سیستمهای قدرت تحت استرس در مواجه با اغتشاشات مختلف رفتارهای دینامیکی پیچیده ای نظیر نوسانات بین ناحیه ای و تشدیدهای پارامتری از خود نشان میدهند. چنین رفتارهای پیچیده ای را با ابزارهای متداول نظیر تحلیل های خطی نمی توان بدرستی بررسی نمود. شکل نرمال میدانهای برداری بعنوان یک ابزار ریاضی شناخته شده از حوزه سیستمهای دینامیکی امکان لحاظ کردن خصوصیات غیرخطی سیستم را در تحلیل رفتارهای دینامیکی فراهم میکند. این روش با اعمال تبدیلات مختصات پی در پی، معادلات دیفرانسیل حاکم بر رفتار سیستم را به ساده ترین شکل مطلوب تبدیل مینماید. تعیین شرایط اولیه در حل این معادلات دیفرانسیل در حوزه شکل نرمال مرحله ای اساسی در کاربرد این روش به منظور تحلیل رفتارهای دینامیک سیستمهای قدرت می باشد. روشهای موجود در تعیین شرایط اولیه، تحت رژیم های پراسترس در سیستمهای قدرت گاهی منجر به حصول چند جواب مختلف و گاهی منجر به عدم همگرایی الگوریتم های عددی و عدم حصول جواب می شوند. هدف از انجام این رساله مطالعه روش های موجود در تعیین شرایط اولیه در حوزه شکل نرمال و بررسی محدودیت ها و مشکلات آنها است. تا بدین وسیله بتوان از قابلیتها و مزایای چشمگیر روش شکل نرمال در تحلیل عملکرد دینامیک سیستم های قدرت استفاده نمود. چرا که تنها مشکل عملی پیش رو در استفاده گسترده تر از روش شکل نرمال میدانهای برداری تنها در محاسبه شرایط اولیه و بدست آوردن پاسخ های مناسبتر برای آن است. در این راستا یک حدس اولیه مناسب ارائه شده است و شاخصهایی جدید جهت پیش بینی عملکرد دینامیک سیستم های قدرت تحت استرس با استفاده از شکل نرمال میدانهای برداری استخراج، معرفی و مورد آزمایش قرار گرفته اند. نتایج حاصل از شبیه سازیها حاکی از کارایی و توانایی مناسب این شاخص ها در تحلیل عملکردهای دینامیک سیستمهای قدرت پراسترس میباشند.

گسترش استفاده از سیستم های پایش، کنترل و حفاظت سطح گسترده (wampac) و مزایای واحدهای اندازه گیری فازوری باعث شده است که این سیستم ها بتوانند به عنوان ابزاری قوی جای خود را در مطالعات و کنترل سیستم های قدرت باز کنند. از آنجا که pmuها فازورهای ولتاژ و جریان تمام شاخه ها را به صورت همزمان اندازه گیری می کند لذا نیازی به استفاده از pmuها در همه شین ها سیستم نمی باشد. بنابراین یکی از مسائل مهم یافتن تعداد و محل بهینه pmuها در سیستم قدرت جهت روئیت پذیری کامل سیستم می باشد. مکان یابی بهینه واحدهای اندازه گیری فازوری یک مسئله بهینه سازی پیچیده است که نقاط بهینه محلی زیادی دارد. جواب بهینه از طریق روش معمولی بهینه سازی معمولی قابل حل نیست. این تحقیق شامل شش فصل است. فصل اول به بیان مسئله روئیت پذیری، محل عملیاتی و نحوه عملکرد نرم افزار تخمینگر حالت اختصاص یافته است. در فصل دوم مسئله روئیت پذیری سیستم در حضور واحدهای اندازه گیری فازور مد نظر قرار گرفته، برای نخستین بار الگوریتم انفجار نارنجک برای بهینه سازی مسئله روئیت پذیری استفاده شده است، همچنین به منظور بالا بردن قابلیت اطمینان سیستم، مسئله از سه دیدگاه متفاوت به صورت جامع مورد مطالعه قرار گرفته است. تخمینگرحالت، علاوه بر یافتن متغیرهای حالت سیستم (ولتاژها و زاویای نسبی شین ها)، بایستی توانایی تشخیص اندازه گیری های نامناسب که از سطح سیستم قدرت جمع آوری و به تخمینگر ارسال می شود، را نیز داشته باشد. این مسئله فصل سوم تحقیق را به خود اختصاص داده است. در این فصل روشی نوین برای تشخیص و آشکارسازی خطا های توپولوژیکی در مسال? تخمین حالت سیستم های قدرت ارائه شده است. در این بخش با استفاده از مقادیر بدست آمده از نتایج تخمین حالت در دوره زمانی قبل و ضرایب توزیع وقفه های خطوط، خطاهای توپولوژیکی در سیستم مورد بررسی قرار می گیرند. در فصل چهارم به این موضوع که عمل تخمین حالت با استفاده از حداقل یا حداکثر سازی، توابع هدف مختلف صورت می پذیرد به مطالعه پیرامون توابع هدف و در نهایت دو تابع هدف مجموع مربعات وزن دارشده و مجموع قدرمطلق وزن دارشده اختصاص یافته است، نتیجه این بررسی منجر به بیان برخی ویژگی های این دو تابع هدف شده که تاکنون گزارش نشده است، علت انتخاب این دو تابع هدف، کارایی و عملکرد مناسب آن ها هدف می باشد. فصل پنجم به بررسی نتایج حاصل از شبیه سازی پرداخته و در نهایت فصل ششم به نتیجه گیری و بیان پیشنهادات اختصاص یافته است.

با فراگیر شدن تنظیم کننده های خودکار ولتاژ در سیستم های قدرت، نوع جدیدی از ناپایداری تحت عنوان ناپایداری نوسانی یا سیگنال کوچک در سیستم های قدرت نمایان شد. پایدارسازهای سیستم قدرت جهت حذف نوسانات فرکانس پایین و در نتیجه بهبود پایداری سیگنال کوچک به سیستم های قدرت افزوده شدند. با توجه به تناقض موجود بین رفتار این دو کنترل کننده، هماهنگی بین این دو جهت حفظ پایداری تحت شرایط کاری متفاوت امری ضروری بنظر می رسد. امروزه استفاده از انرژی باد بیش از سایر منابع تجدیدپذیر انرژی مورد توجه قرار گرفته و گسترش روزافزونی یافته است. ورود توربین های بادی به سیستم های قدرت و تاثیرات قابل توجه این توربین ها بر روی دینامیک سیستم و همچنین افزایش عدم قطعیت های حاکم بر سیستم، نیاز به یک تحلیل دینامیکی جامع و همچنین معیاری مناسب و مستقل از نوع خطا و سیستم مورد مطالعه جهت هماهنگی بین این کنترل کننده ها در سیستم های قدرت بزرگ متصل بهم را بیش از پیش حائز اهمیت ساخته است. این تحقیق به ارائه روش کنترلی و معیاری جدید جهت هماهنگی پایدارساز سیستم قدرت و تنظیم کننده خودکار ولتاژ در سیستم های قدرت با مقیاس بزرگ می پردازد. معیار ارائه شده با استفاده از رفتار سیستم پس از وقوع خطا و نحوه حرکت سیستم در صفحه تغییرات زاویه رتور ژنراتور (فاز) – تغییرات ولتاژ ترمینال ژنراتور (پورتره ای از فضای حالت سیستم)، ابزاری قدرتمند و مستقل از سیستم مورد مطالعه را برای هماهنگی معرفی می نماید. معیار ارائه شده بوسیله معادلات ریاضی حاکم بر سیستم قدرت حاصل شده و جهت طراحی کنترل کننده ای مقاوم مورد استفاه قرار داده می شود. الگوریتم کنترلی ارائه شده با ترکیب دو استراتژی کلیدزنی و بازخور منفی، روشی مقاوم در برابر تغییرات بار/تولید را فراهم آورده است. استراتژی کلیدزنی مورد استفاده در این تحقیق بر خلاف روش-های کلیدزنی زمان ثابت با استفاده از رفتار سیستم و بر اساس زاویه بین تغییرات ولتاژ و تغییرات فاز به بهبود عملکرد سیستم بازای هر خطای محتمل کمک می کند. عملکرد مقاوم و مطلوب کنترل کننده ارائه شده بازای تغییرات تولید و بار در سیستم استاندارد 68 شینه ieee، تایید کننده محاسبات ریاضی انجام شده است. روش ارائه شده در حضور انرژی باد به الگوریتمی جهت هماهنگی پایدارساز سیستم قدرت، تنظیم کننده خودکار ولتاژ و ادوات جبران ساز توان راکتیو تبدیل می شود. کارایی روش کنترلی ارائه شده در حضور انرژی باد نیز با شبیه سازی بر روی سیستم مذکور به اثبات رسیده است.

یکی از شاخص های بسیار مهم در بهره برداری از سیستم قدرت، تضمین و حفظ امنیت آن می باشد. در حالت کلی ناامنی در سیستم قدرت می تواند منجر به ناتوانی سیستم در تأمین همه یا بخشی از بار گردد. برای جلوگیری از بروز ناامنی در سیستم قدرت، بهره بردار سیستم ناگزیر به استفاده از استراتژی های کنترلی متفاوت به منظور کنترل امنیت می گردد. کنترل امنیت در سیستم قدرت به معنی تصمیم گیری درست در افق های زمانی مختلف به منظور جلوگیری از وقوع شرایط نامطلوب ممکن و به خصوص خروج های آبشاری می باشد. کنترل امنیت به صورت متداول به کنترل پیشگیرانه و کنترل اضطراری (یا کنترل اصلاحی) تقسیم می شود. در گذشته سیستم های قدرت عموماً از کنترل پیشگیرانه جهت حفظ امنیت سیستم در یک سطح قابل قبول استفاده می کردند. با شروع تجدید ساختار و گسترش خصوصی سازی در سیستم های قدرت امروزی، بهره برداری اقتصادی به هدف اصلی تولیدکنندگان و مصرف کنندگان شرکت کننده در محیط بازار بدل گشته است. در محیط تجدید ساختار یافته، کنترل پیشگیرانه به مانند یک مانع در جهت رقابتی شدن عمل می کند، چرا که حفظ سیستم در حالت بهره برداری عادی آن هم در همه سطوح بار نیازمند یک برنامه ریزی تولید بسیار محافظه کارانه می باشد که پیاده سازی آن در بهره برداری روی خط هزینه زیادی را به سیستم تحمیل می کند. به همین دلیل این نوع کنترل که در سیستم های قدرت با ساختار یکپارچه مورد استفاده قرار می گرفت، اهمیت و جایگاه خود را از دست داده و در عوض کنترل امنیت اصلاحی در کانون توجهات قرار گرفته است. از میان کنترل های اصلاحی متعدد موجود، سوئیچینگ اصلاحی شاخه ها و شین ها به دلیل هزینه های بهره برداری و زمان پاسخ بسیار کم، در این پژوهش مورد توجه قرار گرفته اند. در این پایان نامه برنامه ریزی بهینه سوئیچینگ اصلاحی شاخه ها و شین ها به منظور رفع اضافه بار و تخلفات ولتاژی سیستم های قدرت در مواقع اضطراری، مورد بحث و بررسی قرار گرفته است. پس از بررسی و مطالعه روش های ارائه شده در مقالات، مساله بهینه سازی سوئیچینگ اصلاحی خطوط و شین ها برای رفع اضافه بار و تخلفات ولتاژی در ابتدا به صورت جداگانه و در نهایت در یک مدل یکپارچه در نرم افزار gams مدل سازی و حل گردیده است. نتایج حاصل از شبیه سازی بر روی دو سیستم آزمون 39 و 118 شینه ieee، کارایی و توانایی مدل ارائه شده را نشان می دهد.

در چند سال اخیر به انرژی های تجدید پذیر برای تولید انرژی برق توجه زیادی شده است. یکی از مهمترین و پر کاربردترین نوع این انرژی ها، انرژی باد است. در مطالعات اخیر نشان داده شده که افزایش استفاده از انرژی باد، باعث به وجود آمدن چالش هایی برای سیستم می شود. یکی از این چالش ها مسئله کنترل فرکانس است. در ده سال گذشته، مطالعاتی بر روی مشارکت نیروگاه های بادی در پاسخ اینرسی سیستم و همچنین کنترل اولیه فرکانس صورت گرفته است. اما در زمینه مشارکت نیروگاه های بادی در کنترل بار- فرکانس، کارهای جدی صورت نگرفته است. در این پروژه، ابتدا با اضافه کردن یک حلقه کنترلی به ساختار کنترلی واحدهای بادی سرعت متغیر از دو سو تغذیه، قابلیت مشارکت این واحدها در کنترل فرکانس ثانویه بر روی سیستمی مشابه با ساختار سیستم 9 شینه استاندارد ieee مورد بررسی قرار می گیرد. در ادامه، به بررسی افزایش میزان توان بادی بر روی کنترل بار- فرکانس سیستم پرداخته می شود و سعی شده که اثرات نامطلوب تزریق بالای توان بادی بر روی کنترل بار- فرکانس جبران شود. امروزه برای کنترل بار – فرکانس سیستم قدرت از کنترل کننده های تناسبی- انتگرالی (pi) استفاده می شود. اما با افزایش واحدهای بادی، به دلیل نوسانات خروجی این واحدها، تنظیم کردن پارامترهای این کنترل کننده ها به روش آزمایش و خطا کاری دشوار و غیر دقیق است. در این پروژه، برای تنظیم پارامترهای کنترل کننده های بار– فرکانس و جهت ایجاد هماهنگی بین واحدهای بادی و واحدهای با ژنراتورهای سنکرون از یک الگوریتم هوشمند جدید بنام الگوریتم رقابت استعماری استفاده شده است. برای بررسی کارایی این الگوریتم هوشمند، از سیستمی با ساختار مشابه سیستم استاندارد 39 شینه ieee استفاده شده است.

امروزه با توجه به گستردگی، تغییر ساختار، ظهور منابع تجدید پذیر انرژی و پیچیدگی سیستم-های قدرت به هم پیوسته، کنترل بار- فرکانس به یک موضوع مهم در طراحی و بهره برداری سیستم های قدرت تبدیل شده است. برای کنترل بار- فرکانس سیستم قدرت روشهای کنترلی مختلفی، مانند روشهای کنترل بهینه، کنترل تطبیقی، کنترل ساختار متغیر و کنترل هوشمند پیشنهاد شده است. عملکرد این روشها مناسب است، اما آنها نیازمند اطلاعات حالت سیستم یا شناسایی روی خط مناسب می باشند. بنابراین ممکن است کاربرد و پیاده سازی این روش ها در عمل مشکل باشد. در این میان، کنترل کننده های pi یا pid به علت سادگی ساختارشان در اجرا مورد توجه بیشتر قرار گرفته اند. در این پروژه هدف تنظیم بهینه پارامترهای روش کنترل مدل داخلی به منظور طراحی کنترل کننده pid برای کنترل بار- فرکانس سیستم های قدرت چند ناحیه ای است. همچنین علاوه بر پیاده سازی این کنترل کننده در محیط سنتی با حضور توربین های متفاوت و در حضور واحد های ذخیزه ساز انرژی مغناطیسی ابر رسانا (smes) و جبران کننده سری سنکرون استاتیک (sssc) و قیود فیزیکی، عملکرد و مقاوم بودن آن نیز در برابر تغییرات پارامترهای سیستم قدرت و در محیط تجدید ساختار یافته و در حضور اثر نوسان توان باد بررسی شده است.

برنامه ریزی توسعه شبکه انتقال یکی از مولفه های اساسی برنامه ریزی توسعه سیستم قدرت می باشد. در برنامه ریزی توسعه شبکه انتقال اهداف متفاوتی در نظر گرفته شده است که از مهمترین آن ها می توان به کاهش هزینه احداث و افزایش قابلیت اطمینان اشاره نمود. ماهیت مسأله برنامه ریزی توسعه شبکه انتقال یک مسأله دینامیک می باشد که در آن علاوه بر طرح نهایی، زمان اجرای طرح نیز تعیین می شود، اما به منظور سادگی در بسیاری از مراجع معتبر این مسأله صرفنظر از زمان اجرای طرح به صورت استاتیک در نظر گرفته شده است. در این پایان نامه برنامه ریزی توسعه شبکه انتقال مبتنی بر مدل دینامیکی با لحاظ هزینه های ساخت و تراکم به عنوان معیاری برای سنجش رقابت در بازار و هزینه برقراری امنیت ارائه شده است. در ادامه، مسأله مذکور با الگوریتم جستجوی هارمونی به عنوان یکی از الگوریتم های تکاملی حل شده است. جهت اعتبار سنجی روش ارائه شده از سیستم های آزمون 6 شینه گارور، 24 شینه ieee و 118 شینه ieee به ترتیب در افق های 15 ساله، 10 ساله و 10 ساله استفاده شده است و جواب های الگوریتم پیشنهادی با الگوریتم ژنتیک مقایسه شده اند. جهت مدل سازی عدم قطعیت های ناشی از ظهور تجدید ساختار در سیستم قدرت مدلی استاتیک، جامع و چند هدفه برای شمول بر عدم قطعیت هایی چون انرژی باد، بار سیستم و قیمت پیشنهادی تولیدکنندگان استفاده شده است. عدم قطعیت های فوق ابتدا توسط الگوریتم مونت کارلو تحلیل شده و سپس به مسأله وارد شده اند. در نهایت با استفاده از الگوریتم ژنتیک طبقه بندی شده نامغلوب موسوم به nsga ii که مهمترین مزیت آن امکان تحلیل هزینه- فایده به برنامه ریز می باشد، تابع هدف پیشنهادی در خصوص سیستم آزمون 24 شینه ieee پیاده سازی شده است.

این پایان¬نامه یک کنترل¬کننده میرایی ناحیه گسترده تطبیقی مبتنی بر کنترل پیش¬بین تعمیم یافته (gpc) و شناسایی مدل، برای میرایی نوسانات بین¬ناحیه¬ای سیستم قدرت ارائه می¬دهد. کنترل کننده تطبیقی پیشنهادی نیازمند مدل ریاضی پیچیده از سیستم نیست و صرفاً مبتنی بر اندازه گیری های موجود می¬باشد. از یک الگوریتم حداقل مربعات بازگشتی با یک ضریب فراموشی متغیر برای شناسایی مدل سیستم قدرت استفاده شده است. کنترل¬کننده پیشنهادی یک¬بار با اضافه کردن سیگنال خروجی به سیستم تحریک یک ژنراتور انتخابی و بار دیگر با اضافه کردن سیگنال کنترل میرایی به جبران¬کننده استاتیک توان راکتیو (svc) پیاده¬سازی شده است. در طرحی دیگر با بهره¬گیری از کنترل کننده متمرکز پیش بین، توالی بهینه ورودی برای svc و تحریک ژنراتور به¬طور هم¬زمان به¬دست آمده است. در ادامه این کار، یک روش جایگزین جدید برای طراحی سیگنال¬های پایدارساز در سیستم قدرت مبتنی بر الگوریتم gpc و الگوریتم بهینه¬سازی فاخته (coa) ارائه، که gpc-coa نامیده شده است.

در این پایان نامه هدف جایابی یک عنصر facts مناسب به منظور ارتقا سطح امنیت شبکه قدرت با در نظر گرفتن مساله توان در حلقه می باشد. معرفی مساله توان در حلقه و تاثیر آن بر فاکتور های امنیت سیستم قدرت از قبیل ولتاژ شین ها و حد توان عبوری از خطوط به همراه معرفی برخی از ادوات facts و خصوصیات برخی از این عناصر از جمله عنصر sssc که قادر است با کنترل راکتانس شاخه ای که در آن نصب می شود، فلوی عبوری از خط را به کنترل خود در آورد و تاثیر این مساله بر امنیت سیستم قدرت در این مجموعه بیان می گردد. بیان مقالات و پژوهش هایی که تاکنون در زمینه جایابی ادوات factsبا اهداف گوناگونی چون کنترل فلوی عبوری از خطوط، ولتاژ شین ها و ... انجام شده و بررسی مختصر هر یک از این مقالات از دیگر بخش های این مجموعه می باشد. جهت جایابی بهینه عنصر sssc در این پایان نامه از الگوریتم ژنتیک استفاده شده است. به منظور بررسی کارآیی روش پیشنهادی در این پایان نامه از دو سیستم تست استاندارد ieee استفاده شده است. سیستم تست شماره 1 سیستم تست اصلاح شده استاندارد 30 شینه ieee می باشد. تفاوت این سیستم تست با سیستم تست استاندارد 30 شینه ieee در تعداد واحد های تولیدی می باشد. شایان ذکر است سیستم تست مورد نظر دچار توان در حلقه شده است.روش محاسبه توان در حلقه در این سیستم تست در فصل 3 آمده است. سیستم تست شماره 2 سیستم تست استاندارد 118 شینه ieee می باشد. هدف از استفاده از سیستم مذکور بررسی کارآیی روش پیشنهادی در این پایان نامه در مقیاس های بزرگ تر می باشد. برای ارائه نتایج شبیه سازی، اطلاعات این دو سیستم استاندارد در محیط برنامه نویسی نرم افزار matlab (mfile) قرار گرفته و نتایج به دست آمده شامل توان اکتیو عبوری از خطوط و ولتاژ شین ها با توجه به تابع هدف و شاخص های امنیت تعیین شده قبل و بعد از جایابی sssc در خطوط مقایسه می شوند.

در این پایان نامه یک روش کنترلی جدید مبتنی بر روش های کنترل هوشمند، به منظور بهبود عملکرد میرایی سیستم قدرت در برابر نوسانات بین ناحیه ای در ساختار کنترلی ناحیه گسترده ارائه شده است. از آن جا که سیستم قدرت یک سیستم غیرخطی، متغیر با زمان و مرتبه بالاست، کنترل کننده های سنتی که به شیوه های کلاسیک و خطی طراحی می گردند، علی الخصوص برای سیستم های قدرت وسیع امروزی که در معرض اغتشاشات گوناگون قرار دارند، جوابگو نیستند. اتصالات ضعیف مابین نواحی بزرگ تولیدی و بار، در بسیاری از سیستم های قدرت بزرگ، ، احتمال وقوع نوسانات بین ناحیه ای با فرکانس و میرایی پایین را افزایش می دهد. امروزه با پیشرفت سیستم های اندازه گیری ناحیه گسترده و تکنولوژی pmuها، امکان اندازه گیری سریع و دقیق متغیرهای سرتاسر سیستم فراهم شده است. بدین ترتیب اطلاعات دینامیکی شبکه در کسری از ثانیه در دسترس قرار گرفته و تصویری منسجم از سیستم قدرت را در هر لحظه در اختیار قرار می دهد. این امکانات دریچه های جدیدی را در کنترل میرایی سیستم قدرت می-گشاید. زیرا که امکان تشخیص به موقع و کنترل مناسب تر نوسانات بین ناحیه ای را در اختیار قرار می دهد. از سویی دیگر استفاده از روش های کنترلی هوشمند همانند روش های مبتنی بر یادگیری می تواند بیش از پیش یارای طراحان در رسیدن به این مهم باشد. چرا که این گونه روش ها متکی بر نقطه ی کار سیستم نبوده و درنتیجه انعطاف پذیرتر هستند و توانایی کنترل سیستم حتی در برابر اغتشاشات بزرگ را نیز دارند. بنابراین، در این پایان نامه سعی شده است، کنترل کننده ای ارائه گردد که علاوه بر استفاده از اطلاعات دینامیکی راه دور به عنوان ورودی خود، هوشمند نیز باشد. در این راستا سیگنال های مناسب راه دور و مکان کنترل کننده ها، از طریق روش معیار هندسی کنترل پذیری/ رویت پذیری انتخاب شد و سپس با روش یادگیری تقویتی که در طول زمان یادگیری از الگوریتم تجمع ذرات برای رسیدن به خط مشی بهینه، استفاده می کند، کنترل کننده ی wadc طراحی شد. روش یادگیری تقویتی دارای این قابلیت است که تنها با استفاده از اندازه گیری متغیرهای سیستم، بدون نیاز به مدل آن، برای کنترل سیستم به کار گرفته می شود. نتایج روی سیستم 16 ماشینه ی 68 شینه ی استاندارد ieee تست شد. مطالعات شبیه سازی در حوزه ی زمان نشان می دهد که این نوع کنترل کننده، میرایی نوسانات بین ناحیه ای را به شکل مطلوبی بهبود می بخشد.

در شرایط بهره برداری عادی، سیستم قدرت قادر به تحمل از دست رفتن هر المان از جمله یک ژنراتور، ترانسفورماتور و خط انتقال می باشد. هنگامی که یک سیستم قدرت دچار اختلال گردد، تعادل بین گشتاور الکتریکی خروجی و گشتاور مکانیکی ورودی ژنراتورها به هم می خورد. اگر اختلال کوچک باشد، یک نقط? تعادل جدید به وسیل? اقدامات کنترلی مناسب یافته می شود، اما در صورتی که پیشامد شامل از دست رفتن چندین خط ارتباطی مهم باشد، ممکن است منجر به پدیده خروج های پی درپی و در نهایت خاموشی کامل سیستم گردد. اگر سیستم قدرت با مسئل? ناپایداری شدیدی مواجه شود و کنترل های اضطراری از بازگرداندن سیستم خطا دیده به حالت عادی عاجز بمانند، یک استراتژی جزیره بندی مناسب اعمال گردیده و شبکه ی قدرت به هم پیوسته را به چندین جزیره ایزول? الکتریکی به وسیله قطع خطوط انتقال منتخب تقسیم می کند. جزیره بندی کنترل شده سیستم قدرت یا پارتیشن بندی کنترل شده سیستم به جزایر مستقل، آخرین اقدام کنترلی به منظور توقف پدیده انتشار اغتشاشات به سایر نواحی سیستم، اجتناب از جداسازی کنترل نشده، جلوگیری از وقوع خاموشی های وسیع و محدود کردن خاموشی های سیستم بعد از وقوع یک اختلال بزرگ به منظور اجتناب از فروپاشی سیستم، تلقی می گردد. در این پایان نامه ضمن بررسی مطالعات گذشته روشی جدید مبتنی بر خوشه بندی طیفی به منظور جزیره بندی کنترل شده سیستم در شرایط بهره برداری مختلف ارائه شده است. این طرح توانایی تشخیص و تفکیک اغتشاشات مهم و غیر مهم را داشته و مانع از جزیره بندی غیر عمد شده و کارآیی بالایی را دارا می باشد.

هدف اصلی این پایان نامه استفاده از عناصر facts در پایدارسازی شبکه قدرت است. ادوات facts امروزه در شبکه های قدرت بسیار مطرح هستند و ازجمله راه های پایدارسازی سیستم های قدرت محسوب می شوند. اما این عناصر باید کنترل شوند تا بتوانند به طور مناسب عمل نمایند. از رویکردهای نوین در کنترل سیستم های قدرت و به خصوص پایدارسازی آن، استفاده از روش های کنترلی است که یکی از این روش ها استفاده از تابع لیاپانوف برای طراحی کنترل کننده می باشد. این روش برای کنترل عناصر facts نیز به کاررفته اند. در این پایان نامه نیز با مدل سازی این روش را برای پایدارسازی گذرای سیستم های قدرت به کارخواهیم برد. پس از ارائه بحث تئوری و انتخاب یک تابع لیاپانوف مناسب، متناسب باانرژی سیستم، کنترل کننده برای عنصر مورد بحث در این پایان نامه (یعنی upfc) محاسبه می شود. با محاسبه کنترل کننده پیشنهادی برای upfc خواهیم دید که در ساختار این کنترل کننده دو ضریب وجود دارد که می توان آن ها را به عنوان دو درجه آزادی محسوب نمود. ما به عنوان ایده اصلی این پایان نامه، از این درجات آزادی استفاده خواهیم نمود تا در حین کنترل و پایدارسازی شبکه قدرت به یک حالت بهینه نیز دست پیدا کنیم. یک شبکه نمونه ای برای شبیه سازی در نظر می گیریم و با ایجاد یک خطا آن را ناپایدار می نماییم. سپس خواهیم دید که upfc کنترل شده با رویکرد پیشنهادی به نحو بهینه ای سیستم قدرت را پایدار خواهد نمود.

در این پایان نامه از روشهای یادگیری ماشینی به منظور تحلیل و ارزیابی امنیت دینامیک سیستم قدرت استفاده شده است. نحوه تولید پایگاه داده مناسب برای ارزیابی امنیت دینامیک سیستم قدرت و چالشهای رو به روی آن مورد بررسی قرار گرفته است. از یادگیرنده های گروهی به منظور افزایش دقت پیش بینی استفاده شده است.

در شرایط عادی بهره برداری از سیستم های قدرت، تولید برابر جمع بار و تلفات می باشد. اما وقوع هر اغتشاشی در سیستم، باعث ایجاد نا تعادلی میان تولید و مصرف می شود. خاموشی سراسری شبکه های قدرت همواره به عنوان یکی از مشکلات صنعت برق مطرح بوده است. سیستم های قدرت به دلایل اقتصادی با حاشیه پایداری نسبتاً کم مورد بهره برداری قرار می گیرند. در چنین شرایطی حفظ پایداری شبکه قدرت و داشتن کمترین میزان خاموشی یکی از دغدغه های بهره برداران است. عملیات کنترلی برای تأمین پایداری به دو صورت پیشگیرانه و اضطراری انجام می شود. حذف بار به عنوان یکی از مهم ترین ابزارهای کنترلی و یکی از آخرین راه حل ها در جلوگیری از ناپایداری شبکه به شمار می آید. روش های زیادی برای حذف بار به منظور دست یابی به کمترین میزان خاموشی انجام و گزارش شده اند. در این پایان نامه در ابتدا به بررسی دو شاخص کاربردی و موثر در تشخیص ناپایداری ولتاژ با استفاده از داده های ارسالی توسط واحدهای اندازه گیری همزمان پرداخته شده و در انتها یک شاخص ترکیبی ارائه شده است که می تواند ناپایداری ولتاژ را بسیار سریع تشخیص دهد. در ادامه اهمیت توان راکتیو در فرایند حذف بار بررسی شده است، و با ارائه یک الگوریتم جدید و در نظر گرفتن توان راکتیو در آن حذف بار صورت گرفته است. الگوریتم ارائه شده با استفاده از داده های ولتاژ و جریان ارسالی توسط واحد های اندازه گیری همزمان، به محاسبه بهنگام شاخص ترکیبی ارائه شده جهت تشخیص ناپایداری ولتاژ، توان اکتیو، توان راکتیو و فرکانس مرکزی برای کلیه شین بارها می پردازد. سپس ، با استفاده از فرکانس مرکزی فرایند حذف بار به سه قسمت اصلی تقسیم شده است و در صورت قرار گرفتن فرکانس مرکزی در هر کدام از این قسمت ها حذف بار متناسب با آن قسمت انجام خواهد شد. این روند تا زمانی که سیستم به حالت پایدار خود برسد ادامه خواهد یافت. روش حذف بار ارائه شده بر روی سیستم آزمون 39 شینه 10 ماشینه استانداردieee پیاده سازی، عملکرد آن ارزیابی و میزان بار حذف شده با نتایج ارائه شده در مقالات مقایسه شده است.

افزایش روزافزون مصرف انرژی و فناپذیر بودن سوخت های فسیلی و محدودیت های زیست محیطی در سالیان اخیر سبب گرایش و تمایل به سمت انرژی های تجدیدپذیر شده است. انرژی خورشیدی یک مورد بسیار امیدوار کننده در این زمینه می باشد که در این میان سلول های فتوولتائیک (pv) بسیار مورد توجه قرار گرفته است. ازمحاسن این سلول ها می توان به کاهش اثرات زیست محیطی مانند اثرات گل خانه ای و نیز کمک به کاهش آلودگی هوا را نام برد و از معایب ان سلول هم بازده بسیار پایین آن و توان الکتریکی متغیر در شرایط هوایی مختلف را نام برد که با توجه به این مسئله بحث ردیابی نقطه حداکثر توان (mppt) به وجود آمد در این پروژه با توجه به ورودی های سیستم که تابش خورشیدی و دما می باشند بحث مدل دینامیکی سلول خورشیدی و پیاده سازی آن انجام شده و تمام پارامترهایی که در سیستم وجود داشته معرفی و بررسی شده اند

در این پروژه ابتدا کنترل کنده یکپارچه توان شامل: ساختان، اصول کار، معادلات ریاضی حاکم و کنترل آن معرفی می شود؛ سپس در راستای مطالعه تاثیر کنترل کننده یکپارچه توان بر پایداری گذرا سیستم قدرت، سه رو کنترلی آن به نامهای کنترل ولتاژ هم فاز، کنترل ولتاژ عمود و جبرانسازی موازی کنترل شده مورد بررسی قرار می گیرند. آنگاه به کمک شبیه سازی حوزه زمان تاثیر و توانایی هر یک از روشهای کنترلی فوق بر افزایش حاشیه پایداری گذرا و کاهش نوسان گذرا روی سیستم قدرت نمونه بررسی و بر مبنای معیار سطوح برابر نتایجی ملموس در مورد افزایش سطح حاشیه پایداریگذرا ناشی از اعمال روشهای کنترلی سه گانه ارائه می گردند. به عنوان رهیافتی دیگر تاثیر هر یک از روشهای کنترلی فوق بر پایداری گذرای سیستم قدرت مورد مطالعه، نیز بر مبنای روش تابع انرژی گذرا تحلیل و بررسی می شود. در این خصوص تاثیر اعمال هر یک از این استراتژیهای کنترلی بر پروفیلهای انرژی پتانسیل سیستم و جایگاه نقاط تعادل ناپایدار آن بررسی و نتایج ارائه می گردند. ضمن مقایسه نتایج حاصل از بررسیهای پایداری گذرا به هر دو روش شبیه سازی حوزه زمان و تابع انرژی گذرا در نهایت نتیجه گیریهای مشابهی در مورد تاثیر هر یک از روشهای کنترلی بر بهبود پایداری گذرا بدست می آیند، که به نحوی یکدیگر را تائید می نمایند.نتیجه بررسی حاضر در اتخاذ و اعمال استراتژی کنترلی بهینه و هماهنگ جهت بهبود عملکردهای دینامیکی و کذرای سیستم توسط کنترل کننده یکپارچه توان می تواند مورد استفاده قرار گیرد. به نحوی که ضمن رعایت هماهنگی لازم در مدهای کاری مختلف از جنبه های مفید و محسنات هر یک از روشهای کنترلی مذکور حداکثر بهره برداری بعمل آید.