Loading...

Power Quality Enhancement in Distribution Systems using Feeder Reconfiguration and Shunt Passive Filter Switching

Akbari, Behnam | 2018

992 Viewed
  1. Type of Document: M.Sc. Thesis
  2. Language: Farsi
  3. Document No: 51062 (05)
  4. University: Sharif University of Technology
  5. Department: Electrical Engineering
  6. Advisor(s): Mokhtari, Hossein
  7. Abstract:
  8. The growing usage of nonlinear loads has resulted in increasing voltage and current harmonic levels in distribution systems. Additionally the faults occurring in the distribution system cause voltage sag at the point of customer supply. These two power quality disturbances impose considerable costs on consumers through disrupting the correct performance of sensitive loads, causing unintended outages and decreasing the devices’ useful lifetime. Besides the aforementioned power quality issues, the electric power loss has a determining role in operational costs. In this thesis, based on feeder reconfiguration and shunt passive filters, a strategy is proposed in order to reduce the average voltage sag severity, enhance the harmonic indices and reduce power loss in the distribution system. At the planning stage, the optimal placement of automatic switches and passive harmonic filters is conducted, and at the operation stage, the optimal distribution system configuration and the setting of the shunt reactive compensators including capacitors and filters are determined. For the sake of increased modeling accuracy, various sag-generating fault conditions such as symmetry or asymmetry and fault impedance are taken into account and a probabilistic model for nonlinear loads together with analytical equations for calculating the harmonic indices’ expected values is introduced. This strategy is applied to a 33-bus test system in the presence and absence of distributed generation units considering the uncertainties. The comparison of the optimization results with the base case indicates that the foregoing objective functions can be simultaneously enhanced by equipping a fraction of the network’s lines with automatic switches and replacing some of the network’s capacitors with appropriate harmonic filters
  9. Keywords:
  10. Distributed Generation ; Distribution System ; Power Quality ; Power Quality ; Feeder Reconfiguration ; Passive Harmonic Filter ; Voltage Sag

 Digital Object List

 Bookmark

  • 1 مقدمه
    • 1.1 صورت‌بندی مسئله بازآرایی
    • 1.2 مشکلات کیفیت توان در سیستم توزیع و روش‌های مقابله
    • 1.3 بازآرایی در حضور منابع تولید پراکنده
    • 1.4 استفاده از خازن همزمان با بازآرایی
      • 1.4.1 جایابی و تعیین اندازه بهینه‌ی خازن در شبکه توزیع همزمان با بازآرایی
      • 1.4.2 تنظیم بهینه‌ی تعداد پله‌های خازن‌های شبکه توزیع همزمان با بازآرایی
    • 1.5 جایگذاری کلید‌های خودکار
    • 1.6 انتخاب تواتر بهینه‌ی کلیدزنی و اعمال آرایش جدید
    • 1.7 روش‌های کاهش حجم محاسبات بازآرایی
    • 1.8 اهداف پایان‌نامه
    • 1.9 مفروضات مطالعات
    • 1.10 دستاوردهای پایان‌نامه
    • 1.11 ساختار پایان‌نامه
  • 2 مدل‌سازی اجزای سیستم توزیع فعال
    • 2.1 مدل واحدهای تولید پراکنده
      • 2.1.1 مدل اتصال کوتاه و هارمونیکی واحدهای تولید پراکنده
      • 2.1.2 مدل‌سازی تولید واحد تولید پراکنده بادی
      • 2.1.3 مدل‌سازی تولید واحد تولید پراکنده خورشیدی
    • 2.2 مدل بار
      • 2.2.1 مدل‌سازی عدم قطعیت و تغییرات بار در طول روز
      • 2.2.2 مدل‌سازی وابستگی توان حقیقی و راکتیو بار به دامنه ولتاژ
      • 2.2.3 مدل‌سازی هارمونیکی بار
    • 2.3 مدل فیلتر هارمونیکی
    • 2.4 جمع‌بندی
  • 3 شاخص‌های کیفیت توان و توابع هدف بهینه‌سازی
    • 3.1 تلفات اهمی
    • 3.2 فروافتادگی ولتاژ
      • 3.2.1 شاخص انرژی فروافتادگی ولتاژ
      • 3.2.2 شاخص SARFI
      • 3.2.3 شاخص شدت فروافتادگی ولتاژ
      • 3.2.4 مدل‌سازی احتمالاتی انواع خطای متقارن و نامتقارن
    • 3.3 اعوجاج هارمونیکی ولتاژ و جریان
    • 3.4 جمع‌بندی
  • 4 راهبرد حل مسئله و روش بهینه‌سازی توابع هدف
    • 4.1 مرحله‌ی برنامه‌ریزی
      • 4.1.1 ورود اطلاعات و پیش‌پردازش
      • 4.1.2 جایابی کلیدهای خودکار
      • 4.1.3 تعیین مجموعه‌ی بهینه‌ی فیلترها
    • 4.2 مرحله بهره‌برداری
    • 4.3 روش انتخاب آرایش بهینه و تنظیم بهینه‎ی جبرانسازهای راکتیو
      • 4.3.1 الگوریتم بهینه‌سازی ازدحام ذرات
      • 4.3.2 پیاده‌سازی PSO برای بازآرایی و تنظیم جبران‌سازهای راکتیو
    • 4.4 روش انتخاب مجموعه‌ی مناسب فیلتر
      • 4.4.1 اثر نصب عنصر غیرفعال موازی
      • 4.4.2 تبدیل خازن به فیلتر هم‌ظرفیت
      • 4.4.3 محاسبه‌ی مشخصه‌های فیلتر هارمونیکی
    • 4.5 جمع‌بندی
  • 5 نتایج بهینه‌سازی تلفات و فروافتادگی ولتاژ در شبکه‌ی نمونه
    • 5.1 شبکه 33 شین
    • 5.2 جایابی کلیدهای خودکار در غیاب واحدهای تولید پراکنده
      • 5.2.1 کمینه‌سازی تلفات
      • 5.2.2 کمینه‌سازی شدت فروافتادگی ولتاژ
      • 5.2.3 مقایسه تلفات و فروافتادگی ولتاژ با توابع هدف مختلف
    • 5.3 جایابی کلیدهای خودکار در حضور واحدهای تولید پراکنده
      • 5.3.1 کمینه‌سازی تلفات
      • 5.3.2 کمینه‌سازی شدت فروافتادگی ولتاژ
      • 5.3.3 مقایسه تلفات و فروافتادگی ولتاژ با توابع هدف مختلف
    • 5.4 بهره‌برداری بهینه از شبکه در حضور واحدهای تولید پراکنده
    • 5.5 صحت‌سنجی نتایج
    • 5.6 جمع‌بندی
  • 6 نتایج بهینه‌سازی شاخص‌های هارمونیکی در شبکه‌ی نمونه
    • 6.1 تأثیر تبدیل خازن به فیلتر هم‌ظرفیت بر ولتاژ هارمونیکی
    • 6.2 تأثیر تبدیل خازن به فیلتر هم‌ظرفیت بر فرکانس تشدید سری هارمونیکی
    • 6.3 تعیین مجموعه فیلتر هارمونیکی مناسب
    • 6.4 انتخاب درجه‌ی تنظیم فیلتر
    • 6.5 جمع‌بندی
  • 7 نتیجه‌گیری و پیشنهادهای پژوهشی
  • 8 منابع و مراجع
  • 9 پيوست
...see more