شماره ركورد
34892
پديد آورنده
مهدي احمدي
عنوان
بهبود عملكرد گذراي شبكه چندترمينال فشارقوي جريان مستقيم مبتني بر مبدل منبع ولتاژ در حضور محدودكنندههاي جريان خطا
مقطع تحصيلي
كارشناسي ارشد
رشته تحصيلي
مهندسي برق - سيستمهاي قدرت
سال تحصيل
1402
تاريخ دفاع
1405/02/16
استاد راهنما
دكتر حسين حيدري
استاد مشاور
ندارم
دانشكده
مهندسي برق
چكيده
با گسترش شبكههاي جريان مستقيم ولتاژ بالا مبتني بر مبدل منبع ولتاژ (VSC-HVDC)، بهويژه در ساختارهاي چندترميناله، اين سيستمها بهعنوان راهكاري كارآمد براي انتقال توان در فواصل طولاني و ادغام منابع انرژي تجديدپذير مورد توجه گسترده قرار گرفتهاند. با اين حال، ماهيت كمامپدانس خطوط DC و تعامل آنها با شبكههاي AC موجب افزايش سريع جريانهاي خطا و بروز تنشهاي شديد گذرا در تجهيزات قدرت ميشود. از سوي ديگر، استفاده از كليدهاي DC با ظرفيت قطع بالا همچنان با چالشهاي فني و اقتصادي همراه است. در اين راستا، بهكارگيري محدودكنندههاي جريان خطاي ابررساناي مقاومتي (RSFCL) ميتواند بهعنوان راهكاري مؤثر براي بهبود رفتار گذراي سيستم و كاهش الزامات حفاظتي مطرح شود.
در اين پژوهش، ابتدا يك مدل دقيق مغناطيسي-حرارتي از RSFCL توسعه داده شده و در محيط MATLAB به صورت كد پيادهسازي گرديده است. سپس، يك شبكه VSC-HVDC سهترميناله در محيط MATLAB/Simulink طراحي و شبيهسازي شده و عملكرد گذراي آن در شرايط حالت پايدار و تحت وقوع خطاهاي تكفاز و سهفاز به زمين در سمت AC، در حضور و عدم حضور RSFCL مورد بررسي و تحليل قرار گرفته است. نتايج شبيهسازي نشان ميدهد كه RSFCL با ايجاد مقاومت ديناميكي ناشي از پديده فرونشاني يا كوئنچ (Quench)، قادر است نرخ افزايش جريان خطا، مقدار پيك جريان و تنشهاي ولتاژي اعمالشده بر مبدلها را بهطور مؤثري كاهش دهد.
در گام بعد، بهمنظور دستيابي به بيشترين اثربخشي حفاظتي، مسئله جايابي بهينه RSFCL در شبكه مورد مطالعه با استفاده از الگوريتم بهينهسازي ازدحام ذرات چندهدفه (MOPSO) مورد بررسي قرار گرفته است. توابع هدف شامل كمينهسازي پيك جريان خطا، كاهش انرژي تلفشده در RSFCL و بهبود پايداري ولتاژ سيستم DC تعريف شدهاند. نتايج بهينهسازي نشان ميدهد كه انتخاب مكان مناسب براي نصب RSFCL تأثير قابلتوجهي بر عملكرد كلي شبكه داشته و موجب بهبود چشمگير رفتار گذراي سيستم نسبت به حالت بدون بهينهسازي ميشود.
تاريخ ورود اطلاعات
1405/03/12
عنوان به انگليسي
Improving the Transient Performance of Multiterminal VSC-HVDC Grid in the Presence of Fault Current Limiters
تاريخ بهره برداري
6/2/2026 12:00:00 AM
دانشجوي وارد كننده اطلاعات
مهدي احمدي
چكيده به لاتين
With the expansion of voltage source converter based high-voltage direct current (VSC-HVDC) networks, particularly in multiterminal configurations, these systems have attracted considerable attention as an efficient solution for long-distance power transmission and the integration of renewable energy resources. However, the low-impedance nature of DC lines and their interaction with AC networks lead to a rapid increase in fault currents and severe transient stresses on power equipment. Moreover, the deployment of DC circuit breakers with high interrupting capability is still associated with significant technical and economic challenges. In this regard, resistive superconducting fault current limiters (RSFCLs) can be considered an effective solution for improving the transient behavior of the system and reducing protection requirements.
In this study, a accurate magneto-thermal model of an RSFCL is first developed and implemented as MATLAB code. Subsequently, a three-terminal VSC-HVDC network is designed and simulated in MATLAB/Simulink, and its transient performance is investigated under steady-state operation as well as during single-line-to-ground and three-phase-to-ground faults on the AC side, both with and without the RSFCL. Simulation results show that, by introducing a dynamic resistance due to the quench phenomenon, the RSFCL can effectively reduce the fault current rate of rise, the peak fault current, and the voltage stresses imposed on the converters.
In the next step, to achieve maximum protective effectiveness, the optimal placement of the RSFCL in the studied network is investigated using a multi-objective particle swarm optimization (MOPSO) algorithm. The objective functions are defined to minimize the peak fault current, reduce the energy dissipated in the RSFCL, and enhance the DC-link voltage stability. The optimization results indicate that selecting an appropriate installation location for the RSFCL has a significant impact on the overall network performance and leads to a substantial improvement in the transient response compared to the non-optimized case.
كليدواژه هاي فارسي
محدودكننده جريان خطاي ابررساناي مقاومتي , عملكرد گذراي شبكه VSC-HVDC , جايابي بهينه , الگوريتم بهينهسازي ازدحام ذرات چندهدفه (MOPSO)
كليدواژه هاي لاتين
Resistive Superconducting Fault Current Limiter (RSFCL) , VSC-HVDC Transient Performance , Optimal Placement , Multi-Objective Particle Swarm Optimization (MOPSO)
Author
Mahdi Ahmadi
SuperVisor
Dr. Hossein Heydari