پرتال دانشگاهی کشور پرتال دانشگاهی کشور
University Portal of Iran

کلمات مرتبط

    نتایج کارشناسی ارشد 95 نتایج ارشد 95 دفترچه کارشناسی ارشد دانشگاه آزاد امریه سربازی استخدام تامین اجتماعی استخدام شرکت نفت استخدام آموزش و پرورش استخدام بانک پذیرش بدون کنکور منابع کارشناسی ارشد منابع دکتری استخدام شهرداری آگهی استخدام پليس استخدام نیروی انتظامی لیست همایش های بین المللی لیست سمینار لیست کنفرانس سالن همایش مقاله ISI دانشگاه پيام نور استخدام بانک پاسارگاد سازمان سما استخدام بانک شهر استخدام بانک گردشگری آگهی استخدام بانک صادرات استخدام بانک پارسیان پودمانی علمی کاربردی 95 استخدام دولتی استخدام استانداری استخدام آتش نشانی استخدام وزارت نيرو استخدام ديپلم استخدام برنامه نویس استخدام حسابدار نمونه سئوالات کارشناسی ارشد نمونه سئوالات دکتری ارزشیابی مدرک دانشگاه پیام نور فراگير دانشپذير مدرک دیپلم مدرک کارشناسی انتخاب رشته کنکور سراسری 95 عدح.هق daneshgah پردیس دانشگاهی شهریه دانشگاهها آگهی استخدام تهران azad karshenasi arshad kardani peyvasteh azmoon konkoor mba مجازی mba یکساله مدرک mba
 اخبار دانشگاهی کشور / آموزش های عمومی          22 اسفند 1389 - 13 March 2011




امروزه با توجه به تمایل به بهبود وضعیت سیستم توزیع تلاشهای زیادی در جهت بهینه سازی آن در ابعاد مختلف صورت می گیرد. پیشرفت علم ارتباطات ونیز کامپیوتر و بکارگیری آن در صنعت برق به عنوان ابزاری موثر در بهبود سیستم موجب شده تا شرکت های توزیع برق تلاش همه جانبه ای در جهت اتوماسیون توزیع انجام دهند.

بر اساس آمار اعلام شده حدود ۳۰ درصد از کل سرمایه گذاری صنعت برق به سیستم توزیع اختصاص می یابد. روند رشد شبکه های توزیع نیز – بخصوص در کشورهای در حال توسعه بالا است. با این حال تکنولوژی فنی این بخش نسبت به تولید و انتقال بسیار پایین است. بنا به نظر اکثر صاحبنظران، سیستم توزیع از رشد کیفی پایینی برخوردار است و وجود عواملی نظیر طرحهای غیرمهندسی، بالا بودن تلفات، نبود آمار و اطلاعات دقیق، عدم استفاده از ابزارهای مدیریتی نوین و ... از جمله دلایل اصلی عقب ماندگی آن است.

امروزه با توجه به تمایل به بهبود وضعیت سیستم توزیع تلاشهای زیادی در جهت بهینه سازی آن در ابعاد مختلف صورت می گیرد. پیشرفت علم ارتباطات ونیز کامپیوتر و بکارگیری آن در صنعت برق به عنوان ابزاری موثر در بهبود سیستم موجب شده تا شرکت های توزیع برق تلاش همه جانبه ای در جهت اتوماسیون توزیع انجام دهند.

همواره تلفات بالاتر از حد استاندارد، از امتیازهای منفی شبکه های توزیع بوده و روشهای زیادی نیز درجهت کاهش آن ارایه و اجرا شده است. از جمله تغییر آرایش سیستم به کمک نقاط مانور، که از روشهایی است که طی چند سال اخیر به آن توجه شده است. تغییر در آرایش سیستم از روشهای موثر در بهبود شبکه است و با انتقال بار از روی فیدرهای با بار سنگین به فیدرهای با بار سبک حاصل می شود. در شرایط بهره برداری عادی از آن جهت کاهش تلفات و یا تعدیل بار بین فیدرها، و در شرایط بروز یک خطای دائمی جهت کاهش نواحی بی برق تا زمان رفع عیب می توان سود جست.

این روش به لحاظ اجرایی بسیار ساده و تقریباً بدون هزینه است و اجرای آن با اهداف متفاوتی صورت می گیرد. طراحی شبکه های توزیع، بهبود پروفیل ولتاژ، سرویس و نگهداری تجهیزات، بازیابی بار، متعادل کردن بار فیدرها، پیک سایی و کاهش تلفات سیستم از جمله این اهداف است که با تغییر آرایش شبکه حاصل می شود. چنانچه هنگام مانور ترکیبی از این موارد مورد نظر باشد، به آن مانور چند منظوره اطلاق می شود.

امروزه تحقیقات زیادی در زمینه نحوه اجرای این روش انجام می گیرد. برخی با استفاده از روشهای ابتکاری و قوانین آن به جستجوی آرایش بهینه پرداختند، و برخی نیز روشهای تحلیل ارایه کردند. آقایان M.Baran و F.Wu در روش پیشنهادی خود تعویض شاخه را برای آرایش بهینه مطرح کردند. در این روش ابتدا کلیه کلیدهای باز بسته شده سپس جستجو جهت یافتن حلقه ای که بیشترین تلفات را ایجاد می کند انجام می گیرد. در حلقه منتخب شاخه ای که بیشترین تلفات را ایجاد کند باز می شود. به همین ترتیب تا آخرین حلقه برنامه اجرا می شود. اقایان Shirmohammadi و Hong نیز الگوریتمی بر اساس قوانین ابتکاری ارایه کردند. دراین روش نیز کلیه کلیدها بسته شده، سپس در حلقه های تشکیل شده بر این اساس که با باز کردن کدام شاخه ها کاهش تلفات را خواهیم داشت، کلید های مربوطه باز می شوند. در (۱) و (۵) و (۱۴) نیز از روش الگوریتم ژنتیک برای مساله استفاده شده است. این الگوریتم از نوع تحلیلی و ریاضی بوده و جواب آن آرایش نهایی را به سمت مینیمم سازی جامع سوق می دهد.

روشی که در اینجا مطرح می کنیم وضعیت کلیدهای سیستم را همزمان در نظر می گیرد. در این روش بر اساس نقاط مانور و کلیدهای مجاور آن در دو طرف راست و چپ، ترکیبات مشخصی شکل گرفته و مورد بررسی قرار می گیرند وآرایش با حداقل تلفات بدست می آید. نرم افزار تهیه شده بر مبنای این روش، بر روی یک شبکه استاندارد IEEE، اعمال کرده و آنگاه نتایج آن را مورد بررسی و با روشهای دیگر مقایسه خواهیم کرد.

● بهینه سازی آرایش شبکه های توزیع

بر اساس آمارهای ارایه شده بین ۵ تا ۱۳ درصد از کل انرژی تولیدی، در سرتاسر شبکه برق بصورت تلفات از دست می رود.دراین میان سهم شبکه توزیع بیش از بخش های دیگر است. آمار منتشر شده نشان می دهد حدود ۷۵ درصد تلفات مربوط به بخش توزیع است و از بین سه بخش شبکه توزیع (شبکه فشار ضعیف، پست های توزیع و شبکه فشار متوسط) عمده این تلفات به شبکه فشار ضعیف و خطوط طولانی و پربار آن برمی گردد و این امر بر اهمیت توجه به مساله تلفات در شبکه توزیع تاکید می کند.

ساختار سیستم های توزیع بر خلاف شبکه های انتقال که – به دلیل افزایش قابلیت اطمینان سیستم به صورت غربالی بهره برداری می شوند، بصورت حلقوی ضعیف، طراحی و ساخته می شوند و به شکل کاملاً شعاعی بهره برداری می شوند و این از جهت برقراری هماهنگی مناسب بین سیستم های حفاظتی و تجهیزات است.

فیدرهای منشعب از پستهای اصلی، بارهای متفاوتی راتغذیه می کنند این بارها عموماً شامل مسکونی، تجاری، صنعتی، کشاورزی و روشنایی بوده که هر یک دارای منحنی تغییرات روزانه و فصلی متفاوتی هستند. این تنوع مکانی و زمانی بار موجب می شود پروفیل بار از فیدری به فیدر دیگر تغییر کندو درنتیجه بارگذاری روی فیدرها نامتعادل باشد. چنانچه بتوان باتغییر در بخشهایی از سیستم توزیع برخی از بارها را از فیدری به فیدر دیگر انتقال داد به گونه ای که ساختار شعاعی شبکه حفظ شود، می توان شرایط بهره برداری را بهبود بخشید. این امر ضمن تعدیل بار بین پستها، تلفات سیستم را کاهش داده و بهبودی پروفیل در وضعیت کلیدها ممکن است که به بازآرایی شبکه موسوم است.

● انواع روشهای بازآرایی

با توجه به تعدد نقاط مانور، می توان توپولوژی های مختلفی از شبکه توزیع درنظر گرفت. اینکه این توپولوژی ها را چگونه بیابیم موضوع با اهمیتی در این بحث است و تاکنون روشهای گوناگونی ارایه شده است. تفاوت عمده روشهای بازآرایی در نحوه جستجوی حالتهای مختلف است. از دیدگاه کلی این روش ها را می توان به دو دسته تقسیم کرد:

الف) روشهای ابتکاری

در این نوع روشها، کلیه حالات و توپولوژی های سیستم در نظر گرفته نمی شود بلکه بر اساس یک سری قوانین ابتکاری حالت هایی انتخاب شده و محاسبات در آنها برای یافتن مسیر و آرایش مناسب انجام می گیرد. در اینگونه روشها، بر اساس این قوانین شاخه هایی جایگزین شاخه های مانوری می شود و با تغییر مسیر، بهبود شرایط شبکه را به دنبال خواهد داشت. از جمله ویژگی این نوع روشها این است که انتخاب کلید (ها) بر اساس میزان بار عبوری، هنگام اجرای محاسبات و تحلیل انجام می گیرد. نتایج حاصل از اجرای این نوع روشها عموماً به مینیمم محلی منتهی خواهد شد. در این روشها تمامی آرایشهای شبکه در نظر گرفته نمی شود. لذا در حل مسائل بزرگ به لحاظ سرعت عمل آنها، کارایی بیشتری از خودنشان می دهند، ولی هیچ تضمینی برای دستیابی به جواب بهینه وجود ندارد.

ب) روشهای ریاضی و آماری

این روشها تمامی حالت های ممکن برای شبکه را در وضعیت های باز و بسته کلید ها لحاظ می کنند بنابراین نسبت به روش های دسته اول از پیچیدگی بیشتری برخوردارند و زمان اجرای آن طولانی تر است. برای یک شبکه با nکلید، n۲ حالت مختلف داریم. در حالی که اغلب این حالت ها به دلیل نداشتن ویژگی شبکه توزیع غیرقابل قبول است. به عنوان مثال برای یک شبکه با ۲۰ کلید قابل باز کردن و بستن، ۲۲۰=۱۰۴۸۵۷۶ حالت وجود دارد که از این میان برحسب توپولوژی شبکه بطور متوسط تنها ۱۰۰۰۰ حالت معتبر وجود دارد. لذا بخشی از زمان اجرای این الگوریتم ها صرف شناسایی وجداسازی حالات قابل اجرا می شود. البته پروژه هایی ارایه شده که با استفاده از تکنیک های خاصی الگوریتم را کمتر به حالات غیرممکن می برد.

تفاوت این نوع روشها باروشهای ابتکاری در این است که انتخاب کلیدها جهت تغییر وضعیت مستقل از بار شبکه است در حالی که در دسته اول دیدیم که انتخاب کلید بر اساس جریان عبوری از کلید صورت می گیرد. اما مزیت عمده این نوع روشها این است که عموماً نتایج حاصل ازحل شبکه به آرایش بهینه منتهی می شود.

● ارایه روش

بطور کلی به منظور ایجاد حالت های مختلفی از آرایش شبکه، می توان هر یک از کلید ها را باز کرد و یا بست، به شرط اینکه هیچ حلقه ای تشکیل نشود و یاهیچ باری (Load) بی برق نشود. حالاتی که منجر به ایجاد حلقه ویاخروج شاخه ها شود، جزء حالات غیرقابل قبول قرار می گیرد. اگر یک کلید مانور بسته شود یک حلقه بسته در شبکه ایجاد می شود، همچنین اگر یک کلید باز شود بخشی از سیستم بی برق می شود. لذا پس از تشکیل هر حالت ابتدا باید کلیه اتصالات گره ها به منبع را چک کرد.

روشی که در این مقاله ارایه می شود از نوع ریاضی وابتکاری بوده اما جهت کاهش زمان اجرای الگوریتم، بجای جستجو بر روی کلیه ترکیبات کلیدها (که ویژگی روشهای ریاضی و آماری است)، روی نقاط قابل تغییر (خطوط مانور) متمرکز شده و آرایش های جدید بر این اساس جستجو می شود. بدین وسیله زمان اجرای برنامه کاهش می یابد، ضمن اینکه نتیجه حاصل بهینه خواهد بود.

در این بحث ابتدا الگوریتم جستجو راارایه خواهیم کرد و در ادامه به نحوه انجام محاسبات تلفات می پردازیم.

● الگوریتم جستجو

در نقاط مانور، هر کلیدی که جهت باز یا بسته شدن انتخاب می شود با دو کلید مجاور بلافصل خود در نظر گرفته می شود، باتوجه به چنین دیدگاهی می توان این سه کلید (کلید مانور و دو کلیدمجاور آن) را یک گروه کلید دانست.

به عنوان مثال در شکل زیر کلید ۹ به همراه کلیدهای ۳ و ۸ تشکیل یک گروه کلید می هند.

براین اساس که کدام کلید باز باشد سه آرایش برای شبکه فوق خواهیم داشت. حال اگر یک سیستم n کلید مانور داشته باشد n گروه کلیدتشکیل می یابد و بر این اساس n۳ حالت مختلف کلید زنی خواهیم داشت. باداشتن چنین الگویی می توان رابطه زیر را برای تعیین وضعیت یک گروه کلید تعریف کرد:

که در آن:

j شماره کلید (از nعدد)

i شماره ترکیب از میان n۳ حالت

Apij وضعیت کلید jام از حالت iام است.

نتیجه فرمول (۱) شامل ۳ رقم ۰، ۱ و۲ است، که می توانیم هر یک را نماینده یک حالت قرار دهیم، بگونه ای که عدد ۰ نشان دهنده این باشد که کلید مانور باز باشد و دو کلید مجاور آن بسته. عدد ۱ نشانه بسته بودن کلید مانور وباز بودن کلید (بر اساس قرارداد) سمت راست آن و بسته ماندن کلید سمت چپ باشد و به همین ترتیب عدد ۲ بسته بودن کلید مانور و بسته بودن کلید سمت راست آن، وباز بودن کلید سمت چپ آن را نشان دهد.

بر این اساس می توان ماتریس تمامی حالات را به صورت رابطه (۲) نمایش داد.

پس از تشکیل هر حالت و بررسی اعتبار آن، پخش بار بر روی شبکه اجرا شده و تلفات آن به روشی که در بخش بعد خواهد آمد، محاسبه می شود. پس از پایان محاسبات حالتی که حداقل تلفات را داراست انتخاب می شود. نتیجه حاصل نشان می دهد که در هر گروه کلید، کدام کلید باز و کدامیک بسته باشد.

● محاسبه تلفات شبکه به روش Simplified Distflow:

برای انجام محاسبات لازم است روشی انتخاب شود که از دقت مناسبی برخوردار باشد و در حداقل زمان به جواب برسد. شکل (۲) را در نظر بگیریم، zi=ri+xi امپدانس خطوط SLi=PLi+jQLi بار منشعب از باس iام است.

توان جاری در این شبکه شعاعی را می توان با معادلات شاخه Distflow بدست آورد. توان حقیقی و مجازی، ولتاژهای ابتدا و انتهای شاخه ها عبارتند از:

معادلات فوق، معادلات Distflow نامیده می شوند که Pi، Qi و Vi توان حقیقی، توان راکتیو و ولتاژ درطرف فرستنده و ۱+Pi، ۱+Qi و ۱+Vi درطرف گیرنده هستند. اگر ۰P، ۰Q و ۰V مربوط به اولین گره شبکه باشند، بقیه گره ها را هم به ترتیب می توان بدست آورد. این روش به معادلات شاخه پیشرو موسومند.

در محاسبات از معادلات پیشرو استفاده شده است. در این معادلات عبارت

ri به تلفات روی شاخه ها اشاره داردو با توجه به اینکه مقادیر آن بسیار کوچکتر از Pi و Qi هستند، می توان با حذف عبارات درجه دوم، این معادلات را بدین شکل نوشت:

بنابر این برای یک شبکه شعاعی می توان نوشت:

این معادلات را Simplified Distflow نامند. تلفات توان روی هر شاخه بدین شکل محاسبه می شود:

بنابراین کل تلفات سیستم برابر است با:

▪ نتایج شبیه سازی:

الگوریتم این روش بر اساس نقاط مانور طرح ریزی شده است. هر نقطه مانور به همراه بازوهای راست و چپ خود یک گروه تشکیل می دهند که مبنای جستجوی حالت های مختلف سیستم اند. مراحل اجرای برنامه به ترتیب زیر است:

یافتن کلیه ترکیبات سیستم بر اساس شاخه های مانور و دو شاخه مجاور آن

یافتن حالات معتبر از میان ترکیبات فوق

برآورد تلفات برای حالات معتبر به روش Simplified Distflow

شناسایی آرایش با تلفات می نیمم.

جهت اجرای روش، برنامه نرم افزاری تحت MATLAB تهیه شده است که فلوچارت کلی این برنامه در شکل ذیل ارایه شده است.

این برنامه بر روی یک شبکه توزیع شعاعی، که یک شبکه استاندارد IEEE است و در بسیاری از مقالات مورد استفاده قرار گرفته اجرا شده است. این شبکه دارای ۳۳ باس، ۳۲ شاخه و ۱۰ کلید مانور (۵ خط مانور) بوده و سطح ولتاژی آن KV۶۶،۱۲ است.

در جدول (۲) نتایج نهایی برنامه درج شده است. چنانکه مشاهده می شود تلفات شبکه نسبت به آرایش اولیه ۱۷۸/۳۱ درصد کاهش یافته است. در شکل (۳) تلفات شاخه ها در دو حالت ابتدایی و نهایی ترسیم شده، همچنین مقایسه ولتاژ باس ها در این دو وضعیت، نشان دهنده این است که پروفیل ولتاژ نیز بهبود می یابد.

شبکه بکار گرفته شده در این مقاله در روشهای ارایه شده در (۸) نیز مورد استفاده قرار گرفته شده است. درجدول (۳) مقایسه ای بین این روش ها انجام گرفته است. روش ارایه شده بوسیله Baran، به سه شکل محاسبه شده است و روش GA نیز در (۱۴) از الگوریتم ژنتیک استفاده کرده است.

مقایسه نتایج فوق نشان دهنده این نکته است که میزان کاهش تلفات در روش ارایه شده بیشتر است.

● نتیجه و بحث

در این مقاله روشی جهت بازآرایی شبکه های توزیع ارایه شده است که اجرای آن منجر به کاهش تلفات در سیستم می شود.

چنانکه ذکر شد در روشهای ابتکاری سرعت پاسخگویی الگوریتم بالا است اماجواب بدست آمده لزوماً بهینه نیست. در روشهای آماری، سرعت اجرا پایین است ولی جواب نهایی بهینه است.

دراین روش بجای در نظر گرفتن تمامی حالتهای سیستم، بر روی نقاط مانور متمرکز شده و بر این اساس آرایش های متفاوتی از سیستم را مورد بررسی قرار می دهیم. این امر باعث می شود زمان اجرای برنامه روی حالات غیرعملی صرف نشود، ضمن اینکه به جواب بهینه دست پیدا خواهیم کرد. بنابراین در این روش هم به سرعت بالای روشهای ابتکاری دست یافته ایم و هم به جواب بهینه روشهای آماری همچنین از مزایای این روش می توان به این مساله اشاره کرد که انتخاب وتغییر وضعیت کلیدها به بارعبوری از کلید وابسته نیست. لذا استفاده از این روش در طراحی و توسعه شبکه توزیع نیز فراهم می شود.

ترجمه تخصصی دانشگاهی

خبرنامه - شبکه های اجتماعی

آمار سایت