آنالیز سیستم قدرت

صفحه 1:
به نام خدا POWER SYSTEM ANALYSIS Ali Karimpour Associate Professor Ferdowsi University of Mashhad Reference: Olle I. Elgerd “Electrical Energy Systems Theory” , McGraw-Hill, 1983 I thank my student, Mr. Milad Amini, for his help in making slides of ‏م او‎ 

صفحه 2:
Lecture1 ‏سیستم قدرت در حالت مانا - کنترل سیستم قدرت‎ ‏بار همراه است سم کنترل‎ as BIG ‏سییشهای قدرت با تعیر کی‎ خودكار بايد اين تغييرات را آشکار و با سرعت خنثی کند. برای این منظور سیستم قدرت دارای دو حلقه کنترلی اصلی .تنظیم کننده خودکار ‎(AVR) jlig‏ . حلقه کنترل خودکار بار- فرکانس (1/۳6ظ۸) Dr. Ali Karimpour Oct 2013 

صفحه 3:
تست رت در حالت مانا.- فنترل سیستم قدرت ALFC, AVR ips gis ab از مسائل قابل توجه در حلقه هاى كنترلى فوق تاثير متقابل بين دو ‎De. Al kang Oe 2013‏ خلقة مى اباشد که ‎Nas‏ یار کون 

صفحه 4:
سیستم قدرت در حالت مانا > کنترل سیستم قدرت ۱- تنظیم کننده خودکار ولتاژ +۸۷1۵ تحریک کننده اصلی ترین عضو حلقه ۷ است که تامین کننده انرژی الکتریکی مورد نیاز ژنراتور است. سیستم های تحریک قدیمی * سیستم های تحریک استانیک * سیستم های تحریک بدون جاروبک 4 Dr. Ali Karimpour Oct 2013 

صفحه 5:
lecture 1 سیستم قدرت در حالت مانا - کنترل سیستم قدرت (- تنظیم کننده خودکار ولتاز +1 ۸۷ Dr. Ali Karimpour Oct 2013 

صفحه 6:
lecture 1 سیستم قدرت در حالت مانا - کنترل سیستم قدرت ۱- تنظیم کننده خودکار ولتاز ۸۷1۵۲ سیستم تحریک استاتیک 

صفحه 7:
lecture 1 0د جلات مانا - كترل سيستم قذرت ۱- تنظیم کننده خود کار ولتا ۸۷3۵ سیستم تحریک بدون جاروبک ‎Amplifier Exciter Rectifier Generator‏ تا ‎ ‎ ‎ ‎Rotating components ‎ ‎ ‎Stebilty compentaters_Iv|__Rectiier and filter ‎ ‎ ‎ ‎Dr. Ali Karimpour Oct 2013 ‎ ‎ ‎ ‎ ‎ 

صفحه 8:
ا اک ‎Generator‏ ی ‎ ‎ ‎ ‎ ‎ ‏۲ تقویت کننده ‎ ‎AM‏ = هت ها رت ملد ‏تالبته تقویت کننکه ها معمولا دارای یک تاخیرآزمای می باشید تا ‎Av,(s) _ Ky‏ 7 +1 ۸48 ‎ ‎G,= ‎ ‎ ‏ببس ممیری بمجووده ثابت زمانی تقویت کننده ۰/۰۱ تا ۰/۰۲ ثانیه می باشد ‏ره ‎ 

صفحه 9:
‎aa‏ قرت ور حالس انا اک( ‎Comparator Ampliior Exciter ‎ ‎Generator ‎ ‎ ‏سا 4 ی مب جوز ‎sepals‏ ‎ ‎ ‎Rotating components ‎ ‎ ‎ ‎ ‎ ‎ ‎ ‎ ‎ ‎Rectifier and fter yp ‏بصورت زیر است‎ a | ‏میدان تحریک‎ aia 2 Vp Bante ae AVES RAL, fe ۱۱ ‏ا ل‎ “ ‏هايرنة‎ Res 1,4, ‏کر‎ ‎R ‎9 ‎De Ali Karimpour Oct 2013‏ .محدوده ثابت زمانی سیستم تحریک ۰/۵ تا ۱ ثانیه می باشد ‎ 

صفحه 10:
‎aya een‏ تال مانا رل سیم فدرت ‎Comparator Amolition Excite Rectitiee Generaloe ‎ ‎ ‎ ‎ ‎ ‎Rotating components ‎ ‎vi Rect ‎ ‎ ‎ ‎Lg Ai, AE A=Np =H, MA=Lg Aig BE =Muin, SEX ‏عد‎ EN ‎ ‎ ‎ ‎AV, =ReAiy + Ly Si, = La 0 ‏_ هالاد. وعد ملک ‎Av,(s)‏ )۸۲۸ ‎2 ‎d ‎R,AE+ Ly—A. wel 1 Saal ‎ ‎ ‎ ‏مصذوده ات زمانی مور ین له می باشد ‎Dr. Ali Karimpour Oct 2013 ‎ 

صفحه 11:
سيستم قدرت تحریک " تقویت کننده ‎Ky‏ _ )۵۲۷ _ ۸ ۸49 1+ ST, * میدان تحریک 6 ۵۷,۵ ‎“Ay 1۶‏ * مدل ژنراتور AHS) AMS __ Kr در حالت مانا < کنترل سیستم قدرت Comparator Ampliior Exciter ‏ام‎ Generator Vine £2 ‏اه‎ Ho بولک +1 )۸۲۸ )۸۲۸ 11 Dr. Ali Karimpour Oct 2013 

صفحه 12:
سیستم قدرت در حالت مانا - کنترل سیستم قدرت بلوك دياكرام سيستم ‎BOR‏ 5 ‏ی‎ ee K (+ sT J+ s7J+ sf,,) 1+ 51 ‏ری +511 +1ا‎ Dr. Ali Karimpour Oct 2013 

صفحه 13:
lecture 1 سیستم قدرت در حالت مانا - کنترل سیستم قدرت ۱-۲ کار کرد ایستای حلقه ۸۷۴ حلقه 0000018 بايد سه خاصيت زير را داث ‎ale (call‏ خروجق را در مكدودة مناسب تصلق كل ب) سرعت باسخ آن مناسب باشد و .ج) يايدار باشد ‎13 ‎Dr. Ali Karimpour Oct 2013 

صفحه 14:
قدرت .در حالت مانا - كنترل سيستم قدرت :خطاى حالت ذائم حلقه فوق عبارتست از 1 شا ‎A‏ ---< ,۸6 ‎ee G(0) Vien 14K Veco‏ 20 حال برای قبول خطای یک درصد باید ‎K>100 = K>99‏ +1 مه را م۵8 همانطور که مشخص است با افزایش بهره خطای ایستا کاهش می یابد. 14 Dr. Ali Karimpour Oct 2013 

صفحه 15:
‎gee eee‏ در ‎sla edie‏ كتترل سيستم قدرت کارکرد دینامیکپوبای حلقه ۱-۳ ‎AVR‏ ‏پاسخ گذرای سیستم دینامیکی عبارتست از: اه شک ]2 - ۵۱۷/۵ ‎ ‎1+ G(s) ‏لذا عملکرد سیستم به محل قطبهای حلقه بسته یعنی 0= ‎Gs)‏ +1 ...۶ م د نان ‎ ‏د ‎ 

صفحه 16:
lecture 1 بستم قدرت در حالت مانا - کنترل سیستم قدرت ترمیم پایداری ۱-۴ همانطور که در بخش قبل دیدیم برای دقت ایستا نباز به بهره حلقه بزرگ می باشد ولی بزرگی حلقه خود منجر به پاسخ پویای نا مطلوب واحتمالاناپایداری می شود.باافزودن ترمیم کننده پایداری سری این وضعیت نامطلوب رامی توان برطرف کرد فرض کنید از یک جبران ساز 6۳60 بصورت 1 +21 6 استفاده کنیم در اینصورت تابع انتقال سیستم و کنترلر بصورت زير است: 11+51 ASOD “Te ‏ل‎ ST) 16 Dr. Ali Karimpour Oct 2013 

صفحه 17:
سیستم قدرت در حالت مانا - کنترل سیستم قدرت K(1+ sf.) K yo ie ie) 2 ‏ات‎ 0 17 Dr. Ali Karimpour Oct 2013 

صفحه 18:
lecture 1 لد فزرت .در خالت مانا - كنترل سیستم قدرت -؟ حلقه كنترل خودكار بار- فركانس 1-0 1ه در بى سیستم تک ناحيه اى حلقه ‎a ks LPO‏ هنگام تغییرات کوچک و کند بار و فرکانس وارد عمل شده و به کنترل سیستم می پردازد. در عدم تعادلهای بزرگ این حلقه کارا نبوده و از کنترلهای اضطراری مثل قطع خط و یا انواع دیگر آن بهره گیری contol valve گاورثر سرعت یا حلقه لا اولیه Main piston 18 Dr. Ali Karimpour Oct 2013 suse Hydraulic amplifier oO High! eS <r pressure oil هی ۱ 0 ۴ 1 بط 1 ||] ‏عدم - وعد‎ a Pilot valve Speed governor 

صفحه 19:
lecture 1 تست قدرت در جالت ‎pice Se‏ قدرت steam | OCCEE BEE 2 so aa ‏ده سس یز‎ | ‏و1‎ ‎8 ‏سم‎ ‎ee ‎AP. | ۱ Avge gat ar | Speed governor 19 Dr. Ali Karimpour Oct 2013 

صفحه 20:
رت در خاب يان كنترل سيستم قدرت ۵02 | | ‎adel‏ ۲ دب لنچ a pate ‎changer ۱‏ اا ‏تست سم 1 = سس ‎ ‎ ‎ ‎ ‎ ‎ ‎2 ea ‏ی ولج با ۱ »وديس ]أ‎ ala la vee — Main piston a g 7 Ax, =AP,- AP. MW ‎Speed gove Wenn ‏تغییر مکان شیر بخار بستگی به ‎re‏ باز شدن پیستونهای روغن هیدرولیک دارد لذا 1 و۸ ‎AP. =k, ee‏ ور +71 0 0 1 3 محدوده ثابت ای ل اليف مي 3 ‎ ‎ ‎Dr. Ali Karimpour Oct 2013 ‎ 

صفحه 21:
lecture 1 ets [Sie Ci eee ee Steam 2 تبج عه ن ناه / | | او ونون 00۳۵ ‎Sneed changer‏ — 71 ‎Nas‏ ‏هس 8 ۶سا اه "دم مس اه “3 ممه Speed governor در این قسمت هدف یافتن رابطه بین خروجی توربین و تغییر مکان شیر بخار است. توبینهای بخار بدون پیش گرمکن ساده ترین تابع انتقال را دارند یعنی تنها دارای یک ثابت زمانی می باشند. _ ۵7) _ 1 GS pigs men 2 Dr. Ali Karimpour Oct 2013 

صفحه 22:
نت قدرت در حالت,مانا حکنترل سیستم قدرت 9 —— contro! vatve [Elose + To turbine, Main pistor G(s) G(s) AP, 1 1 | 1+ AF ‏(م)‎ 22 Hydraulicamplifier Turbine System fr. Ali Karimpour Oct 2013 

صفحه 23:
این حالت سه وضعیت را در نظر می گیویم تور با شبکه بسیار بزرگی همگام شده است. ‎ae‏ ‎Af=0 = AP... =AP xo‏ بك ناور ا ‎iS ee‏ 8 

صفحه 24:
2-2 کارکرد ابستای فرمانه G(s) G(s) AP, AP, (5) مخ 1 +1 بر +1 Hydraulicamplifier Turbine System در این حالت سه وضعیت را در نظر می گیریم ب) حال فرض کنید شبکه بینهایت نیست و توان مبنا تغییر نمی کند لذا داریم: 1 ‎AP. = Bot‏ Gig) ۱۰۴( ‏یم اما اد‎ al ‏داراى‎ IG a iy a [Nee ‏است. اگر فرکانس ۰/۱ هرتز افت کند و تنظیم توان مبنا ثابت باشده میزان افزایش توان تولید‎ R=0.04 pu=0,04* 60/100 Az/ MW =0.024 Hz/ MW ‏چقدر است؟‎ ‎(on =417 My 1‏ عمط << و ‎R 0.024 Dr. All Karimpour Qet 2013 ‎ ‎ ‎ 

صفحه 25:
lecture 1 vo 2-2 کارکرد ابستای فرمانه G(s) G,(s) AR AP,(s) > 1 | 1 l+sTy 1+7 Hydraulicamplifier Turbine System ROSAS: sl) agenesis: t 10) 3 ‏رس‎ ea 9 ج) دراين حالت هم تغيير توان مبنا و هم 2 ‎ans‏ تغیبر فرکانس داریم. ‎ee‏ ‏پاسخ ایستای سرعت - توان یک سیستم ‎x‏ ‏5 ~ Percent of rated output Speed changer set to give rated frequency at 60 percent of rated ‘output Dr. Ali Karimpour Oct 2013 

صفحه 26:
lecture 1 سیستم قدرت در حالت مانا - کنترل سیستم قدرت مفال ۳: یک زتراتور ۱۰۰ مکاواتی دارای پارامتر تنظیم ‎)٩‏ معادل ۴۶ درضد (۰۱۰۴ پریونیت) است. اگر فرکانس ۰/۱ هرتز افت کند ولی توان توربین ثابت بماند. تنظیم مبنا چگونه باید تغییر ۲۰:5 i G,(s) AR, 1 ‏(ما د‎ > 1+7 R=0.04 pu=0.04* 60/100 Hz/ MW =0,024 Hz/ MW 1 1 Free Rb =O pA (-0.1) =- 4.17 MW 26 Dr. Ali Karimpour Oct 2013 

صفحه 27:
lecture 1 سیستم قدرت در حالت مانا - کنترل سیستم قدرت ‎epee‏ هزاورد وان اف آنها به ترتیب ۵۰ و ۵۰۰ مگا وات است. فرکانس ۶۰ هرتز و هر ژنراتور نصف بار تام خود را قاس من ‎aur seth sy mailer Saas‏ اندارم ۱۱۰ مكارات آفرایش يافته و فركانس به ۵۹/۵ هرتز کاهش می یابد. میزان ضریب تنظیم هر واحد را بگونه ای تعیین کنید که هر ژنراتور توانی متناسب با توان نامی خود را تامين ‎ ‏کند؟ ‏:حل ‎R= 0 =0.05 Hz/| MW =0.05*50/60 pu=0.0417 pu‏ ‎ae ase =0,005 Hz/ MW =0.005*500/60 pu =0.0417 pu‏ ‎ ‏لذا ژنراتورهای موازی برای تامین بار متناسب با قدرت خود باید ضریب های یکسان بر حسب پریونیت داشته باشند. ‎Dr. Ali Karimpour Oct 2013 

صفحه 28:
سیستم قدرت در حالت مانا - کنترل سیستم قدرت ۳-۲ بستن حلقه ۸771,6اولیه oO 9۵ ‏رای بستن حلقهنشان داده شده در واه‎ ( ‏لكر ارو اا از ( ۵[ ول‎ ۳ | list, ” ae ae see: Hydraulic amplifier Turbine System ‏توان توربین و توان‎ UE ‏فرض کنید شبکه در حالت کار عادی است. لذا در صورت آغماض از‎ ‏الکتریکی تولیدی زنراتور و توان مصرفی شبکه با یکدیگر برایر می باشد‎ 3 ; 3 ‏حال فرض کنید توان مصرفی شبکه به اندازه ۵12 تغییر کند (+یا -) واضح است که توان‎ ‏تغییر می کند‎ AR, 2۵" ‏.تولیدی ژنراتور نیز با اندازه‎ در اين شرايط تفاوت "۸ ۰ ۸۵/۳۳ منجر به کاهش یا افزایش سرعت و در فتیجه فرکانس خواهد شد. Dr. Ali Karimpour Oct 2013 

صفحه 29:
تغییر انرژی جنبشی و تفییر توان مصرف می شود لذا داریم للا + یز ‎ARM. api‏ 0 | ‏تغبير لخرزى‎ Ole at 

صفحه 30:
سیستم قدرت در حالت مانا < کنترل سیستم قدرت از طرفی داریم: ‎Af Af‏ ‎pe‏ +1 z . 2 +1 |۷۵ اد 28 oN 70 ‎MW‏ يد ار که وب اسل تست با تقسیم این رابطه بر توان نامی معادله بصورت پریونیت در می آب Me ae Bat = 1 APR an, = Sas Dat pu ضریب 1 دارای واحد ثانیه بوده و ثابت اپنرسی نام دارد. مقدار ثابت اینرسی که از نسبت آنرژی جنبشی به توان نامی حاصل می شود در بازه ۲ تا ۸ تانیه است. 30 Dr. Ali Karimpour Oct 2013 

صفحه 31:
سیستم قدرت در حالت ماناً - کنترل سیستم قدرت Primary ALFC loop ۱ ‏بستن حلقه‎ ۲-۲ 4JAFLC ‏ل‎ AP, (s) 62 af) 1 ARG Ky ۴ ‏اج 2 اما‎ ampli Trbine System | AP. (8). Powersystem برای بستن حلقه نغان داده اند شکل اید رابطه بین توان توربین وتغییر ‎Alba MISA‏ .کرد 2H WF) + DAM9=AB(9- AP) > Af) =—1__ |aPi(9- AB(9)| 7 2 7 K : ants =! Iapis- ‏[فاهه -وضداف,0- زه - هداع - زوه‎ ‏و‎ 1+ 3 1 Dr. Ali Karimpour Oct 2013 

صفحه 32:
سیستم قدرت در حالت مانا - کنترل سیستم قدرت 4-2 مفهوم ناحيه در روابطی که تاکنون بدست آمد فرض بر این بود كه يك زنراتور منفرد به يك شبكه متصل است. اما معمولا شبکه ها دارای زنراتورهای متعدد هستند. اگر فرض کنیم ژنراتورها دارای ضرایب تنظیم(() یکسان هستند و همچنین توربینهای آنها دارای مشخصه های پاسخ یکسان است در این صورت نمایش شکل زیر برای یک ناحیه کنترل قابل قبول است. Primary ALFC loop 1 Af(s) a R Gs) G(s) G,(s) APs (8) 1 | SBCs), k, Af(s) I sty 11 9 ۱۳ 6 ‎Power Syatmn a‏ | ا ‎Dr. Ali Karimpour Oct 2013 ‎ ‎ ‎ ‎ ‎ 

صفحه 33:
سیستم قدرت در حالت مانا - کنترل سیستم قدرت مثال ۵: یک احیه کنترلی با فرکانس ۶۰ هرتز و مشخصات را در نظر بگیرید مطلوبست پارامترهای حلقهن), ۸۳1 بار در شرایط عادی ۳0-1000 ظرقیت نامی کل ‎P,=2000 MW asst‏ ‎MW‏ ثابت تنظیم برای تمام ژنراتورهای ناحیه ‎R=2.40 Hz/pu‏ ‎MW‏ ثابت اينرسى 8 11-5 فرض بر اینست که با فا ورد در فرکاسس: بر قمر یک درصه افرایش باب ‎He= ©! Mv] He 8.3310 pa MV] He 0‏ مر مور 10 وله 2000 6 2 ‎ee‏ ا ‎2H‏ Dia pans eee ne. ‏5020م‎ 60833107 Dr. Ali Karimpour Oct 2013 

صفحه 34:
Dr. Ali Karimpour Oct 201 

صفحه 35:
lecture 1 سیستم قدرت در حالت مانا - کنترل سیستم قدرت مثال ۶: در شبکه ۲ گیگاواتی مثال ۵ اگر بار شبکه ۲۰ مگاوات افزایش یابد مطلوبست تغيير ف رکانس و فرکانس جدید سیستم. ee 6 ‏بو‎ 83109 + =0425 pu MW/ Hz :تغییر فرکانس سیستم عبارتست از :و فرکانس جدید عبارتست از ۶ < ۶٩ +Af, =60- 0.0235 =59.9765 Hz 35 Dr. Ali Karimpour Oct 2013 

صفحه 36:
lecture 1 سیستم قدرت در حالت مانا - کنترل سیستم قدرت مثال ۷: مطلوست تقییر فرکانس و فرکانس جدید سیستم مخال۶ با فرض باز بودن حلقه فرمانه سرعت. f =D=8.33x10° pu MW/ Hz ‏نحل‎ :تغییر فرکانس سیستم عبارتست از ‎He‏ 12 20/2000 _ 0.00833 R= ‏:و فرکانس جدید عبارتست از‎ f= f°? +Af, =60- 1.2=58.8 Hz 36 Dr. Ali Karimpour Oct 2013 

صفحه 37:
K,/T, eee Bt) رض كنيم بك تغيير ناكهانى ‎٠١‏ مكاوات در بار داريم در اينصورت 7 

صفحه 38:
lecture 1 ‎ees‏ رت در حالت ماب اكنترل سيستم قدرت ‎ ‏۶-۲کار کرد دینامیک(پویای) حلقه ۸1:6اولیه ‎ ‎ ‎ ‎ ‎ ‎ ‎ ‎ ‎ ‎ ‎ars) ‎K,/T, ‎1 ‏)هس و۶‎ ۳ ۳ 5 ‏یا 6۵ هه هيه‎ Ef, 2 © 1 | ‏جد‎ Ky 0 Oe H ‏و ۸ ته اوه‎ | 5 ‏:لذا تغيير فركانس با توجه به مقادير مثال ۵ عبارتست از ‎Af) 0 7) eso nt |‏ ‎ ‎ ‎3 4 bts ‏رد‎ 8 2. 2 0.01 Response if time constants ‏جر‎ a 2 1 1 ۱ Pedacad (This response is purely exponents ‏و‎ ‏ثابت زمانی کل سیستم‎ / 0/393 20 ge ‏ات این کاهش کر نتیجه وجوه‎ nesponce if Ty and Ty are not nanlected ‎turbine assumed) 7-۶ ‎me 2013‏ 80 7 فرمانه سرعت است. ‎ ‎ ‎ ‎ 

صفحه 39:
سیستم قدرت در حالت مانا - کنترل سیستم قدرت 7-2 تعبير فيزيكى نتايج در لحظات اولیه )کل بار اضافه ده (۲۰مگا وات ) از اترژی جنیشی دخیره شده تامین می شوو: با کاهش سرعت انرژی جنبشی آزاد می شود. چون سرعت در حال کاهش است. با توجه به مکاتیزمی که در اک رم دادم شمه مش سار بار می شنود. از آنجا که ظهور این توان آزاد شده به منزله نیاز کمتر به تولید توان تلقی می شود. در نتيجه می توان آن را مستقیما یه عنوان سهمی در تامین بار تقاضای جدید در نظر گرفت. بنابر این با افت سرعت. افزایش بار تقاضای ۲۰ مکاواتی متشکل از سه مولفه خواهد بود 1 انرزی جنبشی حاصل از ماشین های در حال گردش سیستم 2 افزایش تولید توربین 3 کاهش مصرف 39 Dr. Ali Karimpour Oct 2013 

صفحه 40:
قدرت .در حالت مانا - كنترل سيستم قدرت مثال ۸: سهم هر یک از مولفه های افزایش توان توربين بخاطر باز شدن شير بخار و كاهش توان مصرفی بخاطر کاهش فرکانس را در مثال ۶ بيا :حل: افزایش توان توربین بخاطر باز شدن شیر بخار عبارتست از ۳9235 ‏دومن‎ 96 MW نو کاهش بار بخاطر کاهش فرکانس عبارتست از ‎MW‏ 0.023%1667=0.4 40. Dr. Ali Karimpour Oct 2013 

صفحه 41:
lecture 1 سیستم قدرت در حالت مانا - کنترل سیستم قدرت ۸4-۲حلقه ۸1.۴6 انویه (حذف خطای حالت دائم) Secondary ALFC loop 1 Primary ALFC loop | Gy(s) Gels) G,(s) ۳ ‏ا‎ 1 1 [۵۵ 3 f(s) ‏بر +1 داد - ا( وم‎ 1+ © 1 ‏ی‎ Turbine System ‏هد‎ 0057 Power System ‏حلقه های (۳6)ا9) اولیه و تانویه‎ 41 Dr. Ali Karimpour Oct 2013 

صفحه 42:
lecture 1 سیستم قدرت در حالت مانا < کنترل سیستم قدرت ۱۸۸۷۴ | 1211101017 ‏مده عو ا‎ Thay ‏یه اه ا وار‎ | ‏دده‎ 0 i 0.03} Response if Ty and Ty ste not naglected Se ‏سا‎ apt ale ‏پاسخ دینامیکی امقال ۷ با‎ 42 Dr. Ali Karimpour Oct 2013 

صفحه 43:
lecture 1 سیستم قدرت در حالت مانا - کنترل سیستم قدرت -3حلقه کنترل خودکار بار- فرکانس (0*,ا9)) در حالت چند ناحیه کنترلی (همیاری ) گر میت نو رز اس اون هد باشد آتگاه رابطه برابری اثروی بضورت زير برای هر یک از نواحی قابل بیان ! ‎ue‏ ۸, - ‏هنک < رطد‎ Das - ‏هگ کرو‎ nat AB, puMwW AB. + AP, = ae ‏تخبط + یهاگ‎ +AR, = ae Sif) Dat +AR, puMW ‏تولن‌پریونیتجاریاز ناجیه ۱ ب 2 یه ۲ بسودم و از رلبطه زیر قابلمحاسبه‎ ۳ ‏الست‎ روه مس : 1702 عبارت .”1“ - ضريب سنكرون سا ۳ ‎iv al cosh 8 65$3)(Ab, - Ady) =] (Ad, - Ady) 43‏ ور ‎Dr. Ali Karimpour Oct 2013‏ و ‎ 

صفحه 44:
قدرت .در حالت مانا - كنترل سيستم قدرت ‎iv 1‏ ‎AB, = cos6? - 52)(Ad, - Ad.) =T (Ad, - Ad.)‏ 12 ‎sb‏ رابظه تغبير فر كاتس يى ناعيه باتفير زاوية ولتاز آن تاحية غبار سك از 1 ‎Ki (62 + Ad,) =——— (AS, Af(s) =— sid‏ 200,68 _ر< (6)8 )10 ‎ae‏ =) وت 6 :پس تغییرات توان بین دو ناحیه عبارتست از ‎=T, (Ao, -‏ ‎ ‎| Aho) ‎Af (3) 1 TO) | ‎] f(s) 44 ‎Dr. Ali Karimpour Oct 2013 ‎ ‎ ‎ ‎ ‎ ‎ ‎ ‎ ‎ ‎ 

صفحه 45:
سیستم قدرت در حالت مانا - کنترل سیستم قدرت حلقه های (96۳) اولیه و ثانویه برای یک سیستم متشکل از دو ناحیه MO AP (3) bilo) Gu) >} Gn (9) AFG) ARS) AA) AR) Ky [GG] )زد (ه) رقف ایند Dr. Ali Karimpour Oct 2013 

صفحه 46:
-1شکل مقابل را در نظر بگیرید. یک ناحیه کنترلی با فرکانس ۰ هرتز و مشخصات زیر را در نظر بگیرید. تابع انتقال توربین ‎ey‏ ‏و سیستم هیدرولیک را واحد فرض کنید. بار در شرایط عادی ۵۰۰ مگاوات و ظرفیت نامی کل شبکه را ۲۰:۰ مکاوات در نظر بگیرید. ثابت تنظیم برای تمام ژنراتو رها 261 202 12240 و ثابت اینرسی برای تمام نرانورهاک 2425 است‌فرض بر اینست که با افزايش یک درصد در فرکانس, بار نیز یک درصد افزایش یابد. 46 Dr. Ali Karimpour Oct 2013 

صفحه 47:
تمرینها الف) مطلوبست پارامترهای حلقه (۳6)راا). ب) با فرض 40= 7 ‎=240HZ puMW,‏ مگ اگر بار شبكه ۱۰ مگاوات افزایش یابد مطلوبست فرکانس کاری جدید. ج) تغییرات فرکانس بر حسب زمان را بدست آورید. 47 Dr. Ali Karimpour Oct 2013 

به نام خدا POWER SYSTEM ANALYSIS Ali Karimpour Associate Professor Ferdowsi University of Mashhad Reference: Olle I. Elgerd “Electrical Energy Systems Theory” , McGraw-Hill, 1983 1 I thank my student, Mr. Milad Amini, for his help in making slides of lecture 1 ‏Lecture1 سيستم قدرت در حالت مانا – کنترل سيستم قدرت سيستمهاي قدرت با تغيير غير قابل پيش بيني بار همراه است .سيستم کنترل خودکار بايد اين تغييرات را آشکار و با سرعت خنثي کند .براي اين منظور سيستم قدرت داراي دو حلقه کنترلي اصلي .تنظيم کننده خودکار ولتاژ ()AVR .حلقه کنترل خودکار بار -فرکانس ()ALFC 2 ‏Dr. Ali Karimpour Oct 2013 lecture 1 سيستم قدرت در حالت مانا – کنترل سيستم قدرت حلقه هاي کنترلي AVRو ALFC حلقه AVR حلقه ALFC از مسائل قابل توجه در حلقه هاي کنترلي فوق تاثير متقابل بين دو 3 ‏Dr. Ali Karimpour Oct 2013 حلقه مي باشد که در عمل بسيار کم است. lecture 1 سيستم قدرت در حالت مانا – کنترل سيستم قدرت -1تنظيم کننده خودکار ولتاژ ()AVR تحريک کننده اصلي ترين عضو حلقه AVRاست که تامين کننده انرژي الکتريکي مورد نياز ژنراتور است. ‏ سيستم هاي تحريک قديمي ‏ سيستم های تحريک استاتيک ‏ سيستم های تحريک بدون جاروبک 4 ‏Dr. Ali Karimpour Oct 2013 lecture 1 سيستم قدرت در حالت مانا – کنترل سيستم قدرت - 1تنظيم کننده خودکار ولتاژ ()AVR سيستم تحريک قديمي 5 ‏Dr. Ali Karimpour Oct 2013 lecture 1 سيستم قدرت در حالت مانا – کنترل سيستم قدرت -1تنظيم کننده خودکار ولتاژ ()AVR سيستم تحريک استاتيک 6 ‏Dr. Ali Karimpour Oct 2013 lecture 1 سيستم قدرت در حالت مانا – کنترل سيستم قدرت -1تنظيم کننده خودکار ولتاژ ()AVR سيستم تحريک بدون جاروبک 7 ‏Dr. Ali Karimpour Oct 2013 lecture 1 سيستم قدرت در حالت مانا – کنترل سيستم قدرت مدلسازي سيستم1-1 تحريک قسمتهاي مختلف حلقه AVR .بصورت زير است ‏ تقویت کننده )vR (s ‏GA  ‏KA ‏e(s)  V ref   V )e(s :البته تقويت کننده ها معموال داراي يک تاخير زماني مي باشند لذا )v (s ‏KA ‏GA  R ‏ )e(s 1 sTA 8 .محدوده ثابت زماني تقويت کننده 0/01تا 0/02ثانيه مي باشد ‏Dr. Ali Karimpour Oct 2013 lecture 1 سيستم قدرت در حالت مانا – کنترل سيستم قدرت مدلسازي سيستم1-1 تحريک قسمتهاي مختلف حلقه AVR .بصورت زير است ‏ ميدان تحريک ‏vf  K1ie 9 ‏Dr. Ali Karimpour Oct 2013 ‏d ‏i ‏dt e ‏vR  Reie  Le ‏K1 )vf (s ‏Re ‏Ke ‏K1 ‏Ge  ‏ ‏ ‏ ‏L ‏vR (s) Re  Les 1 Tes 1 e s ‏Re .محدوده ثابت زماني سيستم تحريک 0/5تا 1ثانيه مي باشد سيستم قدرت در حالت مانا – کنترل سيستم قدرت lecture 1 1-1مدلسازي سيستم تحريک AVR قسمتهاي مختلف حلقه بصورت زير است. مدل ژنراتور   N  Li,   Lfa i f , Emax  . , E  Lfa i f  2 , i f  E Lfa   2 d 2  d  vf  Rf i f  Lff i f  R  E  L  E f ff dt Lfa  dt  Kf E(s)  V (s)   محدوده ثابت زماني مدار ژنراتور چندين ثانيه مي باشد. 10 vf (s) vf (s) 1 sTdo Dr. Ali Karimpour Oct 2013 سيستم قدرت در حالت مانا – کنترل سيستم قدرت lecture 1 1-1مدلسازي سيستم تحريک تقویت کننده GA   vR (s) KA  e(s) 1 sTA ميدان تحريکK1 K1 vf (s) vRf e(s) KKe1 Re K1 Ge   Ge      L vR (s) Re  Les vRL(es) R 1eTeLses 1 s 1 e s Re مدل ژنراتورRe  Kf E(s)  V (s)   vf (s) vf (s) 1 sTdo 11 Dr. Ali Karimpour Oct 2013 سيستم قدرت در حالت مانا – کنترل سيستم قدرت lecture 1 AVR بلوک دياگرام سيستم K A Ke K f K G(s)   1 sTA 1 sTe 1 sTdo  1 sTA 1 sTe 1 sTdo  12 Dr. Ali Karimpour Oct 2013 lecture 1 سيستم قدرت در حالت مانا – کنترل سيستم قدرت 1-2کارکرد ایستای حلقه AVR حلقه AVRبايد سه خاصيت زير را داشته باشد: .الف) ولتاژ خروجي را در محدوده مناسب تنظيم کند ب) سرعت پاسخ آن مناسب باشد و .ج) پايدار باشد 13 ‏Dr. Ali Karimpour Oct 2013 lecture 1 سيستم قدرت در حالت مانا – کنترل سيستم قدرت :خطاي حالت دائم حلقه فوق عبارتست از 1 ‏ ‏ V ref , 0 1 K 1 ‏ee, 0  ‏ V ref , 0 )1 G(0 حال براي قبول خطاي يک درصد بايد ‏K  99 ‏ 1 K  100 ‏ 1 ‏ee, 0  ‏ V ref , 0  0.01 V ref , 0 1 K همانطور که مشخص است با افزايش بهره خطاي ايستا کاهش مي يابد. 14 ‏Dr. Ali Karimpour Oct 2013 lecture 1 سيستم قدرت در حالت مانا – کنترل سيستم قدرت کارکرد ديناميک(پوياي) حلقه AVR 1-3 پاسخ گذراي سيستم ديناميکي عبارتست از: ) G(s ‏ ‏ V (t)  L  ‏ V ref (s)  ) 1 G(s ‏ ‏1 لذا عملکرد سيستم به محل قطبهاي حلقه بسته يعني 15 ‏Dr. Ali Karimpour Oct 2013 1 G(s) 0 lecture 1 سيستم قدرت در حالت مانا – کنترل سيستم قدرت ترميم پايداري 1-4 همانطور که در بخش قبل ديديم براي دقت ايستا نياز به بهره حلقه بزرگ مي باشد ولي بزرگي حلقه خود منجر به پاسخ پوياي نا مطلوب واحتماال ناپايداري می شود.باافزودن ترمیم کننده پایداری سری این .وضعیت نامطلوب رامی توان برطرف کرد فرض کنيد از يک جبران ساز PDبصورت ‏G 1 sT ‏c استفاده کنيم در اينصورت تابع انتقال سيستم و کنترلر بصورت زير است: 16 ‏Dr. Ali Karimpour Oct 2013 ) K (1 sTc ‏G(s)Gs (s)  ) (1 sTA )(1 sTe )(1 sTdo ‏s سيستم قدرت در حالت مانا – کنترل سيستم قدرت G(s)Gs (s)  K (1 sTc ) (1 sTA )(1 sTe )(1 sTdo ) G(s)Gs (s)  lecture 1 K (1 sTA )(1 sTdo ) 17 Dr. Ali Karimpour Oct 2013 lecture 1 سيستم قدرت در حالت مانا – کنترل سيستم قدرت 2حلقه کنترل خودکار بار -فرکانس AFLCدر يک سيستم تک ناحيه ايحلقه ALFCتنها به هنگام تغييرات کوچک و کند بار و فرکانس وارد عمل شده و به کنترل سيستم مي پردازد .در عدم تعادلهاي بزرگ اين حلقه کارا نبوده و از کنترلهاي اضطراري مثل قطع خط و يا انواع ديگر آن بهره گيري مي شود. گاورنر سرعت يا حلقه ALFCاوليه 18 ‏Dr. Ali Karimpour Oct 2013 lecture 1 سيستم قدرت در حالت مانا – کنترل سيستم قدرت 1-2مدلسازي حلقه ALFC اوليه • سيستم فرمانه سرعت ‏f 19 ‏Dr. Ali Karimpour Oct 2013 1 ‏R ‏Pg Pref  ‏ ‏f 1 ‏R ‏xc Pg xA  lecture 1 سيستم قدرت در حالت مانا – کنترل سيستم قدرت 1-2مدلسازي حلقه ALFC اوليه • راه انداز شير هيدروليکي ‏xD Pg  Pv MW تغيير مکان شير بخار بستگي به زمان باز شدن پيستونهاي روغن هيدروليک دارد لذا 1 ‏Pv kH xD dt  ‏xD dt GH (s)  Pv  1 ‏TH ‏Pg 1 TH s .محدوده ثابت زماني شير هيدروليکي حدود 0/1ثانيه مي باشد ‏ 20 ‏Dr. Ali Karimpour Oct 2013 ‏ lecture 1 سيستم قدرت در حالت مانا – کنترل سيستم قدرت 1-2مدلسازي حلقه ALFC اوليه • پاسخ توربین در اين قسمت هدف يافتن رابطه بين خروجي توربين و تغيير مکان شير بخار است .توبينهاي بخار بدون پيش گرمکن ساده ترين تابع انتقال را دارند يعني تنها داراي يک ثابت زماني مي باشند. 21 ‏Dr. Ali Karimpour Oct 2013 )PT (s 1 ‏GT (s)  ‏ ‏Pv (s) 1 sTT سيستم قدرت در حالت مانا – کنترل سيستم قدرت xc Pg xA  1 R lecture 1 ALFC مدلسازي حلقه1-2 اوليه f  Pg Pref  1 R f Pv 1 GH (s)   Pg 1 TH s GT (s)  PT (s) 1  Pv (s) 1 sTT 22 Dr. Ali Karimpour Oct 2013 lecture 1 سيستم قدرت در حالت مانا – کنترل سيستم قدرت کارکرد ايستاي فرمانه سرعت 2-2 :در اين حالت سه وضعيت را در نظر مي گيريم الف) ژنراتور با شبکه بسيار بزرگي همگام شده است .در اين شرائط داريم: ‏PT , 0 Pref , 0 ‏ ‏f  0 مثال :1يک ژنراتور 100مگاواتي به شبکه بينهايتي متصل است .چگونه قدرت توربين را 5مگاوات افزايش دهيم؟ 23 ‏Dr. Ali Karimpour Oct 2013 lecture 1 2-2 سيستم قدرت در حالت مانا – کنترل سيستم قدرت کارکرد ايستاي فرمانه سرعت :در اين حالت سه وضعيت را در نظر مي گيريم ب) حال فرض کنيد شبکه بينهايت نيست و توان مبنا تغيير نمي کند لذا داريم1 : ‏ f ‏R ‏PT , 0 مثال :2يک ژنراتور 100مگاواتي داراي پارامتر تنظيم Rمعادل 4درصد ( 0/04پريونيت) است .اگر فرکانس 0/1هرتز افت کند و تنظيم توان مبنا ثابت باشد ،ميزان افزايش توان توليد چقدر است؟ ‏R 0.04 pu 0.04* 60/100 Hz/ MW 0.024 Hz/ MW 1 1 24 ‏PT , 0  f  ( 0.1) 4.17 MW ‏Dr. Ali Karimpour Oct 2013 ‏R 0.024 lecture 1 سيستم قدرت در حالت مانا – کنترل سيستم قدرت کارکرد ايستاي فرمانه سرعت 2-2 :در اين حالت سه وضعيت را در نظر مي گيريم ج) در اين حالت هم تغيير توان مبنا و هم تغيير فرکانس داريم. پاسخ ايستاي سرعت – توان يک سيستم 25 ‏Dr. Ali Karimpour Oct 2013 lecture 1 سيستم قدرت در حالت مانا – کنترل سيستم قدرت مثال :3يک ژنراتور 100مگاواتي داراي پارامتر تنظيم Rمعادل 4درصد (0/04 پريونيت) است .اگر فرکانس 0/1هرتز افت کند ولي توان توربين ثابت بماند، تنظيم مبنا چگونه بايد تغيير کند؟ :حل ‏R 0.04 pu 0.04* 60/100 Hz/ MW 0.024 Hz/ MW 26 1 1 ‏Pref , 0  f0  ( 0.1)  4.17 MW ‏R 0.024 ‏Dr. Ali Karimpour Oct 2013 lecture 1 سيستم قدرت در حالت مانا – کنترل سيستم قدرت مثال :4توان مورد نياز يک سيستم توسط دو ژنراتور تامين مي شود .توان نامي آنها به ترتيب 50و 500مگا وات است .فرکانس 60هرتز و هر ژنراتور نصف بار نامي خود را تامين مي کند .اکر بار دو ژنراتور به اندازه 110مگاوات افزايش يافته و فرکانس به 59/5هرتز کاهش مي يابد .ميزان ضريب تنظيم هر واحد را بگونه اي تعيين کنيد که هر ژنراتور تواني متناسب با توان نامي خود را تامين کند؟ :حل ‏ 0.5 ‏0.05 Hz/ MW 0.05* 50/ 60 pu 0.0417 pu 10 ‏R1  ‏ 0.5 ‏R2  ‏0.005 Hz/ MW 0.005* 500/ 60 pu 0.0417 pu 100 لذا ژنراتورهاي موازي براي تامين بار متناسب با قدرت خود بايد ضريب تنظيم هاي يکسان بر حسب پريونيت داشته باشند. 27 ‏Dr. Ali Karimpour Oct 2013 lecture 1 سيستم قدرت در حالت مانا – کنترل سيستم قدرت 3-2بستن حلقه AFLCاولیه براي بستن حلقه نشان داده شده در شکل بايد رابطه بين توان توربين .وتغییر فرکانس را محاسبه کرد فرض کنيد شبکه در حالت کار عادي است .لذا در صورت اغماض از تلفات ،توان توربين و توان .الکتريکي توليدي ژنراتور و توان مصرفي شبکه با يکديگر برابر مي باشد ‏MW ‏ ‏P حال فرض کنيد توان مصرفي شبکه به اندازه Dتغيير کند (+يا )-واضح است که توان .توليدي ژنراتور نيز با اندازه PG PD MWتغيير مي کند در اين شرايط تفاوت PT MW  PD MWمنجر به کاهش يا افزايش سرعت و در نتيجه فرکانس خواهد شد. 28 ‏Dr. Ali Karimpour Oct 2013 lecture 1 سيستم قدرت در حالت مانا – کنترل سيستم قدرت 3-2بستن حلقه AFLCاولیه براي بستن حلقه نشان داده شده در شکل بايد رابطه بين توان توربين .وتغییر فرکانس را محاسبه کرد ‏MW :تفاوت  PD ‏MW PTمنجر به تغيير انرژي جنبشي و تغيير توان مصرف مي شود لذا داريم ‏d ‏ Wkin  Df ‏dt تغيير توان مصرفی ‏MW تغيير انرژي جنبشي ‏MW / Hz 29 ‏Dr. Ali Karimpour Oct 2013 ‏ PD ‏PD ‏f ‏MW ‏PT 2 ‏D ‏ f  ‏ 0 ‏ f  0 ‏ ‏Wkin Wkin lecture 1 سيستم قدرت در حالت مانا – کنترل سيستم قدرت از طرفي داريم: 2 2 ‏ ‏ ‏ ‏ ‏f ‏f  ‏f  0  0  ‏ Wkin 1 2 0   0  Wkin ‏ 1 2 0  ‏ ‏f ‏f  ‏ f   ‏ ‏ ‏ 2 0 0  f  0  f  f ‏Wkin Wkin  0  Wkin  ‏f0 ‏ f  ‏ پس با تقسيم اين رابطه بر توان نامي معادله بصورت پريونيت در مي آيد. ‏pu ‏f   Df 2H d ‏f 0 dt ‏PT  PD  ‏ ‏f   D f ‏Pr 0 2Wkin ‏d ‏Pr f 0 dt ‏MW ‏ ‏PD ‏Pr ‏MW ‏ ضريب Hداراي واحد ثانيه بوده و ثابت اينرسي نام دارد .مقدار ثابت اينرسي که از نسبت انرژي جنبشي به توان نامي حاصل مي شود در بازه 2تا 8ثانيه است. 30 ‏Dr. Ali Karimpour Oct 2013 ‏PT ‏Pr سيستم قدرت در حالت مانا – کنترل سيستم قدرت lecture 1 بستن حلقه3-2 اولیهAFLC براي بستن حلقه نشان داده شده در شکل بايد رابطه بين توان توربين وتغییر فرکانس را محاسبه کرد. 2H 1 PT (s)  PD (s)  s  f ( s )  D  f ( s )   P ( s )   P ( s )   f ( s )  T D 0 2H f D f s Kp 1/ D  PT (s)  PD (s)  Gp (s)(PT (s)  PD (s)  f (s)  PT (s)  PD (s)   2H 1 sTp 1 s 31 fD Dr. Ali Karimpour Oct 2013 lecture 1 سيستم قدرت در حالت مانا – کنترل سيستم قدرت 4-2 کنترل مفهوم ناحيه در روابطي که تاکنون بدست آمد فرض بر اين بود که يک ژنراتور منفرد به يک شبکه متصل است ،اما معموال شبکه ها داراي ژنراتورهاي متعدد هستند .اگر فرض کنيم ژنراتورها داراي ضرايب تنظيم( )Rیکسان هستند و همچنين توربينهاي آنها داراي مشخصه هاي پاسخ يکسان است در اين صورت نمايش شکل زیر براي يک ناحيه کنترل قابل قبول است. 32 ‏Dr. Ali Karimpour Oct 2013 lecture 1 سيستم قدرت در حالت مانا – کنترل سيستم قدرت .مثال :5يک ناحيه کنترلي با فرکانس 60هرتز و مشخصات را در نظر بگيريد مطلوبست پارامترهاي حلقه.AFLC ظرفيت نامي کل ناحيه Pr=2000 MW بار در شرايط عادي PD0=1000 ‏MW ثابت تنظيم براي تمام ژنراتورهاي ناحيه R=2.40 Hz/pu ‏MW ثابت اينرسي H=5 s فرض بر اينست که با افزايش يک درصد در فرکانس ،بار نيز يک درصد افزايش يابد. حل: ‏PD0 10 16.67 ‏D ‏ ‏16.67 MW / Hz  ‏pu MW / Hz 8.3310 3 pu MW / Hz ‏f 0.6 2000 2H 10 1 1 ‏Tp  ‏ ‏ 20 ‏s ‏K ‏ ‏ ‏120 Hz/ puMW ‏p ‏3 ‏3 ‏fD 608.3310 ‏D 8.3310 33 ‏Dr. Ali Karimpour Oct 2013 lecture 1 سيستم قدرت در حالت مانا – کنترل سيستم قدرت 5-2کارکرد استاتيک حلقه ALFCاوليه يکي از هدف هاي اساسي حلقه ثابت نگه داشتن فرکانس با وجود تغييرات بار است .با توجه به شکل رابطه بين تغيير توان ورودي و تغيير فرکانس عبارتست از: ) G (s ‏p ‏f (s)  )PD (s 1 )1 GT (s)GH (s)Gp (s ‏R حال تغيير بار پله اي به اندازه Mدر سيستم منجر به تغيير فرکانس حالت دائم زیر می شود: ‏pu MW / Hz 34 ‏Dr. Ali Karimpour Oct 2013 1 ‏R ‏ D  ‏ Kp ‏ M ‏M ‏f0  ‏M ‏ ‏Hz 1 1 ‏ 1 K p ‏D ‏R ‏R lecture 1 سيستم قدرت در حالت مانا – کنترل سيستم قدرت مثال :6در شبکه 2گيگاواتي مثال 5اگر بار شبکه 20مگاوات افزايش يابد مطلوبست تغيير فرکانس و فرکانس جديد سيستم. :حل 1 ‏  D  8.3310 3  ‏0.425 pu MW / Hz ‏R 2.4 :تغيير فرکانس سيستم عبارتست از 1 20/ 2000 ‏f0  ‏ 0.0235 Hz 0.425 :و فرکانس جديد عبارتست از ‏f  f 0  f0 60  0.0235 59.9765 Hz 35 ‏Dr. Ali Karimpour Oct 2013 lecture 1 سيستم قدرت در حالت مانا – کنترل سيستم قدرت مثال :7مطلوبست تغيير فرکانس و فرکانس جديد سيستم مثال 6با فرض باز بودن حلقه فرمانه سرعت. :حل :تغيير فرکانس سيستم عبارتست از ‏pu MW / Hz ‏3 ‏  D 8.3310 20/ 2000 ‏f0  ‏ 1.2 Hz 0.00833 :و فرکانس جديد عبارتست از ‏f  f 0  f0 60  1.2 58.8 Hz 36 ‏Dr. Ali Karimpour Oct 2013 lecture 1 سيستم قدرت در حالت مانا – کنترل سيستم قدرت 6-2کارکرد ديناميک(پوياي) حلقه AFLCاوليه در بخش قبل ديديم که: ثابت زماني سيستم قدرت در حد 20ثانيه بود و لذا مي توان ثابت زماني توربين و سيستم هيدروليک را اغماض نمود ،و لذا تابع انتقال بين تغيير توان ورودي و تغيير فرکانس عبارتست از: ) Gp (s ‏ RK p ‏ K p / Tp ‏f (s)  ‏PD (s)  ‏PD (s)  )PD (s 1 ‏R ‏ ‏K ‏R  K p  RTp s ‏p )1 Gp (s ‏s ‏R ‏RTp حال اگر فرض کنيم يک تغيير ناگهاني 20مگاوات در بار داريم در اينصورت 0.01 37 ‏Dr. Ali Karimpour Oct 2013 ‏s ‏ 20/ 2000 ‏s ‏PD (s)  lecture 1 سيستم قدرت در حالت مانا – کنترل سيستم قدرت 6-2کارکرد ديناميک(پوياي) حلقه AFLCاوليه ) Gp (s ‏ RK p ‏ K ‏Gp (/sT)p ‏f (s)  ‏PD (s)  ‏PfD((ss)) ‏ ‏P ‏PDD((ss))  1 1 ‏R ‏ ‏K ‏R  K p  RTp s )1 Gp (s )1s Gp (sp ‏R RTp ‏R 20/ 2000 20 0.01 / 2000 0 ‏PD (s)  PD (s)  ‏ ‏ ‏ss ‏s :لذا تغيير فرکانس با توجه به مقادير مثال 5عبارتست از 1 ‏   ‏0.393 2.55 38 ‏Dr. Ali Karimpour Oct 2013 ‏ ‏ 2.55t ‏ ‏f (t)  0.02351 e 1 ‏   ‏0.393 2.55 ثابت زماني کل سيستم 0/393 20 اين کاهش در نتيجه وجود فرمانه سرعت است. ‏ 5t lecture 1 سيستم قدرت در حالت مانا – کنترل سيستم قدرت تعبير فيزيکي نتايج 7-2 در لحظات اوليه ،کل بار اضافه شده (20مگا وات ) از انرژي جنبشي ذخيره شده تامين مي شود. با کاهش سرعت انرژي جنبشي آزاد مي شود .چون سرعت در حال کاهش است ،با توجه به مکانيزمي که در ابتدا شرح داده شد شير بخار باز مي شود. از آنجا که ظهور اين توان آزاد شده به منزله نياز کمتر به توليد توان تلقي مي شود ،در نتيجه مي توان آن را مستقيما يه عنوان سهمي در تامين بار تقاضاي جديد در نظر گرفت .بنابر اين با افت سرعت ،افزايش بار تقاضاي 20مگاواتي متشکل از سه مولفه خواهد بود )1انرژي جنبشي حاصل از ماشين هاي در حال گردش سيستم )2افزايش توليد توربین )3کاهش مصرف 39 ‏Dr. Ali Karimpour Oct 2013 lecture 1 سيستم قدرت در حالت مانا – کنترل سيستم قدرت مثال :8سهم هر يک از مولفه هاي افزايش توان توربين بخاطر باز شدن شير بخار و کاهش توان مصرفي بخاطر کاهش فرکانس را در مثال 6بيابيد. :حل :افزايش توان توربين بخاطر باز شدن شير بخار عبارتست از 0.0235 ‏0.0098pu MW19.6 MW 2.4 :و کاهش بار بخاطر کاهش فرکانس عبارتست از 0.023516.670.4 MW 40 ‏Dr. Ali Karimpour Oct 2013 lecture 1 سيستم قدرت در حالت مانا – کنترل سيستم قدرت 8-2حلقه ALFCثانويه (حذف خطاي حالت دائم) 41 ‏Dr. Ali Karimpour Oct 2013 حلقه هاي ALFCاوليه و ثانويه lecture 1 سيستم قدرت در حالت مانا – کنترل سيستم قدرت پاسخ دینامیکی مثال 7بدون حلقه ثانویه پاسخ دینامیکی مثال 7با حلقه ثانویه 42 ‏Dr. Ali Karimpour Oct 2013 lecture 1 سيستم قدرت در حالت مانا – کنترل سيستم قدرت 3حلقه کنترل خودکار بار -فرکانس ( )ALFCدر حالت چندناحيه کنترلي (همياري ) اگر سيستم مورد بررسي از دو ناحيه کنترلي تشکيل شده باشد آنگاه رابطه برابری انرژی بصورت زير براي هر يک از نواحي قابل بيان است. ‏pu MW ‏pu MW ‏f1   D1f1  P12  2H01 d f1   D1f1  P12 ‏dt ‏Pr,1 dt ‏f ‏f2   D2f2  P12  2H02 d f2   D2f2  P12 ‏dt ‏f 0 2 Wkin,1 d 0 ‏f 0 2 Wkin,2 d ‏Pr,2 dt 0 ‏f ‏PT ,1  PD,1  ‏PT ,2  PD,2  P12توان پريونيت جاري از ناحيه 1به ناحيه 2بوده و از رابطه زير قابل محاسبه است: عبارت = T0ضريب سنکرون سازي 43 ‏Dr. Ali Karimpour Oct 2013 ) sin( 10   20 ) cos( 10   20 ) ( 1   2 ) T0 ( 1   2 ‏V10 V20 ‏X12 ‏V10 V20 ‏X12 0 ‏P12 ‏ ‏P12  lecture 1 سيستم قدرت در حالت مانا – کنترل سيستم قدرت ) cos( 10   20 ) ( 1   2 ) T0 ( 1   2 ‏V10 V20 ‏P12  ‏X12 از طرف ديگر رابطه تغيير فرکانس يک ناحيه با تغيير زاويه ولتاژ آن ناحيه عبارتست از: 1 )s 1(s 2 ‏f1(s)  :پس تغييرات توان بين دو ناحيه عبارتست از 1 d 0 1 d ( 1   1)  )( 1 2 dt 2 dt ‏f1  2T0 ‏P12 T0 ( 1   2 )  ) (f1  f2 ‏s 44 ‏Dr. Ali Karimpour Oct 2013 lecture 1 سيستم قدرت در حالت مانا – کنترل سيستم قدرت حلقه هاي ALFCاوليه و ثانويه براي يک سيستم متشکل از دو ناحيه 45 ‏Dr. Ali Karimpour Oct 2013 lecture 1 تمرینها 1شکل مقابل را در نظر بگيريد.يک ناحيه کنترلی با فرکانس 60هرتز و مشخصات زير را در نظر بگيريد .تابع انتقال توربين و سيستم هيدروليک را واحد فرض کنيد. بار در شرايط عادی 500مگاوات و ظرفيت نامي کل شبکه را 2000 مگاوات در نظر بگيريد .ثابت تنظيم براي تمام ژنراتورها R 2.40 Hz/ pu MW و ثابت اينرسي برای تمام ژنراتورها H 5 sاست.فرض بر اينست که با افزايش يک درصد در فرکانس ،بار نيز يک درصد افزايش يابد. 46 ‏Dr. Ali Karimpour Oct 2013 lecture 1 تمرینها الف) مطلوبست پارامترهاي حلقه . ALFC ب) با فرض Tp 40sو K p 240Hz/ puMWاگر بار شبکه 10مگاوات افزايش يابد مطلوبست فرکانس کاري جديد. ج) تغييرات فرکانس بر حسب زمان را بدست آوريد. 47 ‏Dr. Ali Karimpour Oct 2013