مدلسازی و شبیه سازی اثر اتصالات ترانسفورماتور بر چگونگی انتشار تغییرات 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 ماتریسی 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 ایده آل 14
2-3 معادلات شار نشتی 16
2-4 معادلات ولتاژ 18
2-5 ارائه مدار معادل 20
2-6 مدلسازی ترانسفورماتور دو سیم پیچه 22
2-7 شرایط پایانه ها (ترمینالها) 25
2-8 وارد کردن اشباع هسته به شبیه سازی 28
2-8-1 روشهای وارد کردن اثرات اشباع هسته 29
2-8-2 شبیه سازی رابطه بین و 33
2-9 منحنی اشباع با مقادیر لحظهای 36
2-9-1 استخراج منحنی مغناطیس کنندگی مدار باز با مقادیر لحظهای 36
2-9-2 بدست آوردن ضرایب معادله انتگرالی 39
2-10 خطای استفاده از منحنی مدار باز با مقادیر RMS 41
2-11 شبیه سازی ترانسفورماتور پنج ستونی در حوزه زمان 43
2-11-1 حل عددی معادلات دیفرانسیل 47
2-12 روشهای آزموده شده برای حل همزمان معادلات دیفرانسیل 53
3- انواع خطاهای نامتقارن و اثر اتصالات ترانسفورماتور روی آن 57
3-1 مقدمه 57
3-2 دامنه افت ولتاژ 57
3-3 مدت افت ولتاژ 57
3-4 اتصالات سیم پیچی ترانس 58
3-5 انتقال افت ولتاژها از طریق ترانسفورماتور 59
3-5-1 خطای تکفاز، بار با اتصال ستاره، بدون ترانسفورماتور 59
3-5-2 خطای تکفاز، بار با اتصال مثلث، بدون ترانسفورماتور 59
3-5-3 خطای تکفاز، بار با اتصال ستاره، ترانسفورماتور نوع دوم 60
3-5-4 خطای تکفاز، بار با اتصال مثلث، ترانسفورماتور نوع دوم 60
3-5-5 خطای تکفاز، بار با اتصال ستاره، ترانسفورماتور نوع سوم 60
3-5-6 خطای تکفاز، بار با اتصال مثلث، ترانسفورماتور نوع سوم 60
3-5-7 خطای دو فاز به هم، بار با اتصال ستاره، بدون ترانسفورماتور 61
3-5-8 خطای دو فاز به هم، بار با اتصال مثلث، بدون ترانسفورماتور 61
3-5-9 خطای دو فاز به هم، بار با اتصال ستاره، ترانسفورماتور نوع دوم 61
3-5-10 خطای دو فاز به هم، بار با اتصال مثلث، ترانسفورماتور نوع دوم 61
3-5-11 خطای دو فاز به هم، بار با اتصال ستاره، ترانسفورماتور نوع سوم 62
3-5-12 خطای دو فاز به هم، بار با اتصال مثلث، ترانسفورماتور نوع سوم 62
3-5-13 خطاهای دو فاز به زمین 62
3-6 جمعبندی انواع خطاها 64
3-7 خطای TYPE A ، ترانسفورماتور DD 65
3-8 خطای TYPE B ، ترانسفورماتور DD 67
3-9 خطای TYPE C ، ترانسفورماتور DD 69
3-10 خطاهای TYPE D و TYPE F و TYPE G ، ترانسفورماتور DD 72
3-11 خطای TYPE E ، ترانسفورماتور DD 72
3-12 خطاهای نامتقارن ، ترانسفورماتور YY 73
3-13 خطاهای نامتقارن ، ترانسفورماتور YGYG 73
3-14 خطای TYPE A ، ترانسفورماتور DY 73
3-15 خطای TYPE B ، ترانسفورماتور DY 74
3-16 خطای TYPE C ، ترانسفورماتور DY 76
3-17 خطای TYPE D ، ترانسفورماتور DY 77
3-18 خطای TYPE E ، ترانسفورماتور DY 78
3-19 خطای TYPE F ، ترانسفورماتور DY 79
3-20 خطای TYPE G ، ترانسفورماتور DY 80
3-21 شکل موجهای ولتاژ – جریان ترانسفورماتور پنج ستونی برای خطای TYPE A شبیه سازی با PSCAD 81
شبیه سازی با برنامه نوشته شده 83
3-22 شکل موجهای ولتاژ – جریان ترانسفورماتور پنج ستونی برای خطای TYPE B شبیه سازی با PSCAD 85
شبیه سازی با برنامه نوشته شده 87
3-23 شکل موجهای ولتاژ – جریان ترانسفورماتور پنج ستونی برای خطای TYPE C شبیه سازی با PSCAD 89
شبیه سازی با برنامه نوشته شده 91
3-24 شکل موجهای ولتاژ – جریان ترانسفورماتور پنج ستونی برای خطای TYPE D شبیه سازی با PSCAD 93
شبیه سازی با برنامه نوشته شده 95
3-25 شکل موجهای ولتاژ – جریان ترانسفورماتور پنج ستونی برای خطای TYPE E شبیه سازی با PSCAD 97
شبیه سازی با برنامه نوشته شده 99
3-26 شکل موجهای ولتاژ – جریان ترانسفورماتور پنج ستونی برای خطای TYPE F شبیه سازی با PSCAD 101
شبیه سازی با برنامه نوشته شده 103
3-27 شکل موجهای ولتاژ – جریان ترانسفورماتور پنج ستونی برای خطای TYPE G شبیه سازی با PSCAD 105
شبیه سازی با برنامه نوشته شده 107
3-28 شکل موجهای ولتاژ – جریان چند باس شبکه 14 باس IEEE برای خطای TYPE D در باس 5 109
3-29 شکل موجهای ولتاژ – جریان چند باس شبکه 14 باس IEEE برای خطای TYPE G در باس 5 112
3-30 شکل موجهای ولتاژ – جریان چند باس شبکه 14 باس IEEE برای خطای TYPE A در باس 5 115
4- نتیجه گیری و پیشنهادات 121
مراجع 123

فهرست شکلها

شکل (1-1) مدل ماتریسی ترانسفورماتور با اضافه کردن اثر هسته صفحه 5
شکل (1-2) ) مدار ستاره¬ی مدل ترانسفورماتور قابل اشباع صفحه 6
شکل (1-3) ترانسفورماتور زرهی تک فاز صفحه 9
شکل (1-4) مدار الکتریکی معادل شکل (1-3) صفحه 9
شکل (2-1) ترانسفورماتور صفحه 14
شکل (2-2) ترانسفورماتور ایده ال صفحه 14
شکل (2-3) ترانسفورماتور ایده ال بل بار صفحه 15
شکل (2-4) ترانسفورماتور با مولفه های شار پیوندی و نشتی صفحه 16
شکل (2-5) مدرا معادل ترانسفورماتور صفحه 20
شکل (2-6) دیاگرام شبیه سازی یک ترانسفورماتور دو سیم پیچه صفحه 24
شکل (2-7) ترکیب RL موازی صفحه 26
شکل (2-8) ترکیب RC موازی صفحه 27
شکل (2-9) منحنی مغناطیس کنندگی مدار باز ترانسفورماتور صفحه 30
شکل (2-10) رابطه بین و
صفحه 30
شکل (2-11) دیاگرام شبیه سازی یک ترانسفورماتور دو سیم پیچه با اثر اشباع صفحه 32
شکل (2-12) رابطه بین و
صفحه 32
شکل (2-13) رابطه بین و
صفحه 32
شکل (2-14) منحنی مدار باز با مقادیر rms صفحه 36
شکل (2-15) شار پیوندی متناظر شکل (2-14) سینوسی صفحه 36
شکل (2-16) جریان لحظه ای متناظر با تحریک ولتاژ سینوسی صفحه 36
شکل (2-17) منحنی مدار باز با مقادیر لحظه¬ای صفحه 40
شکل (2-18) منحنی مدار باز با مقادیر rms صفحه 40
شکل (2-19) میزان خطای استفاده از منحنی rms صفحه 41
شکل (2-20) میزان خطای استفاده از منحنی لحظه¬ای صفحه 41
شکل (2-21) مدار معادل مغناطیسی ترانسفورماتور سه فاز سه ستونه صفحه 42
شکل (2-22) مدار معادل الکتریکی ترانسفورماتور سه فاز سه ستونه صفحه 43
شکل (2-23) مدار معادل مغناطیسی ترانسفورماتور سه فاز پنج ستونه صفحه 44
شکل (2-24) ترانسفورماتور پنج ستونه صفحه 45
شکل (2-25) انتگرالگیری در یک استپ زمانی به روش اولر صفحه 47
شکل (2-26) انتگرالگیری در یک استپ زمانی به روش trapezoidal صفحه 49
شکل (3-1) دیاگرام فازوری خطاها صفحه 62
شکل (3-2) شکل موج ولتاژ Vab صفحه 63
شکل (3-3) شکل موج ولتاژ Vbc صفحه 63
شکل (3-4) شکل موج ولتاژ Vca صفحه 63
شکل (3-5) شکل موج ولتاژ Vab صفحه 63
شکل (3-6) شکل موج جریان iA صفحه 64
شکل (3-7) شکل موج جریان iB صفحه 64
شکل (3-8) شکل موج جریان iA صفحه 64
شکل (3-9) شکل موج جریان iA صفحه 64
شکل (3-10) شکل موجهای ولتاژ Va , Vb , Vc صفحه 65
شکل (3-11) شکل موجهای ولتاژ Va , Vb , Vc صفحه 68
شکل (3-12) شکل موجهای جریان ia , ib , ic صفحه 68
شکل (3-13) شکل موجهای ولتاژ Va , Vb , Vc صفحه 69
شکل (3-14) شکل موجهای ولتاژ Va , Vb , Vc صفحه 69
شکل (3-15) شکل موجهای جریان , iB iA صفحه 69
شکل (3-16) شکل موج جریان iA صفحه 70
شکل (3-16) شکل موج جریان iB صفحه 70
شکل (3-17) شکل موج جریان iC صفحه 70
شکل (3-18) شکل موجهای ولتاژ Va , Vb , Vc صفحه 71
شکل (3-19) شکل موجهای جریان ia , ib , ic صفحه 71
شکل (3-20) شکل موجهای ولتاژ Va , Vb , Vc صفحه 73
شکل (3-21) شکل موجهای جریان ia , ib , ic صفحه 73
شکل (3-22) شکل موجهای جریان ia , ib , ic صفحه 74
شکل (3-23) شکل موج ولتاژ Va صفحه 74
شکل (3-24) شکل موج ولتاژ Vb صفحه 74
شکل (3-25) شکل موج ولتاژ Vc صفحه 74
شکل (3-26) شکل موج جریانiA صفحه 74
شکل (3-27) شکل موج جریان iB صفحه 74
شکل (3-28) شکل موج جریان iC صفحه 74
شکل (3-29) شکل موج جریانiA صفحه 75
شکل (3-30) شکل موج جریان iB صفحه 75
شکل (3-31) موج جریان iC صفحه 75
شکل (3-32) شکل موج جریانiA صفحه 75
شکل (3-33) شکل موج جریان iB صفحه 75
شکل (3-34) شکل موج جریان iC صفحه 75
شکل (3-35) شکل موج ولتاژ Va صفحه 76
شکل (3-36) شکل موج ولتاژ Vb صفحه 76
شکل (3-37) شکل موج ولتاژ Vc صفحه 76
شکل (3-38) شکل موج جریانiA صفحه 76
شکل (3-39) شکل موج جریان iB صفحه 76
شکل (3-40) شکل موج جریان iC صفحه 76
شکل (3-41) شکل موج جریانiA صفحه 76
شکل (3-42) شکل موج جریان iB صفحه 76
شکل (3-43) شکل موج جریان iC صفحه 76
شکل (3-44) شکل موج ولتاژ Va صفحه 77
شکل (3-45) شکل موج ولتاژ Vb صفحه 77
شکل (3-46) شکل موج ولتاژ Vc صفحه 77
شکل (3-47) شکل موج جریانiA صفحه 77
شکل (3-48) شکل موج جریان iB صفحه 77
شکل (3-49) شکل موج جریان iC صفحه 77
شکل (3-50) شکل موج جریانiA صفحه 77
شکل (3-51) شکل موج جریان iB صفحه 77
شکل (3-52) شکل موج جریان iC صفحه 77
شکل (3-53) شکل موج ولتاژ Va صفحه 78
شکل (3-54) شکل موج ولتاژ Vb صفحه 78
شکل (3-55) شکل موج ولتاژ Vc صفحه 78
شکل (3-56) شکل موج جریانiA صفحه 78
شکل (3-57) شکل موج جریان iB صفحه 78
شکل (3-58) شکل موج جریان iC صفحه 78
شکل (3-59) شکل موج جریانiA صفحه 78
شکل (3-60) شکل موج جریان iB صفحه 78
شکل (3-61) شکل موج جریان iC صفحه 78
شکل (3-62) شکل موج ولتاژ Va صفحه 79
شکل (3-63) شکل موج ولتاژ Vb صفحه 79
شکل (3-64) شکل موج ولتاژ Vc صفحه 79
شکل (3-65) شکل موج جریانiA صفحه 79
شکل (3-66) شکل موج جریان iB صفحه 79
شکل (3-67) شکل موج جریان iC صفحه 79
شکل (3-68) شکل موج جریانiA صفحه 79
شکل (3-69) شکل موج جریان iB صفحه 79
شکل (3-70) شکل موج جریان iC صفحه 79
شکل (3-71) شکل موج ولتاژ Va صفحه 80
شکل (3-72) شکل موج ولتاژ Vb صفحه 80
شکل (3-73) شکل موج ولتاژ Vc صفحه 80
شکل (3-74) شکل موج جریانiA صفحه 80
شکل (3-75) شکل موج جریان iB صفحه 78
شکل (3-76) شکل موج جریان iC صفحه 80
شکل (3-77) شکل موج جریانiA صفحه 80
شکل (3-78) شکل موج جریان iB صفحه 80
شکل (3-79) شکل موج جریان iC صفحه 80
شکل (3-80) شکل موجهای ولتاژ) (kV با PSCAD صفحه 81
شکل (3-81) شکل موجهای ولتاژ) (kV با PSCAD صفحه 81
شکل (3-82) شکل موجهای جریان) (kV با PSCAD صفحه 82
شکل (3-83) شکل موجهای جریان) (kV با PSCAD صفحه 82
شکل (3-84) شکل موجهای ولتاژ با برنامه نوشته شده صفحه 83
شکل (3-85) شکل موجهای ولتاژ با برنامه نوشته شده صفحه 83
شکل (3-86) شکل موجهای جریان با برنامه نوشته شده صفحه 84
شکل (3-87) شکل موجهای جریان با برنامه نوشته شده صفحه 84
شکل (3-88) شکل موجهای ولتاژ) (kV با PSCAD صفحه 85
شکل (3-89) شکل موجهای ولتاژ) (kV با PSCAD صفحه 85
شکل (3-90) شکل موجهای جریان) (kV با PSCAD صفحه 86
شکل (3-91) شکل موجهای جریان) (kV با PSCAD صفحه 86
شکل (3-92) شکل موجهای ولتاژ با برنامه نوشته شده صفحه 87
شکل (3-93) شکل موجهای ولتاژ با برنامه نوشته شده صفحه 87
شکل (3-94) شکل موجهای جریان با برنامه نوشته شده صفحه 88
شکل (3-95) شکل موجهای جریان با برنامه نوشته شده صفحه 88
شکل (3-96) شکل موجهای ولتاژ) (kV با PSCAD صفحه 89
شکل (3-97) شکل موجهای ولتاژ) (kV با PSCAD صفحه 89
شکل (3-98) شکل موجهای جریان) (kV با PSCAD صفحه 90
شکل (3-99) شکل موجهای جریان) (kV با PSCAD صفحه 90
شکل (3-100) شکل موجهای ولتاژ با برنامه نوشته شده صفحه 91
شکل (3-101) شکل موجهای ولتاژ با برنامه نوشته شده صفحه 91
شکل (3-102) شکل موجهای جریان با برنامه نوشته شده صفحه 92
شکل (3-103) شکل موجهای جریان با برنامه نوشته شده صفحه 92
شکل (3-104) شکل موجهای ولتاژ) (kV با PSCAD صفحه 93
شکل (3-105) شکل موجهای ولتاژ) (kV با PSCAD صفحه 93
شکل (3-106) شکل موجهای جریان) (kV با PSCAD صفحه 94
شکل (3-107) شکل موجهای جریان) (kV با PSCAD صفحه 94
شکل (3-108) شکل موجهای ولتاژ با برنامه نوشته شده صفحه 95
شکل (3-109) شکل موجهای ولتاژ با برنامه نوشته شده صفحه 95
شکل (3-110) شکل موجهای جریان با برنامه نوشته شده صفحه 96
شکل (3-111) شکل موجهای جریان با برنامه نوشته شده صفحه 96
شکل (3-112) شکل موجهای ولتاژ) (kV با PSCAD صفحه 97
شکل (3-113) شکل موجهای ولتاژ) (kV با PSCAD صفحه 97
شکل (3-114) شکل موجهای جریان) (kV با PSCAD صفحه 98
شکل (3-115) شکل موجهای جریان) (kV با PSCAD صفحه 98
شکل (3-116) شکل موجهای ولتاژ با برنامه نوشته شده صفحه 99
شکل (3-117) شکل موجهای ولتاژ با برنامه نوشته شده صفحه 99
شکل (3-118) شکل موجهای جریان با برنامه نوشته شده صفحه 100
شکل (3-119) شکل موجهای جریان با برنامه نوشته شده صفحه 100
شکل (3-120) شکل موجهای ولتاژ) (kV با PSCAD صفحه 101
شکل (3-121) شکل موجهای ولتاژ) (kV با PSCAD صفحه 101
شکل (3-122) شکل موجهای جریان) (kV با PSCAD صفحه 102
شکل (3-123) شکل موجهای جریان) (kV با PSCAD صفحه 102
شکل (3-124) شکل موجهای ولتاژ با برنامه نوشته شده صفحه 103
شکل (3-125) شکل موجهای ولتاژ با برنامه نوشته شده صفحه 103
شکل (3-126) شکل موجهای جریان با برنامه نوشته شده صفحه 104
شکل (3-127) شکل موجهای جریان با برنامه نوشته شده صفحه 104
شکل (3-128) شکل موجهای ولتاژ) (kV با PSCAD صفحه 105
شکل (3-129) شکل موجهای ولتاژ) (kV با PSCAD صفحه 105
شکل (3-130) شکل موجهای جریان) (kV با PSCAD صفحه 106
شکل (3-131) شکل موجهای جریان) (kV با PSCAD صفحه 106
شکل (3-132) شکل موجهای ولتاژ با برنامه نوشته شده صفحه 107
شکل (3-133) شکل موجهای ولتاژ با برنامه نوشته شده صفحه 107
شکل (3-134) شکل موجهای جریان با برنامه نوشته شده صفحه 108
شکل (3-135) شکل موجهای جریان با برنامه نوشته شده صفحه 108
شکل (3-136) شکل موجهای ولتاژ) (kV صفحه 109
شکل (3-137) شکل موجهای ولتاژ) (kV صفحه 110
شکل (3-138) شکل موجهای جریان (kA) صفحه 111
شکل (3-139) شکل موجهای ولتاژ) (kV صفحه 112
شکل (3-140) شکل موجهای ولتاژ) (kV صفحه 113
شکل (3-141) شکل موجهای جریان (kA) صفحه 114
شکل (3-142) شکل موجهای جریان (kA) صفحه 115
شکل (3-143) شکل موجهای جریان (kA) صفحه 116
شکل (3-144) شکل موجهای جریان (kA) صفحه 117
شکل (3-145) شبکه 14 باس IEEE صفحه 118