الف – پرداخت وجه بحساب وب سایت ایران ترجمه(شماره حساب)ب- اطلاع جزئیات به ایمیل irantarjomeh@gmail.comشامل: مبلغ پرداختی – شماره فیش / ارجاع و تاریخ پرداخت – مقاله مورد نظر --مقالات آماده سفارش داده شده پس از تایید به ایمیل شما ارسال خواهند شد.
قیمت
قیمت این مقاله: 58000 تومان
(ایران ترجمه - Irantarjomeh)
توضیح
بخش زیادی از این مقاله بصورت رایگان ذیلا قابل مطالعه می باشد.
شماره
۲۹
کد مقاله
ELC29
مترجم
گروه مترجمین ایران ترجمه – irantarjomeh
نام فارسی
حالتهای گذرا در سیستمهای قدرت – فصل ۸ – شبیه سازی عددی حالت گذاری الکتریکی
نام انگلیسی
Transients in Power Systems – Numerical Simulation of Electrical Transients
تعداد صفحه به فارسی
۵۲
تعداد صفحه به انگلیسی
۲۳
کلمات کلیدی به فارسی
سیستمهای قدرت
کلمات کلیدی به انگلیسی
Power Systems
مرجع به فارسی
دانشگاه تکنولوژی دلفت ، هلند
مرجع به انگلیسی
Delft University of Technology, Netherlands
کشور
هلند
حالتهای گذرا در سیستمهای قدرت ۸ شبیه سازی عددی حالت گذاری الکتریکی
فصل ۸
شبیه سازی عددی حالات گذرای الکتریکی
عملکردهای سوئیچینگ، اتصالات کوتاه، ضربات ناشی از صاعقه ، و اختلالات در طی عملیات معمولی اغلب سبب بروز اورولتاژهای موقت یا زود گذر شده و همچنین نوسانات جریان فرکانس بالا را بوجود می‌آورد. سیستم قدرت می‌بایست توانایی مقاومت در برابر این اورولتاژها، بدون صدمه دیدن بخشهای سیستم، را داشته باشد. شبیه سازی ولتاژهای گذرا و جریانها برای تحصیل هماهنگی در زمینه عایق، عملکرد درست و متناسب محافظت سیستم از اهیمت خاصی برخوردارمی‌باشد. پدیده گذرا نه تنها ممکن است در چارچوب زمانی میکروثانیه بروز نماید یا (در مورد نرخ اولیه افزایش ولتاژهای ریکاوری گذرا و خطهای اتصال کوتاه) میلی ثانیه عمل نماید ( به هنگامی‌که به ولتاژهای ریکاوری گذرا بواسطه عملکردهای سوئیچینگ نگاه می‌شود) بلکه ثانیه ها نیز در این موضوع دخیل می‌باشند ، بطور مثال در مورد فرو رزونانس. حالات گذار معمولا شامل امواج سیر کننده بر روی خطوط انتقال ولتاژ بالا و کابلهای زیر زمینی، نوسانات در عناصر شبکه متمرکز، ژنراتورها، ترانسفورماتورها و موارد دیگر می‌باشد. انجام محاسبات گذرای تحلیلی بوسیله دست مشکل آفرین بوده و یا حتی غیر ممکن می‌باشد، بر این اساس، از همان روزهای اول مدلهای مقیاس آنالوگ مورد استفاده قرار گرفت، که اصطلاحا به نام آنالیز کننده شکبه گذرا یا TNA خوانده می‌شود. TNA شامل بلوکهای تشکیل دهنده آنالوگ می‌باشد و همچنین خطوط انتقال ساخته شده از بخشهای- pi متمرکز می‌باشد. اولین TNA بزرگ در سال ۱۹۳۰ ساخته شد و حتی امروزه نیز از TNA برای مطالعات سیستمی‌بزرگ استفاده می‌شود. مهیا بودن توان کامپیوتری ارزان قیمت، در ابتدا کامپیوترهای مین‌فریم، و پس از آن شبکه های کامپیوتری و در حال حاضر رایانه های شخصی تاثیر بزرگی را بر روی توسعه تکنیک های شبیه سازی عددی گذاشته است.
در برخی از مواقع هنوز نیز استفاده از TNA راهگشا و راحت می‌باشد، اما در اغلب موارد، برنامه های کامپیوتری نظیر برنامه گذرای الکترومغناطیسی که بخوبی شناخته شده و دارای گستردگی زیادی می‌باشد (EMTP) استفاده می‌شوند. این برنامه های کامپیوتری معمولا دارای دقت بیشتر و قیمت ارزانی تری در مقایسه با TNA می‌باشند اما همیشه استفاده از آنها آسان نمی‌باشد. برنامه های کامپیوتری که در ابتدا توسعه یافت براساس تکنیکهای محاسباتی انتشار، انکسار و بازتاب امواج سیار بر روی خطوط انتقال بدون اتلاف بود. برای هر گره، ضریبهای انکسار و بازتاب از طریق مقادیر امپدانسهای ماهیتی بخشهای خط انتقال متصل شده محاسبه می‌شده است. نگهداری اطلاعات مربوط به امواج بازتابی و انکساری انجام شده و بوسیله یک دیاگرام شبکه مشخص شده است (فصل ۳، امواج سیار)، و بر این اساس این اطلاعات برای اولین بار بوسیله بولی (Bewley) در سال ۱۹۳۳ انتشار یافت. از جمله توسعه مفید بعدی کاربرد روش برگرون (Bergeron) بر اساس روش O. Schnyder در سال ۱۹۲۹ در سوئیس بود و همچنین L. Bergeron در سال ۱۹۳۱ در فرانسه بود که موارد توسعه ای را برای حل فشار مشکلات موج بر روی سیستم های لوله‌گذرای ی هیدرولیک طراحی نموده بودند. روش برگرون که برای شبکه های الکتریکی بکار گرفته شد، همراه با خطوط انتقال کوتاه، معرف عناصر شکبه متمرکز همانند یک یا یک می‌باشد. یک اندوکسیون بعنوان یک خط بدون اتلاف با یک امپدانس ماهیتی و زمان سیر در نظر گرفته شد. به همین ترتیب، مقاومت خازنی موازی نیز بعنوان خط انتقال با امپدانس ماهیتی و زمان سیر در نظر گرفته شد. با این وجود، یک مقاومت سری، می‌تواند مشکلاتی را بوجود آورد.
تقریبا کلیه برنامه‌های محاسبه حالات گذرای الکتریکی می‌توانستند نسبت به حل معادلات شبکه در محدوده زمانی خود اقدام نمایند، اما برخی از برنامه ها در محدوده فرکانس عمل می‌نمودند، مثل برنامه گذرای محدوده فرکانس (FTP) و یا استفاده از محدوده لاپلاس به منظور حل معادلات شبکه. یکی از مزیتهای اصلی محدوده فرکانس آن است که تاثیرات وابسته به فرکانس بر روی خطوط ولتاژ بالا و کابلهای زیر زمینی بصورت اتوماتیک القاء می‌گردند. مزیت استفاده از انتقال لاپلاس آن است که انتقال معکوس در محدوده زمان منجر به یک بیان تحلیلی مرتبط نزدیک می‌گردد. به هنگامی‌که یک پارامتر زمانی خاص در این معادله جایگزین شود، جریانها و ولتاژها را می‌توان بصورت مستقیم برای پارامترهای مدار مختلف محاسبه نمود. برای یک برنامه با یک راه حل بصورت مستقیم در محدوده زمانی، این محاسبه می‌بایست به هنگامی‌که پارامتر مدار تغییر می‌نماید تکرار گردد. با این وجود، انتقال لاپلاس، دارای مشکلات خاص خود بود. این روش نمی‌توانست با عناصر غیر خطی، نظیر برقگیرها و مدلهای قوس الکتریکی، کار نماید.
در این فصل، چهار محدوده زمانی متفاوت برنامه های کامپیوتری تشریح می‌گردند.
برنامه گذرای الکترومغناطیسی، براساس آنالیز گره (نودال) از تئوری شبکه
برنامه MNA ، براساس آنالیز گره تغییر یافته از تئوری شبکه
برنامه ، براساس راه حل دیفرانسیال و معادلات جبر و
برنامه MATLAB Power System Blockset
نگارش نمایشی برنامه را می‌توان از طریق سایت زیر دانلود نمود:
حالتهای گذرا در سیستمهای قدرت ۸ شبیه سازی عددی حالت گذاری الکتریکی
۱-۸ برنامه گذرای الکترومغناطیسی
برنامه گذرای الکترو مغناطیس (EMTP) یکی از ساخته‌های اچ. دبلیو. دومل می‌باشد، که وی کار خود را بر روی این برنامه در انستیتو تکنولوژی مونیخ در اوایل دهه ۱۹۶۰ آغاز نمود. در ادامه وی کار خود را در در ایالات متحده ادامه داد. EMTP جهت محاسبه حالات گذرای سیستم قدرت به هنگامی‌که دومل و اسکات میر، رقبای وی در آن روزگار، نسبت به ساخت کد منبع محدوده عمومی‌اقدام نمودند، معروفیت یافت. این برنامه هم بعنوان قدرت و هم ضعف EMTP مدنظر می‌باشد. بسیاری از اشخاص وقت زیادی را بر روی توسعه این برنامه گذاشتند، اما عملکرد آنها همیشه آن گونه که مدنظر بود توام با موفقیت نبود. این امر منجر بدان شد که تعداد زیادی از کدهای کامپیوتری برای مولفه های سیستم قدرت نوشته شود، اما این برنامه ها معمولا بدون مستندات قدرتمند بوجود می‌آمدند. این مشکل در نسخه تجاری این برنامه که آن را به نام می‌خوانند، رفع گردید. موسسه تحقیقاتی قدرت الکتریسیته () نسبت به تغییر کد، تست و گسترش اغلب قسمت های برنامه در یک تلاش متمرکز اقدام نموده و بر این اساس توانست نسبت به ارتقای اطمینان پذیری و عملکرد برنامه گذرا اقدام نماید. مدلهای مدارشکن بعنوان یکی از نمونه ها عملکرد تعمیم یافته اضافه شده به این برنامه در سال ۱۹۸۷ مطرح گردیده و در سال ۱۹۹۷ به توسعه مدنظر دست یافتند، اما این برنامه ها بصورت کلی در محدوده نگارش عمومی‌حضور نیافتند، مثل برنامه گذرای متناوب () . درحال حاضر، و دیگر برنامه ها که براساس یک هسته شکل گرفته اند (نظیرحالت گذرای الکترومغناطیس برای () و طراحی به کمک کامپیوتر سیستم قدرت () براساس اصول کلی فوق الذکر بوده و استفاده گسترده ای از آنها شده و بعنوان برنامه پذیرفته شده برای محاسبه حالات گذرای الکتریکی در سیستم های قدرت از آن استفاده می‌شود.
…
حالتهای گذرا در سیستمهای قدرت ۸ شبیه سازی عددی حالت گذاری الکتریکی
۲-۸ برنامه MNA
در دهه ۱۹۷۰، هو و همکاران ، آنالیز گره تغییر یافته (MNA) را معرفی نمودند که در حقیقت بعنوان روشی مطرح بود تا نسبت به رفع عیب روش آنالیز گره، در زمینه عملکردی ناکافی آن در خصوص منابع ولتاژ، اقدام شود. در دهه ۱۹۸۰، یک برنامه گذرا به نام MNA در لابراتوار قدرت KEMA بوسیله ون‌در‌اسلوئیز بر اساس این مدل توسعه یافت. روش MNA از معادلات حالت پیروی می‌نمود، ولتاژها در امتداد مقاومتهای خازنی و جریان در امتداد مقاومتهای القایی، چرا که هر دو بصورت متوالی می‌باشند، آنهم به هنگامی‌که توپولوژی شبکه تغییر می‌نماید، بطور مثال، انجام یک عملکرد سوئیچینگ.
یکسری از معادلات برای حل مدار ساده، همانگونه که در شکل ۲-۸ نشان داده شده است، بوسیله روش MNA فرمولاسیون گردیده که در مضمون ذیل تشریح شده است.
…
۳-۸ برنامه XTrans
در لابراتور سیستمهای قدرت دانشگاه تکنولوژی دلفت، بیجل و وندراسلونیز نسبت به توسعه برنامه XTrans اقدام نمودند. نگارش نمایشی این برنامه را می‌توان از طریق سایت زیر دانلود نمود.
…
حالتهای گذرا در سیستمهای قدرت ۸ شبیه سازی عددی حالت گذاری الکتریکی
۴-۸ مجموعه سیستم قدرت MATLAB
پس از معرفی مجموعه سیستم قدرت (PSB)، برای مدل سازی و شبیه سازی سیستمهای قدرت الکتریکی در محیط MATLAB Simulink ، برنامه ریاضی چند کاربردی MATLAB به عنوان یک کمک مناسب برای شبیه سازی حالات گذرای سیستم قدرت به کار گرفته شد. مجموعه‌های بلوک سیستم قدرت در موسسه TEQSIM و توسعه یافت. Simulink بعنوان یک مجموعه نرم افزاری برای مدل سازی، شبیه سازی و آنالیز سیستم های دینامیک می‌باشد.این نرم افزار دارای یک رابط گرافیکی کاربر برای ساختن مدل ها به عنوان دیاگرامهای بلوکی می‌باشد. کتابخانه بلوک حاوی بلوک می‌باشد که معرف مولفه های عمومی‌بوده و همچنین حاوی دیوایس‌هایی می‌باشند که در شبکه‌های قدرت الکتریکی یافت می‌شوند. بلوکهای اندازه گیری و منابع کنترلی در کتابخانه بلوک عملکردی همانند برقراری ارتباط یا لینک بین سیگنالهای الکتریکی را دارند (ولتاژها در امتداد عناصر و جریانها که در امتداد خطوط سیر می‌کنند) و بلوک های ( توابع انتقال) و بالعکس.
بر پایه اتصالات مرتبط با بلوک ها جهت ساخت یک سیستم می‌باشد. هر بلوک داری سه عنصر عمومی‌است: بردار ورودیهای ، بردار خروجیهای و بردار متغیرهای حالت (۸-۸).
قبل از محاسبه، سیستم راه اندازی می‌گردد. بلوک ها سورت گشته تا آنکه بتوان براحتی آنها را آپدیت نمود. پس از آن بوسیله جامعیت عددی با استفاده از یکی از موارد کاربردی ( معادله دیفرانسیل معمولی ) حل کننده مسائل، نسبت به شبیه سازی سیستم اقدام می‌شود. این محاسبه شامل مراحل ذیل می‌باشد :
خروجی بلوک : با توجه به مرتبه صحیح محاسبه می‌گردد.
این بلوک نسبت به محاسبه موارد منشعب گشته حالتهای خود بر اساس زمان جریان، ورودی ها و حالات مربوطه اقدام می‌نماید و
بردار منتج گشته بوسیله حل کننده به کار گرفته شده تا بدین وسیله نسبت به محاسبه یک بردار حالت جدید برای مرحله زمانی بعد اقدام شود. این مراحل ادامه می‌یابد تا آنکه زمان شبیه سازی نهایی حاصل شود.
کتابخانه بلوک حاوی بلوکهای می‌باشند که معرف مؤلفه‌های عمومی‌و ادواتی است که در شبکه های قدرت الکتریکی یافت می‌شوند. از اینرو، سیستم ها را می‌توان همراه با و بلوکهای بوجود آورد. با این وجود، بلوکهای اندازه گیری و منابع کنترلی در کتابخانه بلوک عملکردی همانند یک لینک بین سیگنال های الکتریکی ( ولتاژها در امتداد عناصر و جریان ها با سیر در امتداد خطوط) و بلوک های (توابع انتقال) و موارد معکوس به ترتیب را خواهد داشت. قبل از محاسبه، این سیستم راه اندازی گردیده، مدل حالت فضایی برای مدار الکتریکی محاسبه شده و سیستم هم ارز ساخته می‌شود. این محاسبه خود به صورت قیاسی در مقایسه با روال محاسباتی ذکر شده قبلی انجام می‌گردد.
مدار نمونه، که قبلا در این فصل استفاده شد، در نشان داده شده در شکل ۹-۸ ساخته می‌شود.
توجه به پیکانها در دیاگرامها بعنوان یک مطلب مهم مد نظر می‌باشد چرا که این موارد معرف حالت تصادفی نبوده، همانند موردی که در رابطه با دیاگرامهای بلوک صحت دارد. مدل فضای حالتی این مدار نمونه را می‌توان به شرح ذیل توضیح داد :
…
حالتهای گذرا در سیستمهای قدرت ۸ شبیه سازی عددی حالت گذاری الکتریکی
لطفا به جای کپی مقالات با خرید آنها به قیمتی بسیار متناسب مشخص شده ما را در ارانه هر چه بیشتر مقالات و مضامین ترجمه شده علمی و بهبود محتویات سایت ایران ترجمه یاری دهید.
