نیز بایستی در تنظیم صحیح رله های حفاظتی در نظر گرفت. نتیجه اینکه لازم است تنظیمات رله های حفاظتی در شبیه سازی های گذرا مورد آزمایش قرار گیرند تا از درستی آنها اطمینان حاصل شود. لذا در قسمتی دیگری از 1روژه به پیاده سازی رله توالی منفی در آنالیز پایداری گذرا سه فازه پرداخته است.

انجام یک شبیه ساز با دقت بالا نیازمند در نظر گیری حد اکثر جزئیات موجود در شبکه است که به طور معمول باعث افزایش پیچیدگی های شبیه سازی و حجم مسأله مورد بررسی می شود. این پیچیدگی میتواند در کلیه مراحل از جمله جمع آوری اطلاعات و انجام شبیه سازی دشواری های بسیاری پدید آورد در صورت امکان، استفاده از اطلاعات پراکنده موجود، در یک بستر شبیه سازی و توزیع شده و تقسیم نیازهای محاسباتی بین تعدادی پردازنده میتواند بهتر راه حل برای مسأله باشد. ارائه یک روش شبیه سازی توزیع شده برای مسأله پخش بار بهینه هدف این رساله است. برای حصول این هدف از اعمال یک روش حل مسأله های خطی مبتنی بر اصل "حساسیت به تغییرات بزرگ" بر یک روش پخش بار بهینه نقطه میانی غیر خطی استفاده شده است. الگوریتم نهایی دارای این قابلیت است که به جای جمع آوری کلیه اطلاعات در یک واحد بزرگ و انجام شبیه ساز به صورت یکپارچه از تعدادی واحد پردازنده معمولی که به صورت جغرافیایی در محل شرکت های مختلف صاحب اطلاعات شبکه توزیع شده اند و یک بستر مخابراتی استفاده میکند این روش علاوه بر تسریع بروزرسانی اطلاعات باعث ایجاد امنیت برای اطلاعات بخش های خصوصی شبکه می شود زیرا که الگوریتم نهایی اینگونه اطلاعات بین واحدهای مختلف مخابره نمی شود.

پروژه حاضر بمنظور ایجاد یک نرم افزار کامپیوتری برای طراحی و گسترش شبکه ه توزیع شهری نگاشته شده است . هدف برنامه مکانیزه و ساده سازی طراحی شبکه های توز فشار ضعیف بمنظور دستیابی به یک طرح بهینه و ایده آل است . قلمرو این نرم افزار به قسمتی از شبکه توزیع که از پستهای 20 kv/400v شروع شده و به مصرف کننده های 400 ولت ختم میشود، محدود شده است . کابلهای اصلی، کابله سرویس و اتصالات نیز دراین محدوده قرار میگیرند . خصوصیت بارز این نرم افزار، قابلیت حل مسائل و طراحی شبکه های توزیع بهم پیوسته و شعاعی است . بمنظور بهینه سازی مسیرهای کابل اصلی، از یک روش بهینه سازی جدید مرکب از متد شمار ضمنی به همراه محاسبات توزیع جریان در شبکه استفاده شده است .هر دوی هزینه های نصب و هزینه های بهره برداری در این بهینه سازی مورد توجه قرار گرفته اند. روش طراحی برمبنای شیوه اینتراکتیو گرافیکی قرار داده شده است ، زیرا استفاده صرف از کامپیوتر بخودی خود بعلت تاثیر پارامترهای جنبی غیر قابل اجراء می باشد عامل اصلی در موفق بودن محاسبات اینتراکتیو، ارتباط انسان - ماشین است و ضروری است که ابزار موثری بمنظور تبادل اطلاعات در برنامه تدارک شده باشد. م برنامه بر اساس ساده سازی است ، از اینرو در هر قسمت از اجراء برنامه، لیست از انتخابهای ممکن در مقابل طراح قرار داده میشود . پرسش هایی به شکل مثبت یا منفی، همراه با تبادل گرافیکی اطلاعات و کدهای کلیدی خاص همگی سعی در ساده کردن تبادل اطلاعات و اعمال نظر طراح در هر مرحله از طراحی داشته اند. نمایش پیامهای راهنما بمنظور راهنمائی طراح، صرفه جویی در وقت ، سرعت عمل، قابلی انعظاف پذیری طرح و امکان تبادل اطلاعات در هر برنامه بین طراح و کامپیوتر از مزایای کاربردی این طرح می باشد .

بدنبال قراردادی که بین مجتمع فولاد اهواز و دانشگاه صنعتی امیرکبیر برای بررسی شبکه برق مجتمع فولاد اهواز منعقد شد یک پروژه کارشناسی ارشد برای انجام این بررسی تعریف گردید . کنترل توان مصرفی مجتمع و محدود نمودن مصرف در ساعاتی از شبانه روز و بدست آوردن مدل دینامیکی کوره های قوس الکتریک درقسمتی ازاین برر موردنظر بوده است . کنترل توان مصرفی برای کوره های قوس الکتریک که بیش از 70 درصد کل مصرف مجت را تشکیل میدهند انجام شده است . بااستفاده از روش برنامه ریزی پویا و تعریف تابعی معیار و تعیین محدودیتهای عملی، یک برنامه کامپیوتری برای کنترل توان مصرفی کوره ها نوشته شده است . با استفاده ازاین برنامه میتوان ضمن کاهش دیماند ثابت مجتمع مصرف کوره ها را در ساعت پیک شبکه سراسری به میزان قابل ملاحظه ای کاهش داد . ضمن بررسی مدلهائی که تاکنون برای کوره قوس الکتریک ارائه شده است یک مدل ج برای این کوره ها بدست آمده است . این مدل که با ترکیب مدل ریاضی قوس الکتری و مدلی که توسط آنالیز داده های نمونه برداری شده کامپیوتری بدست آمده، توسعه پیدا کرده اند . توسط این مدل حالتهای گذرا در سیستم کوره قوس الکتریک مورد بررسی قرار گرفته و محدوده پایداری سیستم مشخص گردیده است ، با استناد به نتای این بررسی علت بعضی از مشکلات موجود در بهره برداری از کوره های قوس الکتریک شناسائی گردیده است .

بررسی اتصال کوتاه در سیستم های ac/dc از مطالعات ضروری دراینگونه سیستم ها است که هدف آن ارزیابی اضافه جریان ایجاد شده در عناصر مختلف شبکه (از قبیل در های مبدلهای خط dc و یا دژنکتورهای)ac و همچنین بررسی تغییرات بوجود آمده در شرایط کاری مبدلهای خط dc است . دراین پروژه پس از ذکر مقدماتی درمورد سیستمهای انتقال hvdc، به تشریح نحوه عملکرد و کنترل مبدلهای دو طرف خط dc یعنی یکسوساز)rectifier(و اینورتر)inverter(که دراین نوع سیستم های قدرت اساسی ترین و مورد توجه ترین عناصر هستند، پرداخته شده است و دوروش مختلف برای مدل کردن آنها جهت استفاده در بر اتصال کوتاه سیستم ارائه شده است که عبارتند از : الف - مدل حالت مانای لینک dc ب - مدل حالت گذرای لینک dc اتصال کوتاه دراینگونه سیستم ها میتواند در بخش ac یا خط dc رخ دهد که درهر حال یک رژیم گذرا خصوصا در عملکرد مبدلها را در پی خواهد داشت . بهمین دلیل استفاده از مدل حالت مانا برای لینک dc ممکن است به نتایجی با تقریب زیاد حتی نادرست منجر شود و لذا همواره بر استفاده از مدل حالت گذرا تاکید شده است (لازم بتذکر است که در ایستگاههای مبدل نیز امکان بروز انواع خطاها وجود داردک بررسی آنها بصورت کلاسیک در فصل چهارم انجام شده است .) بر اساس مدلهای فوق برنامه کامپیوتری به زبان فرترن نوشته شد که درفصل پنجم نتایج اجرای آنها برای یک مثال خاص آورده شده است . در برنامه ایکه براساس مدل حالت گذرای لینکc نوشته شده، شبکه بصورت ترکیبی از انواع شاخه های سلفی (که می توانند دارای منبع ولتاژ سینوسی باشند)، خازنی، مقاومتی و سوئیچ (جهت نشان دادن دریچه های مبدلها) نشان داده شده و از جریان شاخه های سلفی ولتاژگرهای خازنی بعنوان متغیرهای حالت سیستم استفاده می شود. همچنین کنترلر جریان ثابت برای یکسوساز و کنترلر زاویه خاموشی ثابت برای اینورتر درنظر گرفته شده است . برای حل معادلات حالت سیستم (معادلات دیفرانسیل در مرتبه اول) نیز از روش رانگ - کانا درجه چ استفاده شده است . از نتایج حاصله درفصل پنجم می توان به این نتیجه رسید که خط dc با داشتن کنترلر جریان ثابت در مبدلهایش باعث افزایش قدرت قطع شبکه نم که این نکته در مراجع مختلف نیز مورد تاکید قرار گرفته است . لازم به تذکر است که در ادامه این پروژه می توان به بررسی پایداری که از مطالع بسیار مهم اینگونه سیستم ها است پرداخت ، چرا که درآنجا هم نیاز به مدل کردن رفتار لینک pc در رژیم های گذرا خواهد بود که با استفاده از مدل حالت گذرای آن انجام می شود .

هدف ازاجرای این طرح بهینه سازی تلفات سیستمهای قدرت دراثر جابجائی بار می با در کارخانه های بزرگ صنعتی بارهای الکتریکی معمولا تحت یک جدول خاص زمانی از تعیین شده مورد استفاده قرار می گیرد امکان جابجائی این بارها در حوضه زمان دارای محدودیتهائی است که باید دراین جابجائی درنظر گرفته شوند. ازطرف دیگر تغییر زمانی بارها باعث کاهش و یا افزایش تلفات سیستم کارخانه خواهد شد. در این پروژه بارها در حوضه زمان باید طوری جابجا شوند که اولا محدودیتهای موجود ارضاء گردند ثانیا تلفات سیستم که دریک کارخانه بزرگ صنعتی دارای مخارج مال هنگفتی است می نیمم گردد .

پروژه حاضر بمنظور ایجاد یک نرم افزار کامپیوتری برای طراحی و گسترش شبکه ه توزیع شهری نگاشته شده است . هدف برنامه مکانیزه و ساده سازی طراحی شبکه های توزیع فشار ضعیف بمنظور دستیابی به یک طرح بهینه و ایده آل است . قلمرو این نرم افزار به قسمتی از شبکه توزیع که پستهای 20kv/400 v شروع شده و به مصرف کننده های 400 ولت ختم می شود، محدود شده است . کابلهای اصلی، کابلها سرویس و اتصالات نیز دراین محدوده قرار می گیرند. خصوصیت بارز این نرم افزار، قابلیت حل مسائل و طراحی شبکه های توزیع بهم پیوسته و شعاعی است . بمنظور بهینه سازی مسیرهای کابل اصلی، از یک روش بهینه سازی جدید مرکب از متد شمار ضمنی به همراه محاسبات توزیع جریان در شبکه استفاده شده است . هردوی هزینه های نصب و هزینه های بهره برداری دراین بهینه سازی مورد توجه قرار گرفته اند . روش طراحی برمبنای شیوه اینتراکتیو گرافیکی قرار داده شده است ، زیرا استفاده صرف از کامپیوتر بخودی خود بعلت تاثیر پارامترهای جنبی غیر قابل اجراء می باشد عامل اصلی در موفق بودن محاسبات اینتراکتیو، ارتباط انسان ماشین است و ضروری است که ابزار موثری بمنظور تبادل اطلاعات در برنامه تدارک شده باشد. منطق برن براساس ساده سازی است ، ازاینرو در هر قسمت از اجراء برنامه، لیستی ازانتخابه ممکن درمقابل طراح قرار داده می شود. پرسشهایی به شکل مثبت یا منفی، همراه با تبادل گرافیکی اطلاعات و کدهای کلیدی خاص همگی سعی در ساده کردن تبادل اطلاعات و اعمال نظر طراح درهر مرحله از طراحی داشته اند. نمایش پیامهای راهنما بمنظور راهنمائی طراح، صرفه جویی در وقت ، سرعت عمل، قابلیت انعطاف پذیری طرح و امکان تبادل اطلاعات درهر قسمت از برنامه بین طراح و کامپیوتر از مزایای کاربرد این طرح می باشد .

اولین سیستمهای قدرتی که مورد بهره برداری قرار گرفتند dc بودند(.آمریکا)1882 ولی بعدازاختراع ترانسفورماتور، بتدریج سیستمهای ac جایگزین سیستمهای dc موجود شدند . امروزه نیز اکثر سیستمهای قدرت از نوع ac می باشد. ولی در موارد خاصی کاربرد خطوط انتقال جریان مستقیم اجتناب ناپذیر است . مثلا دراتصال دو شبکه با فرکانسهای مختلف یا انتقال انرژیهای بالا در فواصل طولانی و یا اتصال شبکه های ac توسط کابل از زیر دریا . برای بررسی کارکرد سیستم انتقال جریان مستقیم درجوار سیستم ac موجود (درحالت مانا) بایستی سیستم مذکور را مدل کرده و توسط برنامه پخش بار آنرا حل نمود. این پروسه به دو روش صورت می گیرد. در روش اول که معروف به روش unified simultanous است ، مجموعه معادلات بیان کننده سیستم ac و dc با یکدیگر ترکیب شده و بطور همزمان توسط روشهای عددی حل معادلات غیرخطی، حل می گردند. در روش دو که به روش sequential معروف است ، معادلات ac و dc متوالیا و بصورت تکراری می شوند . دراین رساله ضمن معرفی سیستم انتقال)high voltage direct current(و مقایسه آن با خطوط انتقال ac، به معرفی روش های پخش بار ac/dc پرداخته ایم و ازبین آنها روش sequential را بعنوان بهترین روش انتخاب کرده ایم . بر مبنای این رو برنامه ای نوشته شده که دارای قابلیت اجرای برنامه پخش بار برای شبکه هائی با خصوصیات زیر است :-1 شبکه ac با یک خط dc -2 شبکه قوی ac با یک dc//-3 شبکه ac با تولید یا مصرف dc -4 شبکه ac محض برنامه مذکور باتوجه به درنظر گرفتن 7 مورد کنترلی برای هر مبدل و درنظر گرفتن گسسته بودن تغییرات تپ ترانس مبدل، درنوع خود اولین در داخل کشور است . کار برنامه بر روی سیستمهای قدرت گوناگون آزمایش شده است و در انتهای رساله ضمن نتیجه گیری از تستهای انجام شده، روش پخش بار پیشنهادی جدیدی نیز ارائه شده است ، که خیلی سریعتر و دقیقتر از روشهای موجود به نتیجه می رسد.