جبران سازی توان راکتیو با هدف جلوگیری از افت ولتاژ شبکه، افزایش ضریب توان سیستم، متعادل سازی جریان بار و کاهش همزمان مصرف انرژی و بهبود عملکرد لکوموتیو در سیستم راه آهن برقی

با افزایش جمعیت و بالا رفتن هزینه های حمل ونقل در بیشتر کشورهای جهان، سیستم راه آهن به عنوان یک سیستم حمل ونقل برتر شناخته میشود. علت این برتری می تواند ناشی از امنیت و اطمینان بالا و تاثیر زیاد این سیستم بر بهبود حمل و نقل باشد. جستجوی روش های کنترل بهینه برای قطارها به طوری که استفاده از منابع انرژی را حداقل کند یکی از مسائل مهم روز در زمینه مهندسی راه آهن به شمار می رود. در صنعت راه آهن دو راهکار کلی می تواند برای بهبود انرژی مصرفی ارائه گردد، یکی بهبود تکنولوژی ساخت سیستم تراکشن راه آهن و دیگری تغییر در روند عملیاتی قطار است.با توسعه شبکه های الکتریکی در نواحی بین شهری، بیشتر سیستم های تراکشن راه آهن امروزی از انرژی الکتریکی استفاده می کنند. در این مقاله یک سیستم تراکشن راه آهن ۲ × ۲۵ کیلو ولت AC ۵۰ هرتز مورد بررسی قرار گرفته و برای چند مورد از مشکلات اساسی این سیستم نظیر عدم تعادل حدود ۱۱ درصد در جریان بار و همچنین مصرف توان راکتیو بالا، یک SVC هوشمند پیشنهاد شده است. این SVC قادر است بصورت زمان واقعی و توسط الگوریتم بهینه سازی چندهدفه NSGA-II ، میزان عدم تعادل جریان بار را به ۹۸ / ۰ درصد تقلیل داده و همچنین همزمان توان راکتیو مورد نیاز سیستم را نیز تامین کند. هدف، تولید تراژکتوری های سرعت بهینه است به گونه ای که تحت قیود حاکم بر مساله، همزمان هم از لحاظ انرژی مصرفی بهینه باشد و هم اینکه تحت این تراژکتوری سرعت، قطار با حداقل تاخیر زمانی سفر ممکن و با تامین آسایش مسافرین به مقصد مورد نظر برسد. دو الگوریتم بهینه سازی چندهدفه NSGA-II ، MOPSO و الگوریتم بهینه سازی یک هدفه KH برای تحقق تراژکتوری سرعت قطار بهینه بکار گرفته شده اند. در ادامه، کارایی الکتریکی یک سیستم تراکشن راه آهن ۲ × ۲۵ کیلو ولت AC ۵۰ هرتز مورد بررسی قرار گرفته، برخی از مشکلات اساسی این سیستم تعیین شده و راه حلی جهت رفع این مشکلات ارائه می گردد. پتانسیل اعمال یک SVC هوشمند در محل منبع تغذیه یک سیستم تراکشن ۲ × ۲۵ کیلو ولت AC و ۵۰ هرتز مورد بررسی قرار گرفت و نتایج نشان داد که با اعمال روش بهینه سازی چندهدفه NSGA-II بصورت زمان واقعی، عدم تعادل جریان بار از ۳۱ / ۱۰ درصد به ۹۸ / ۰ درصد تقلیل یافت و همچنین کل توان راکتیو مورد نیاز سیستم تراکشن نیز پوشش داده شد. همچنین جبرانسازی توان راکتیو با هدف جلوگیری از افت ولتاژ شبکه، افزایش ضریب توان سیستم، متعادل سازی جریان بار و کاهش همزمان مصرف انرژی و عملکرد لکوموتیو در سیستم راه آهن برقیمحقق شد.

کلیدواژه ها:

راه آهن برقی ، کاهش مصرف انرژی ، جبرانسازی توان راکتیو ، جلوگیری از افت ولتاژ شبکه ، افزایش ضریب توان سیستم