محاسبات حالت گذراي جريان اتصال كوتاه به روش تبديل لاپلاس در شبكه ي راه آهن برقي AC با سيستم تغذيه ي اتوترانسفورماتور

Energy Saving in Railway Transportation Using Particle Swarm Optimization

محاسبات اتصال كوتاه و حالت گذراي شبكه هاي الكتريكي از مهمترين اجزاي مراحل طراحي يك شبكه است. هاديهاي يك شبكه علاوه بر تحمل جريان نامي شبكه و تامين افت ولتاژ در محدوده قابل قبول، بايد از نظرالكتريكي و مكانيكي تحمل جريانهاي اتصال كوتاه را داشته باشند. علاوه بر اين، بايد محدوده تغييرات جريان اتصال كوتاه مشخص باشد تا ضمن انتخاب تجهيزات (سوييچگيزها و ... ) با قدرت قطع و تحمل جريان اتصال كوتاه، سيستم حفاطتي را سريع و بموقع قطع كند. در اين راستا بايد حداكثر جريان اتصال كوتاه شبكه محاسبه شود. در اين مقاله، روش تبديل لاپلاس به منظور محاسبهحالت گذراي جريان اتصال كوتاه در شبكه يك پارچه راه آهن برقي AC با روش تغذيه اتوترانسفورماتور (شامل پست كشش، خطوط بالاسري و اتوترانسفورماتور) به همراه شبكه سه فاز بالادستي (شامل شبكه سه فاز و خطوط انتقال) بكار گرفته شده است. تمامي اجزاي سيستم راه آهن برقي AC در حوزه لاپلاس مدل سازي شده و حالت گذراي جريان اتصال كوتاه توسط برنامه نويسي در محيط نرم افزار MATLAB/m-file محاسبه شده است. علاوه بر روش تبديل لاپلاس، روشهاي حل عددي نيز قادر به محاسبه حالت گذراي جريان اتصال كوتاه هستند. در اين مقاله به منظور تاييد نتايج محاسبه حالت گذراي اتصال كوتاه توسط روش تبديل لاپلاس، نتايج به دست آمده با نتايج شبيهسازي در نرم افزار PSCAD (در اين نرم افزار از روش حل عددي استفاده مي شود) مقايسه شده است. اين مقايسه نشان دهنده دقت مناسب روش مدل سازي و حل در حوزه لاپلاس، به منظور محاسبه حالت گذراي جريان اتصال كوتاه است.

Some of the most important aspects of network design include calculation of short circuits and temporary states of electrical networks. The conductors used in a network not only should handle nominal current of the network and supply voltage drops within acceptable limits, but should also have proper electrical and mechanical characteristics for enduring sparks and short circuit currents. Besides, the range of short-circuit current changes should be determined so that proper equipment (such as switchgears and …) which can endure short-circuit currents are selected for protecting the system and breaking current of a short circuit in time. In this regard, the highest amount of short-circuit current should be calculated. Therefore, in this dissertation, at first an AC railway system fed via auto transformers are introduced and then some techniques for calculating temporary short circuit conditions (including a numerical and a Laplace calculation method) are presented. Since a solution via Laplace is considered in this dissertation, all components of the AC electric railway system (including substations, overhead power lines, autotransformers) and the overhead network (including the 3 phase network and transmission lines) are modeled in form of Laplace. For this integrated system (AC electric railway system with its overhead power lines) a complete Matlab application, which can calculate temporary short circuit states, is developed. Some of outputs of the system comprise current and voltage of short-circuit in various parts of the network. In this dissertation, a sample research network is selected and temporary short circuit states and short circuit currents in various parts of the network are calculated.