جزوه ادوات فکتس دکتر توکلی بینا سال 98-99

مقدمه :

آشنایی با ادوات فکتس :

سیستم‌های انتقال AC انعطاف پذیر که به (FACTS(flexible ac transmission system یا ادوات فکتس معروف می‌باشند مفهوم و ایده جدیدی است که برای تقویت کنترل پذیری و توسعه ظرفیت انتقال شبکه ها، بکارگیری و استفاده از کنترل کننده‌ها و ادوات الکترونیک قدرت را توصیه و تشویق می‌نمایند.

در واقع سیستم‌های FACTS قادر هستند که پارامتر‌ها و مشخصه‌های خطوط انتقال مانند امپدانس سری، امپدانس شانت، زاویه فاز که بعنوان محدودیت اصلی بر سر راه افزایش ظرفیت شبکه عمل می‌نمایند، کنترل کنند.

ایده اساسی که پشت مفهوم FACTS وجود دارد توانا نمودن سیستم انتقال از طریق فعال نمودن عناصر و اجزاء آن می‌باشد. در واقع FACTS دارای نقش اساسی در افزایش قابلیت انتقال توان خط و امنیت و پایداری دینامیک و کنترل پذیری بیشتر سیستم‌های قدرت می‌باشد.
کنترل کننده‌های FACTS با بکارگیری کنترل کننده‌های پر سرعت الکترونیک قدرت(مانند سوئیچ های igbt,igctو…) امکانات و قابلیت‌های زیر را برای سیستم قدرت ایجاد می‌نمایند. 

• 1-کنترل و مدیریت انتقال توان اکتیو به طوری که بتواند انتقال و مقدار آن را در مسیرهای دلخواهی کنترل نماید.
• 2-کنترل بارگیری خطوط انتقال تا نزدیکی‌های ظرفیت حرارتی آن‌ها بقسمی که در عین اینکه از حداکثر ظرفیت خطوط استفاده میگردد، اما مانع از اضافه بار آن‌ها میشود. این امر باعث میشود که بواسطه افزایش توانائی انتقال توان بین نواحی، بتوان حاشیه رزرو تولید در سیستم را کاهش داد.
• 3-میرائی نوسانات توان که در صورت عدم میرائی میتوانند باعث صدمه دیدن تجهیزات و محدود نمودن ظرفیت انتقال خطوط گردند.
• 4-جلوگیری از توسعه و گسترش حوادث و خروج پی در پی تجهیزات از طریق محدود نمودن اثر خطا‌ها و معیوب شدن تجهیزات
• 5-فراهم آوردن ارتباطی ایمن برای انتقال برق بین دو شبکه ی دو ناحیه ی مختلف
• 6-کاهش قابل توجه انتقال توان راکتیو در شبکه که سبب میشود انتقال توان اکتیو بیشتری صورت پذیرد.

تحت مدیریت و هدایت موسسه RPRI کاربرد FACTS در دست مطالعه می‌باشد و تعداد زیادی از کنترل کننده‌های FACTS هم اکنون ارزیابی و آزمایش شده اند در حالیکه تعداد دیگری از نظر مفهومی بررسی و مطالعه گردیده ولیکن به دلیل مشکلاتی نظیر مشکلات طراحی هنوز طراحی و ساخته نشده اند.
کنترل کننده‌های FACTS که هم اکنون ساخته شده و بکار گرفته شده اند، موارد کاربرد آن‌ها بشرح زیر می‌باشند.

کنترل کننده های سری :
TCSC(خازن سری کنترل تریستوری) با کاربردهای زیر 

1. کنترل امپدانس خطوط با جبران سازی سری آن‌ها
2. کنترل توان عبوری خطوط
3. میرائی نوسانات توان و پدیده SSR

همچنین کنترل کننده ی (SSSC (Static Series Synchronous Compensators نیز نسخه ای ساده شده از STATCOM بوده و میتواند افت ولتاژ را کاهش یا افزایش دهد درطول خط انتقال.

کنترل کننده موازی :

SVC & ASVC(جبرانساز Var استاتیک) با کاربردهای زیر

1. کنترل راکتور و یا خازنهای شانت با استفاده از جبران سازی شانت
2. کنترل ولتاژ
3. بهبود پایداری دینامیکی

کنترل کننده موازی :
STATCOM : (جبرانساز استاتیک)

1. جبران سازهای جدید توان راکتیو براساس کاربرد تریستورهای GTO
2. جبران سازی شانت
3. کنترل ولتاژ
4. بهبود پایداری دینامیکی

کنترل کننده سری و موازی:

UPFC (کنترل ­کننده یکپارچه توان)(ترکیبی از STATCOM و SSSC بوده و در دسته ی کنترل کننده هایی قرار میگیرد که هم دارای بخش موازی با شبکه هستند و هم سری با شبکه.بیشتر به صورت تحقیقاتی بوده زیرا بخش سری در آن ها ایجاد مشکل میکند.)

1. مجهز به عملکرد تعداد زیادی از انواع FACTS می‌باشد

2. جبران سازی سری و شانت

3. کنترل ولتاژ شین‌ها و فلوی توان خطوط

4. بهبود پایداری دینامیک

موسسه‌های EPRI و WAPA در تحقیقات UPFC همکاری دارند.

PAR (ترانسفورماتور شیفت ­دهنده فاز (تنظیم­کننده زاویه فاز))

1. جبران سازی سری و کنترل زاویه فاز خطوط
2. کنترل فلوی توان خطوط
3. بهبود پایداری دینامیکی

SMES

1. جبران سازی شانت
2. کنترل ولتاژ شین
3. بهبود پایداری دینامیک

Dynamic Brake 

1. جبران سازی سری
2. بهبود پایداری دینامیکی

ASI 

1. جبران سازی سری
2. بهبود پایداری دینامیکی

نکته مهم در مورد ادوات فکتس آن است که فناوری FACTS یک کنترل کننده الکترونیک قدرت تنها نمی‌باشد بلکه مجموعه‌ای از کنترل کننده‌ها است که میتوانند بصورت تکی و یا مجتمع با یکدیگر برای کنترل پارامترهای دلخواه مورد نظر ما در سیستم قدرت استفاده شوند. چون کنترل کننده‌های FACTS به طور کلی دارای یک فناوری ساخت مشابه می‌باشند بنابراین تولید آن‌ها صرفا” تفاوت فناوری در اندازه و بزرگی آن‌ها و نحوه قرار گیری آن ها در شبکه می‌باشد.

دانلود رایگان جزوه دکتر توکلی بینا دانشگاه صنعتی خواجه نصیر :

جزوه ی حاصل که امروز در سایت ایران پاور قرار گرفته است جزوه ای 85 صفحه ای و دست نویس است.مرجع اصلی این درس مقالات معتبر و به روز در حوزه ی ادوات فکتس است.در ابتدای جزوه دسته بندی ادوات فکتس مرتبط با ieee بیان میشود و در ادامه ی جزوه نیز این دسته بندی بهبود یافته و ادوات فکتس بر اساس نوع کنترل پذیری آن ها ، سری و موازی قرار گرفتنشان در شبکه بررسی میشوند.