مدلسازي و شبيه سازي اثر اتصالات ترانسفورماتور بر چگونگي انتشار تغييرات ولتاژ در شبکه با در نظر گرفتن اثر اشباع

فهرست مطالب

1-1 مقدمه 2
1-2 مدلهای ترانسفورماتور 3
1-2-1 معرفی مدل ماتریسي Matrix Representation (BCTRAN Model) 4
1-2-2 مدل ترانسفورماتور قابل اشباع Saturable Transformer Component (STC Model) 6
1-2-3 مدلهای بر مبنای توپولوژی Topology-Based Models 7
2- مدلسازی ترانسفورماتور 13
2-1 مقدمه 13
2-2 ترانسفورماتور ايده آل 14
2-3 معادلات شار نشتی 16
2-4 معادلات ولتاژ 18
2-5 ارائه مدار معادل 20
2-6 مدلسازی ترانسفورماتور دو سيم پيچه 22
2-7 شرايط پايانه ها (ترمينالها) 25
2-8 وارد کردن اشباع هسته به شبيه سازی 28
2-8-1 روشهاي وارد کردن اثرات اشباع هسته 29
2-8-2 شبيه سازي رابطه بين و 33
2-9 منحنی اشباع با مقادير لحظهای 36
2-9-1 استخراج منحنی مغناطيس کنندگی مدار باز با مقادير لحظهای 36
2-9-2 بدست آوردن ضرايب معادله انتگرالي 39
2-10 خطاي استفاده از منحني مدار باز با مقادير RMS 41
2-11 شبيه سازي ترانسفورماتور پنج ستوني در حوزه زمان 43
2-11-1 حل عددي معادلات ديفرانسيل 47
2-12 روشهاي آزموده شده براي حل همزمان معادلات ديفرانسيل 53
3- انواع خطاهاي نامتقارن و اثر اتصالات ترانسفورماتور روي آن 57
3-1 مقدمه 57
3-2 دامنه افت ولتاژ 57
3-3 مدت افت ولتاژ 57
3-4 اتصالات سيم پيچی ترانس 58
3-5 انتقال افت ولتاژها از طريق ترانسفورماتور 59
3-5-1 خطاي تكفاز، بار با اتصال ستاره، بدون ترانسفورماتور 59
3-5-2 خطاي تكفاز، بار با اتصال مثلث، بدون ترانسفورماتور 59
3-5-3 خطاي تكفاز، بار با اتصال ستاره، ترانسفورماتور نوع دوم 60
3-5-4 خطاي تكفاز، بار با اتصال مثلث، ترانسفورماتور نوع دوم 60
3-5-5 خطاي تكفاز، بار با اتصال ستاره، ترانسفورماتور نوع سوم 60
3-5-6 خطاي تكفاز، بار با اتصال مثلث، ترانسفورماتور نوع سوم 60
3-5-7 خطاي دو فاز به هم، بار با اتصال ستاره، بدون ترانسفورماتور 61
3-5-8 خطاي دو فاز به هم، بار با اتصال مثلث، بدون ترانسفورماتور 61
3-5-9 خطاي دو فاز به هم، بار با اتصال ستاره، ترانسفورماتور نوع دوم 61
3-5-10 خطاي دو فاز به هم، بار با اتصال مثلث، ترانسفورماتور نوع دوم 61
3-5-11 خطاي دو فاز به هم، بار با اتصال ستاره، ترانسفورماتور نوع سوم 62
3-5-12 خطاي دو فاز به هم، بار با اتصال مثلث، ترانسفورماتور نوع سوم 62
3-5-13 خطاهاي دو فاز به زمين 62
3-6 جمعبندي انواع خطاها 64
3-7 خطاي TYPE A ، ترانسفورماتور DD 65
3-8 خطاي TYPE B ، ترانسفورماتور DD 67
3-9 خطاي TYPE C ، ترانسفورماتور DD 69
3-10 خطاهاي TYPE D و TYPE F و TYPE G ، ترانسفورماتور DD 72
3-11 خطاي TYPE E ، ترانسفورماتور DD 72
3-12 خطاهاي نامتقارن ، ترانسفورماتور YY 73
3-13 خطاهاي نامتقارن ، ترانسفورماتور YGYG 73
3-14 خطاي TYPE A ، ترانسفورماتور DY 73
3-15 خطاي TYPE B ، ترانسفورماتور DY 74
3-16 خطاي TYPE C ، ترانسفورماتور DY 76
3-17 خطاي TYPE D ، ترانسفورماتور DY 77
3-18 خطاي TYPE E ، ترانسفورماتور DY 78
3-19 خطاي TYPE F ، ترانسفورماتور DY 79
3-20 خطاي TYPE G ، ترانسفورماتور DY 80
3-21 شكل موجهاي ولتاژ – جريان ترانسفورماتور پنج ستوني براي خطاي TYPE A شبيه سازي با PSCAD 81
شبيه سازي با برنامه نوشته شده 83
3-22 شكل موجهاي ولتاژ – جريان ترانسفورماتور پنج ستوني براي خطاي TYPE B شبيه سازي با PSCAD 85
شبيه سازي با برنامه نوشته شده 87
3-23 شكل موجهاي ولتاژ – جريان ترانسفورماتور پنج ستوني براي خطاي TYPE C شبيه سازي با PSCAD 89
شبيه سازي با برنامه نوشته شده 91
3-24 شكل موجهاي ولتاژ – جريان ترانسفورماتور پنج ستوني براي خطاي TYPE D شبيه سازي با PSCAD 93
شبيه سازي با برنامه نوشته شده 95
3-25 شكل موجهاي ولتاژ – جريان ترانسفورماتور پنج ستوني براي خطاي TYPE E شبيه سازي با PSCAD 97
شبيه سازي با برنامه نوشته شده 99
3-26 شكل موجهاي ولتاژ – جريان ترانسفورماتور پنج ستوني براي خطاي TYPE F شبيه سازي با PSCAD 101
شبيه سازي با برنامه نوشته شده 103
3-27 شكل موجهاي ولتاژ – جريان ترانسفورماتور پنج ستوني براي خطاي TYPE G شبيه سازي با PSCAD 105
شبيه سازي با برنامه نوشته شده 107
3-28 شكل موجهاي ولتاژ – جريان چند باس شبكه 14 باس IEEE براي خطاي TYPE D در باس 5 109
3-29 شكل موجهاي ولتاژ – جريان چند باس شبكه 14 باس IEEE براي خطاي TYPE G در باس 5 112
3-30 شكل موجهاي ولتاژ – جريان چند باس شبكه 14 باس IEEE براي خطاي TYPE A در باس 5 115
4- نتيجه گيري و پيشنهادات 121
مراجع 123

فهرست شكلها

شكل (1-1) مدل ماتريسي ترانسفورماتور با اضافه كردن اثر هسته صفحه 5
شكل (1-2) ) مدار ستاره¬ي مدل ترانسفورماتور قابل اشباع صفحه 6
شكل (1-3) ترانسفورماتور زرهی تک فاز صفحه 9
شكل (1-4) مدار الکتريکی معادل شكل (1-3) صفحه 9
شكل (2-1) ترانسفورماتور صفحه 14
شكل (2-2) ترانسفورماتور ايده ال صفحه 14
شكل (2-3) ترانسفورماتور ايده ال بل بار صفحه 15
شكل (2-4) ترانسفورماتور با مولفه های شار پيوندی و نشتي صفحه 16
شكل (2-5) مدرا معادل ترانسفورماتور صفحه 20
شكل (2-6) دياگرام شبيه سازی يک ترانسفورماتور دو سيم پيچه صفحه 24
شكل (2-7) ترکيب RL موازی صفحه 26
شکل (2-8) ترکيب RC موازی صفحه 27
شكل (2-9) منحنی مغناطيس کنندگی مدار باز ترانسفورماتور صفحه 30
شكل (2-10) رابطه بين و
صفحه 30
شكل (2-11) دياگرام شبيه سازی يک ترانسفورماتور دو سيم پيچه با اثر اشباع صفحه 32
شكل (2-12) رابطه بين و
صفحه 32
شكل (2-13) رابطه بين و
صفحه 32
شكل (2-14) منحنی مدار باز با مقادير rms صفحه 36
شكل (2-15) شار پيوندی متناظر شكل (2-14) سينوسی صفحه 36
شکل (2-16) جريان لحظه ای متناظر با تحريک ولتاژ سينوسی صفحه 36
شكل (2-17) منحني مدار باز با مقادير لحظه¬اي صفحه 40
شكل (2-18) منحني مدار باز با مقادير rms صفحه 40
شكل (2-19) ميزان خطاي استفاده از منحني rms صفحه 41
شكل (2-20) ميزان خطاي استفاده از منحني لحظه¬اي صفحه 41
شكل (2-21) مدار معادل مغناطيسي ترانسفورماتور سه فاز سه ستونه صفحه 42
شكل (2-22) مدار معادل الكتريكي ترانسفورماتور سه فاز سه ستونه صفحه 43
شكل (2-23) مدار معادل مغناطيسي ترانسفورماتور سه فاز پنج ستونه صفحه 44
شكل (2-24) ترانسفورماتور پنج ستونه صفحه 45
شكل (2-25) انتگرالگيري در يك استپ زماني به روش اولر صفحه 47
شكل (2-26) انتگرالگيري در يك استپ زماني به روش trapezoidal صفحه 49
شكل (3-1) دياگرام فازوري خطاها صفحه 62
شكل (3-2) شكل موج ولتاژ Vab صفحه 63
شكل (3-3) شكل موج ولتاژ Vbc صفحه 63
شكل (3-4) شكل موج ولتاژ Vca صفحه 63
شكل (3-5) شكل موج ولتاژ Vab صفحه 63
شكل (3-6) شكل موج جريان iA صفحه 64
شكل (3-7) شكل موج جريان iB صفحه 64
شكل (3-8) شكل موج جريان iA صفحه 64
شكل (3-9) شكل موج جريان iA صفحه 64
شكل (3-10) شكل موجهاي ولتاژ Va , Vb , Vc صفحه 65
شكل (3-11) شكل موجهاي ولتاژ Va , Vb , Vc صفحه 68
شكل (3-12) شكل موجهاي جريان ia , ib , ic صفحه 68
شكل (3-13) شكل موجهاي ولتاژ Va , Vb , Vc صفحه 69
شكل (3-14) شكل موجهاي ولتاژ Va , Vb , Vc صفحه 69
شكل (3-15) شكل موجهاي جريان , iB iA صفحه 69
شكل (3-16) شكل موج جريان iA صفحه 70
شكل (3-16) شكل موج جريان iB صفحه 70
شكل (3-17) شكل موج جريان iC صفحه 70
شكل (3-18) شكل موجهاي ولتاژ Va , Vb , Vc صفحه 71
شكل (3-19) شكل موجهاي جريان ia , ib , ic صفحه 71
شكل (3-20) شكل موجهاي ولتاژ Va , Vb , Vc صفحه 73
شكل (3-21) شكل موجهاي جريان ia , ib , ic صفحه 73
شكل (3-22) شكل موجهاي جريان ia , ib , ic صفحه 74
شكل (3-23) شكل موج ولتاژ Va صفحه 74
شكل (3-24) شكل موج ولتاژ Vb صفحه 74
شكل (3-25) شكل موج ولتاژ Vc صفحه 74
شكل (3-26) شكل موج جريانiA صفحه 74
شكل (3-27) شكل موج جريان iB صفحه 74
شكل (3-28) شكل موج جريان iC صفحه 74
شكل (3-29) شكل موج جريانiA صفحه 75
شكل (3-30) شكل موج جريان iB صفحه 75
شكل (3-31) موج جريان iC صفحه 75
شكل (3-32) شكل موج جريانiA صفحه 75
شكل (3-33) شكل موج جريان iB صفحه 75
شكل (3-34) شكل موج جريان iC صفحه 75
شكل (3-35) شكل موج ولتاژ Va صفحه 76
شكل (3-36) شكل موج ولتاژ Vb صفحه 76
شكل (3-37) شكل موج ولتاژ Vc صفحه 76
شكل (3-38) شكل موج جريانiA صفحه 76
شكل (3-39) شكل موج جريان iB صفحه 76
شكل (3-40) شكل موج جريان iC صفحه 76
شكل (3-41) شكل موج جريانiA صفحه 76
شكل (3-42) شكل موج جريان iB صفحه 76
شكل (3-43) شكل موج جريان iC صفحه 76
شكل (3-44) شكل موج ولتاژ Va صفحه 77
شكل (3-45) شكل موج ولتاژ Vb صفحه 77
شكل (3-46) شكل موج ولتاژ Vc صفحه 77
شكل (3-47) شكل موج جريانiA صفحه 77
شكل (3-48) شكل موج جريان iB صفحه 77
شكل (3-49) شكل موج جريان iC صفحه 77
شكل (3-50) شكل موج جريانiA صفحه 77
شكل (3-51) شكل موج جريان iB صفحه 77
شكل (3-52) شكل موج جريان iC صفحه 77
شكل (3-53) شكل موج ولتاژ Va صفحه 78
شكل (3-54) شكل موج ولتاژ Vb صفحه 78
شكل (3-55) شكل موج ولتاژ Vc صفحه 78
شكل (3-56) شكل موج جريانiA صفحه 78
شكل (3-57) شكل موج جريان iB صفحه 78
شكل (3-58) شكل موج جريان iC صفحه 78
شكل (3-59) شكل موج جريانiA صفحه 78
شكل (3-60) شكل موج جريان iB صفحه 78
شكل (3-61) شكل موج جريان iC صفحه 78
شكل (3-62) شكل موج ولتاژ Va صفحه 79
شكل (3-63) شكل موج ولتاژ Vb صفحه 79
شكل (3-64) شكل موج ولتاژ Vc صفحه 79
شكل (3-65) شكل موج جريانiA صفحه 79
شكل (3-66) شكل موج جريان iB صفحه 79
شكل (3-67) شكل موج جريان iC صفحه 79
شكل (3-68) شكل موج جريانiA صفحه 79
شكل (3-69) شكل موج جريان iB صفحه 79
شكل (3-70) شكل موج جريان iC صفحه 79
شكل (3-71) شكل موج ولتاژ Va صفحه 80
شكل (3-72) شكل موج ولتاژ Vb صفحه 80
شكل (3-73) شكل موج ولتاژ Vc صفحه 80
شكل (3-74) شكل موج جريانiA صفحه 80
شكل (3-75) شكل موج جريان iB صفحه 78
شكل (3-76) شكل موج جريان iC صفحه 80
شكل (3-77) شكل موج جريانiA صفحه 80
شكل (3-78) شكل موج جريان iB صفحه 80
شكل (3-79) شكل موج جريان iC صفحه 80
شكل (3-80) شكل موجهاي ولتاژ) (kV با PSCAD صفحه 81
شكل (3-81) شكل موجهاي ولتاژ) (kV با PSCAD صفحه 81
شكل (3-82) شكل موجهاي جريان) (kV با PSCAD صفحه 82
شكل (3-83) شكل موجهاي جريان) (kV با PSCAD صفحه 82
شكل (3-84) شكل موجهاي ولتاژ با برنامه نوشته شده صفحه 83
شكل (3-85) شكل موجهاي ولتاژ با برنامه نوشته شده صفحه 83
شكل (3-86) شكل موجهاي جريان با برنامه نوشته شده صفحه 84
شكل (3-87) شكل موجهاي جريان با برنامه نوشته شده صفحه 84
شكل (3-88) شكل موجهاي ولتاژ) (kV با PSCAD صفحه 85
شكل (3-89) شكل موجهاي ولتاژ) (kV با PSCAD صفحه 85
شكل (3-90) شكل موجهاي جريان) (kV با PSCAD صفحه 86
شكل (3-91) شكل موجهاي جريان) (kV با PSCAD صفحه 86
شكل (3-92) شكل موجهاي ولتاژ با برنامه نوشته شده صفحه 87
شكل (3-93) شكل موجهاي ولتاژ با برنامه نوشته شده صفحه 87
شكل (3-94) شكل موجهاي جريان با برنامه نوشته شده صفحه 88
شكل (3-95) شكل موجهاي جريان با برنامه نوشته شده صفحه 88
شكل (3-96) شكل موجهاي ولتاژ) (kV با PSCAD صفحه 89
شكل (3-97) شكل موجهاي ولتاژ) (kV با PSCAD صفحه 89
شكل (3-98) شكل موجهاي جريان) (kV با PSCAD صفحه 90
شكل (3-99) شكل موجهاي جريان) (kV با PSCAD صفحه 90
شكل (3-100) شكل موجهاي ولتاژ با برنامه نوشته شده صفحه 91
شكل (3-101) شكل موجهاي ولتاژ با برنامه نوشته شده صفحه 91
شكل (3-102) شكل موجهاي جريان با برنامه نوشته شده صفحه 92
شكل (3-103) شكل موجهاي جريان با برنامه نوشته شده صفحه 92
شكل (3-104) شكل موجهاي ولتاژ) (kV با PSCAD صفحه 93
شكل (3-105) شكل موجهاي ولتاژ) (kV با PSCAD صفحه 93
شكل (3-106) شكل موجهاي جريان) (kV با PSCAD صفحه 94
شكل (3-107) شكل موجهاي جريان) (kV با PSCAD صفحه 94
شكل (3-108) شكل موجهاي ولتاژ با برنامه نوشته شده صفحه 95
شكل (3-109) شكل موجهاي ولتاژ با برنامه نوشته شده صفحه 95
شكل (3-110) شكل موجهاي جريان با برنامه نوشته شده صفحه 96
شكل (3-111) شكل موجهاي جريان با برنامه نوشته شده صفحه 96
شكل (3-112) شكل موجهاي ولتاژ) (kV با PSCAD صفحه 97
شكل (3-113) شكل موجهاي ولتاژ) (kV با PSCAD صفحه 97
شكل (3-114) شكل موجهاي جريان) (kV با PSCAD صفحه 98
شكل (3-115) شكل موجهاي جريان) (kV با PSCAD صفحه 98
شكل (3-116) شكل موجهاي ولتاژ با برنامه نوشته شده صفحه 99
شكل (3-117) شكل موجهاي ولتاژ با برنامه نوشته شده صفحه 99
شكل (3-118) شكل موجهاي جريان با برنامه نوشته شده صفحه 100
شكل (3-119) شكل موجهاي جريان با برنامه نوشته شده صفحه 100
شكل (3-120) شكل موجهاي ولتاژ) (kV با PSCAD صفحه 101
شكل (3-121) شكل موجهاي ولتاژ) (kV با PSCAD صفحه 101
شكل (3-122) شكل موجهاي جريان) (kV با PSCAD صفحه 102
شكل (3-123) شكل موجهاي جريان) (kV با PSCAD صفحه 102
شكل (3-124) شكل موجهاي ولتاژ با برنامه نوشته شده صفحه 103
شكل (3-125) شكل موجهاي ولتاژ با برنامه نوشته شده صفحه 103
شكل (3-126) شكل موجهاي جريان با برنامه نوشته شده صفحه 104
شكل (3-127) شكل موجهاي جريان با برنامه نوشته شده صفحه 104
شكل (3-128) شكل موجهاي ولتاژ) (kV با PSCAD صفحه 105
شكل (3-129) شكل موجهاي ولتاژ) (kV با PSCAD صفحه 105
شكل (3-130) شكل موجهاي جريان) (kV با PSCAD صفحه 106
شكل (3-131) شكل موجهاي جريان) (kV با PSCAD صفحه 106
شكل (3-132) شكل موجهاي ولتاژ با برنامه نوشته شده صفحه 107
شكل (3-133) شكل موجهاي ولتاژ با برنامه نوشته شده صفحه 107
شكل (3-134) شكل موجهاي جريان با برنامه نوشته شده صفحه 108
شكل (3-135) شكل موجهاي جريان با برنامه نوشته شده صفحه 108
شكل (3-136) شكل موجهاي ولتاژ) (kV صفحه 109
شكل (3-137) شكل موجهاي ولتاژ) (kV صفحه 110
شكل (3-138) شكل موجهاي جريان (kA) صفحه 111
شكل (3-139) شكل موجهاي ولتاژ) (kV صفحه 112
شكل (3-140) شكل موجهاي ولتاژ) (kV صفحه 113
شكل (3-141) شكل موجهاي جريان (kA) صفحه 114
شكل (3-142) شكل موجهاي جريان (kA) صفحه 115
شكل (3-143) شكل موجهاي جريان (kA) صفحه 116
شكل (3-144) شكل موجهاي جريان (kA) صفحه 117
شكل (3-145) شبكه 14 باس IEEE صفحه 118