شبيه سازي و مدلسازي تاثير اتصالات ترانسفورماتور بر چگونگي تغييرا

بخشي از فهرست مطالب پروژه شبيه سازي و مدلسازي تاثير اتصالات ترانسفورماتور بر چگونگي تغييرات ولتاژ شبکه تحت word

1-1 مقدمه

1-2 مدلهاي ترانسفورماتور

1-2-1 معرفي مدل ماتريسي Matrix Representation (BCTRAN Model)

1-2-2 مدل ترانسفورماتور قابل اشباع Saturable Transformer Component (STC Model)

1-2-3 مدلهاي بر مبناي توپولوژي Topology-Based Models

2- مدلسازي ترانسفورماتور

2-1 مقدمه

2-2 ترانسفورماتور ايده آل

2-3 معادلات شار نشتي

2-4 معادلات ولتاژ

2-5 ارائه مدار معادل

2-6 مدلسازي ترانسفورماتور دو سيم پيچه

2-7 شرايط پايانه ها (ترمينالها)

2-8 وارد کردن اشباع هسته به شبيه سازي

2-8-1 روشهاي وارد کردن اثرات اشباع هسته

2-8-2 شبيه سازي رابطه بين و

2-9 منحني اشباع با مقادير لحظهاي

2-9-1 استخراج منحني مغناطيس کنندگي مدار باز با مقادير لحظهاي

2-9-2 بدست آوردن ضرايب معادله انتگرالي

2-10 خطاي استفاده از منحني مدار باز با مقادير RMS

2-11 شبيه سازي ترانسفورماتور پنج ستوني در حوزه زمان

2-11-1 حل عددي معادلات ديفرانسيل

2-12 روشهاي آزموده شده براي حل همزمان معادلات ديفرانسيل

3- انواع خطاهاي نامتقارن و اثر اتصالات ترانسفورماتور روي آن

3-1 مقدمه

3-2 دامنه افت ولتاژ

3-3 مدت افت ولتاژ

3-4 اتصالات سيم پيچي ترانس

3-5 انتقال افت ولتاژها از طريق ترانسفورماتور

?3-5-1 خطاي تكفاز، بار با اتصال ستاره، بدون ترانسفورماتور

?3-5-2 خطاي تكفاز، بار با اتصال مثلث، بدون ترانسفورماتور

?3-5-3 خطاي تكفاز، بار با اتصال ستاره، ترانسفورماتور نوع دوم

?3-5-4 خطاي تكفاز، بار با اتصال مثلث، ترانسفورماتور نوع دوم

?3-5-5 خطاي تكفاز، بار با اتصال ستاره، ترانسفورماتور نوع سوم

?3-5-6 خطاي تكفاز، بار با اتصال مثلث، ترانسفورماتور نوع سوم

?3-5-7 خطاي دو فاز به هم، بار با اتصال ستاره، بدون ترانسفورماتور

?3-5-8 خطاي دو فاز به هم، بار با اتصال مثلث، بدون ترانسفورماتور

?3-5-9 خطاي دو فاز به هم، بار با اتصال ستاره، ترانسفورماتور نوع دوم

?3-5-10 خطاي دو فاز به هم، بار با اتصال مثلث، ترانسفورماتور نوع دوم

?3-5-11 خطاي دو فاز به هم، بار با اتصال ستاره، ترانسفورماتور نوع سوم

?3-5-12 خطاي دو فاز به هم، بار با اتصال مثلث، ترانسفورماتور نوع سوم

?3-5-13 خطاهاي دو فاز به زمين

3-6 جمعبندي انواع خطاها

3-7 خطاي TYPE A ، ترانسفورماتور DD

3-8 خطاي TYPE B ، ترانسفورماتور DD

3-9 خطاي TYPE C ، ترانسفورماتور DD

3-10 خطاهاي TYPE D و TYPE F و TYPE G ، ترانسفورماتور DD

3-11 خطاي TYPE E ، ترانسفورماتور DD

3-12 خطاهاي نامتقارن ، ترانسفورماتور YY

3-13 خطاهاي نامتقارن ، ترانسفورماتور YGYG

3-14 خطاي TYPE A ، ترانسفورماتور DY

3-15 خطاي TYPE B ، ترانسفورماتور DY

3-16 خطاي TYPE C ، ترانسفورماتور DY

3-17 خطاي TYPE D ، ترانسفورماتور DY

3-18 خطاي TYPE E ، ترانسفورماتور DY

3-19 خطاي TYPE F ، ترانسفورماتور DY

3-20 خطاي TYPE G ، ترانسفورماتور DY

3-21 شكل موجهاي ولتاژ جريان ترانسفورماتور پنج ستوني براي خطاي TYPE A شبيه سازي با PSCAD

شبيه سازي با برنامه نوشته شده

3-22 شكل موجهاي ولتاژ جريان ترانسفورماتور پنج ستوني براي خطاي TYPE B شبيه سازي با PSCAD

شبيه سازي با برنامه نوشته شده

3-23 شكل موجهاي ولتاژ جريان ترانسفورماتور پنج ستوني براي خطاي TYPE C شبيه سازي با PSCAD

شبيه سازي با برنامه نوشته شده

3-24 شكل موجهاي ولتاژ جريان ترانسفورماتور پنج ستوني براي خطاي TYPE D شبيه سازي با PSCAD

شبيه سازي با برنامه نوشته شده

3-25 شكل موجهاي ولتاژ جريان ترانسفورماتور پنج ستوني براي خطاي TYPE E شبيه سازي با PSCAD

شبيه سازي با برنامه نوشته شده

3-26 شكل موجهاي ولتاژ جريان ترانسفورماتور پنج ستوني براي خطاي TYPE F شبيه سازي با PSCAD

شبيه سازي با برنامه نوشته شده

3-27 شكل موجهاي ولتاژ جريان ترانسفورماتور پنج ستوني براي خطاي TYPE G شبيه سازي با PSCAD

شبيه سازي با برنامه نوشته شده

3-28 شكل موجهاي ولتاژ جريان چند باس شبكه 14 باس IEEE براي خطاي TYPE D در باس

3-29 شكل موجهاي ولتاژ جريان چند باس شبكه 14 باس IEEE براي خطاي TYPE G در باس

3-30 شكل موجهاي ولتاژ جريان چند باس شبكه 14 باس IEEE براي خطاي TYPE A در باس

4- نتيجه گيري و پيشنهادات

مراجع

يکي از ضعيفترين عناصر نرم افزارهاي مدرن شبيه سازي، مدل ترانسفورماتور است و فرصتهاي زيادي براي بهبود شبيه¬سازي رفتارهاي پيچيده ترانسفورماتور وجود دارد، که شامل اشباع هسته مغناطيسي، وابستگي فرکانسي، تزويج خازني، و تصحيح ساختاري هسته و ساختار سيم پيچي است.
مدل ترانسفورماتور بواسطه فراواني طراحيهاي هسته و همچنين به دليل اينکه برخي از پارامترهاي ترانسفورماتور هم غير خطي و هم به فرکانس وابسته¬اند، مي تواند بسيار پيچيده باشد. ويژگيهاي فيزيکي رفتاري که، با در نظر گرفتن فرکانس، لازم است براي يک مدل ترانسفورماتور بدرستي ارائه شود عبارتند از:
• پيکربنديهاي هسته و سيم پيچي،
• اندوکتانسهاي خودي و متقابل بين سيم پيچها،
• شارهاي نشتي،
• اثر پوستي و اثر مجاورت در سيم پيچها،
• اشباع هسته مغناطيسي،
• هيسترزيس و تلفات جريان گردابي در هسته،
• و اثرات خازني.
مدلهايي با پيچيدگيهاي مختلف در نرم افزارهاي گذرا براي شبيه سازي رفتار گذراي ترانسفورماتورها، پياده سازي شده است. اين فصل يک مرور بر مدلهاي ترانسفورماتور، براي شبيه سازي پديده هاي گذرا که کمتر از رزونانس سيم پيچ اوليه (چند کيلو هرتز) است، مي باشد، که شامل فرورزونانس، اکثر گذراهاي کليدزني، و اثر متقابل هارمونيکها است.

1-2 مدلهاي ترانسفورماتور
يک مدل ترانس را مي توان به دو بخش تقسيم کرد:
• معرفي سيم پيچها.
• و معرفي هسته آهني.
اولين بخش خطي است، و بخش دوم غير خطي، و هر دوي آنها وابسته به فرکانس است. هر يك از اين دو بخش بسته به نوع مطالعه¬اي که به مدل ترانسفورماتور نياز دارد، نقش متفاوتي بازي مي¬کند. براي نمونه، در شبيه¬سازيهاي فرورزونانس، معرفي هسته حساس است ولي در محاسبات پخش بار و اتصال کوتاه صرفنظر مي¬شود.
براي کلاس بندي مدلهاي ترانسفورماتور چند معيار را مي¬توان بکاربرد:
• تعداد فازها،
• رفتار (پارامترهاي خطي/ غير خطي، ثابت/ وابسته به فرکانس)،
• و مدلهاي رياضي.
با دسته¬بندي مدلسازي ترانسفورماتورها، مي¬توان آنها را به سه گروه تقسيم كرد.
• اولين گروه از ماتريس امپدانس شاخه يا ادميتانس استفاده مي¬کند.
• گروه دوم توسعه مدل ترانسفورماتور قابل اشباع به ترانسفورماتورهاي چند فاز است. هر دو نوع مدل در نرم افزار EMTP پياده سازي شده است، و هر دوي آنها براي شبيه سازي برخي از طراحيهاي هسته، محدوديتهاي جدي دارد.
• وگروه سوم مدلهاي براساس توپولوژي، كه گروه بزرگي را تشکيل مي دهد و روشهاي زيادي بر اساس آن ارائه شده است. اين مدلها از توپولوژي هسته بدست مي آيد و مي¬تواند بصورت دقيق هر نوع طراحي هسته را در گذراهاي فرکانس پايين، در صورتيکه پارامترها بدرستي تعيين شود، مدل کند.

1-2-1 معرفي مدل ماتريسي Matrix Representation (BCTRAN Model)
معادلات حالت دائم يک ترانسفورماتور چند سيم پيچه چند فاز را مي¬توان با استفاده از ماتريس امپدانس شاخه بيان کرد:

(1-1)

در محاسبات گذرا، رابطه فوق بايد بصورت زير نوشته شود:

(1-2)

که و به ترتيب بخش حقيقي و موهومي هستند، که المانهاي آنها را مي¬توان از آزمايشهاي تحريک بدست آورد.
اين روش داراي تزويج فاز به فاز است، که ويژگيهاي ترمينال ترانسفورماتور را مدل مي¬کند، ولي فرقي بين توپولوژي هسته و سيم پيچ قائل نمي¬شود زيرا در همه طراحيهاي هسته، رفتار رياضي يکسان اعمال مي¬شود.
همچنين چون ماتريس امپدانس شاخه براي جريانهاي تحريکِ بسيار کم يا هنگامي که اين جريانهاي تحريك بطور کلي ناديده گرفته مي¬شود، ماتريس منفرد مي¬شود، موجب ايجاد برخي مشكلات از لحاظ دقت در محاسبات فوق مي¬گردد[1]. بعلاوه، امپدانسهاي اتصال کوتاه، که مشخصه¬هاي بسيار مهمي از ترانسفورماتور را توصيف مي¬کند، در اندازه گيري با چنين تحريکهايي از دست مي¬رود. براي حل اين مشکلات، ماتريس ادميتانس بايد استفاده شود:

(1-3)

که هميشه وجود دارد و عناصر آن مستقيما از آزمايشهاي اتصال کوتاه استاندارد بدست مي¬آيد.
براي مطالعات گذرا، بايد به دو مولفه مقاومتي والقائي تقسيم شود و ترانسفورماتور با معادله زير توصيف مي¬گردد:

(1-4)

همه اين مدلها خطي هستند، هر چند، در بسياري از مطالعات گذرا لازم است اثرات اشباع و هيسترزيس وجود داشته باشد. در اين حالت براي وارد كردن اثرات اشباع، اثرات جريان تحريک را مي¬توان خطي کرد و در ماتريس توصيف مدل قرار داد، ولي اين کار در زمان اشباع هسته مي¬تواند منجر به خطاهاي شبيه سازي شود.
در روش ديگر، تحريک از ماتريس توصيف مدل حذف مي¬شود و بصورت خارجي بصورت عناصر غير خطي به ترمينالهاي مدلها متصل مي¬شود (شکل 1-1).

بخشي از منابع و مراجع پروژه شبيه سازي و مدلسازي تاثير اتصالات ترانسفورماتور بر چگونگي تغييرات ولتاژ شبکه تحت word

[1]Thu Aung, and Jovica V. Milanovic, “The Influence of Transformer Winding Coections on the Propagation of Voltage Sags”, IEEE Trans. Power Del., VOL. 21, NO. I, JANUARY 2006

[2]M.H.J.Bollen, Understanding Power Quality Problems: Voltage Sags and Interruptions , IEEE Press Series on Power Engineering. NJ:IEEE Press , 2000

[3]G.J.Wakileh, Power System Harmonic: Fundamental, Analysisand Filter Design. New York:Springer-Verlag,2001

[4]V.Milanovic and Aung, "The Influenceof Transformer Winding Coections on the Propagation of Voltage Sags" vol. 21 NO. 1 , JANUARY 2006

[5] Bruce A. Mork, Francisco Gonzalez, Dmitry Ishchenko,Don L. Stuehm, and Joydeep Mitra. “Hybrid Transformer Model for Transient Simulation—Part I: Development and Parameters”. IEEE Trans. Power Del., VOL. 22, NO. 1, JANUARY 2007

[6]R.C.Dugan et al., Electrical Power Systems Quality , 2nd ed . New York: McGraw-Hill ,2002.

[7]Joaquín Pedra, Luis Sáinz, Felipe Córcoles, and Luis Guasch , "Symmetrical and Unsymmetrical Voltage Sag Effects on Three-Phase Transformers" IEEE RANSACTIONS ON POWER DELIVERY, VOL. 20 NO. 2, APRIL 2005

[8]Luis Guasch, Felipe Córcoles, Joaquín Pedra,, and Luis Sáinz , "Effects of Symmetrical Voltage Sags on Three-Phase Three-Legged Transformers"IEEE TRANSACTIONS ON POWER DELIVERY, VOL. 19, NO. 2, APRIL 2004

[9]S.G. Abdulsalam, W. Xu and V. Dinavahi , "Modelling and simulation of three-phase transformers for inrush current studies"IEE Proc.-Gener. Transm. Distrib., Vol. 152, No. 3, May 2005

[10]S. A. Saleh, , and M. A. Rahman ,"A New Transient Model for Three-Phase Power Transformers Using a Wavelet Filter Bank" IEEE TRANSACTIONS ON POWER DELIVERY, VOL. 20, NO. 2, APRIL 2005

[11]Pirjo Heine, and Matti Lehtonen , "Voltage Sag Distributions Caused by Power System Faults" IEEE TRANSACTIONS ON POWER SYSTEMS, VOL. 18, NO. 4, NOVEMBER 2003POWER DELIVERY, VOL. 21, NO. I, JANUARY 2006

[12] V. Brandwajn, H. W. Dommel, and I. I. Dommel, “Matrix representation of three-phase n-winding transformers for steady-state and transient studies,” IEEE Trans. Power App. Syst., vol. PAS-101, no. 6, pp. 1369 1378, Jun. 1982.