شماره ركورد
34667
پديد آورنده
علي پي سر
عنوان
بهبود قابليت اطمينان با ذخيره ساز ابررسانا در سيستم هاي قدرت
مقطع تحصيلي
كارشناسي ارشد
رشته تحصيلي
مهندسي برق سيستم هاي قدرت
سال تحصيل
1401
تاريخ دفاع
1404/10/17
استاد راهنما
محسن كلانتر
استاد مشاور
/
دانشكده
مهندسي برق
چكيده
شبكههاي توزيع شعاعي به دليل ساختار يكطرفه جريان توان، در برابر وقوع خطا بسيار آسيبپذيرند؛ بهگونهايكه بروز خاموشي در يك نقطه، منجر به قطع كامل برق مشتركان پاييندست همان شاخه ميشود.. علاوه بر اين، حضور منابع تجديدپذير نظير توربينهاي بادي، بهسبب نوسانات شديد توان توليدي، موجب افت ولتاژ، تغييرات نامنظم پروفيل بار و كاهش قابليت اطمينان شبكه توزيع ميشود. در چنين شرايطي، بهكارگيري ذخيرهساز انرژي مغناطيسي ابررسانا، به دليل سرعت پاسخدهي بسيار بالا و توانايي تبادل سريع توان اكتيو، راهكاري كارآمد براي مديريت نوسانات و بهبود پايداري شبكه محسوب ميشود. همچنين افزودن قابليت DSTATCOM در اينورترهاي توربين بادي و ذخيرهساز انرژي مغناطيسي ابررسانا امكان تنظيم توان راكتيو و بهبود كيفيت ولتاژ را فراهم ميكند.
در اين پژوهش، يك مدلسازي جامع مبتني بر مشخصات بار، مدل توربين بادي، رفتار ديناميكي ذخيرهساز ابررسانا، محدوديتهاي توان اكتيو و راكتيو اينورترها و الزامات عملكردي DSTATCOM در يك شبكه 33 باسه ارائه شده است. بر اين اساس، يك تابع هدف چندمعياره بهمنظور بهبود شاخصهاي قابليت اطمينان، ارتقاي امنيت شبكه و كاهش تلفات تعريف گرديده كه شاخصهايي همچون انرژي تأميننشده، فراواني و مدت وقفهها، نرخ عدمتأمين و شاخص امنيت خطوط را همزمان در بر ميگيرد. براي تعيين اندازه و محل بهينه نصب توربينهاي بادي و ذخيرهساز انرژي مغناطيسي ابررسانا، از الگوريتم والروس و نسخه بهبوديافته آن بهرهگيري شده است. نسخه ارتقايافته الگوريتم با افزايش قدرت جستجو، جلوگيري از گرفتارشدن در بهينههاي محلي و تقويت تعادل ميان اكتشاف و استثمار، توانايي دستيابي به پاسخهاي دقيقتر را فراهم كرده است.
نتايج بهدستآمده نشان ميدهد كه نصب همزمان توربينهاي بادي و ذخيرهساز ابررسانا در مكان و اندازه بهينه، موجب كاهش تلفات، بهبود پروفيل ولتاژ، كاهش بار خطوط و ارتقاي قابلتوجه شاخصهاي قابليت اطمينان و امنيت شبكه ميشود. در نهايت، چارچوب پيشنهادي بهعنوان رويكردي كارآمد براي برنامهريزي و بهرهبرداري شبكههاي توزيع مجهز به منابع تجديدپذير و ذخيرهسازهاي پرسرعت مطرح ميگردد.
تاريخ ورود اطلاعات
1405/01/26
عنوان به انگليسي
Improving reliability with superconducting storage in power systems
تاريخ بهره برداري
1/7/2027 12:00:00 AM
دانشجوي وارد كننده اطلاعات
علي پي سر
چكيده به لاتين
Radial distribution networks, due to their unidirectional power flow structure, are highly vulnerable to faults; a single interruption at any point can lead to a complete outage for all downstream consumers. This issue becomes more critical in the standard 33-bus distribution system used as the analytical basis of this study. The integration of renewable energy sources such as wind turbines further intensifies these challenges, as their inherently fluctuating power output results in voltage instability, irregular load profiles, and degradation of network reliability. Under these conditions, the use of Superconducting Magnetic Energy Storage (SMES), with its extremely fast response time and capability for instantaneous active-power exchange, emerges as an effective solution for mitigating power fluctuations and enhancing the dynamic stability of the network. Additionally, employing the DSTATCOM functionality within the interfacing inverters of both wind turbines and SMES enables reactive-power support and significant improvement in voltage quality.In this research, a comprehensive modeling framework incorporating load characteristics, wind turbine behavior, SMES dynamic performance, inverter active/reactive power limits, and DSTATCOM operational principles is developed. Based on this framework, a multi-objective optimization function is formulated to improve system reliability, enhance security, and reduce power losses. The objective function simultaneously considers indices such as energy not supplied, interruption frequency and duration, unavailability rate, and line security factors, while respecting the operational constraints of the radial distribution network.
To determine the optimal size and placement of wind turbines and SMES units, the Walrus Optimization Algorithm and its enhanced version are employed. The improved algorithm strengthens search capabilities, prevents entrapment in local optima, and maintains an effective balance between exploration and exploitation, leading to more accurate and reliable solutions.
The obtained results demonstrate that the coordinated deployment of optimally sized and located wind turbines and SMES units, combined with the DSTATCOM functionality, significantly improves network performance. Enhancements are observed in voltage profiles, power-flow stability, line loading conditions, and all major reliability and security indices. Overall, the proposed framework offers a robust and efficient approach for planning and operating distribution networks with integrated renewable energy sources and high-speed energy storage systems.
كليدواژه هاي فارسي
ذخيره ساز , ذخيره ساز ابررسانا , قابليت اطمينان
كليدواژه هاي لاتين
Ess , SMES , Reliability
Author
Ali Paisar
SuperVisor
Dr. Mohsen Kalantar