با توجه به رشد جمعیت و توسعه صنعت و به تبع آن رشد بار، در بعضی مواقع پستهای موجود جواب گوی تقاضای موجود یا مصرف در آینده نزدیک را نمی باشد، در چنین شرایطی باید پستهای موجود را توسعه داد یا پستهای جدیدی را جایابی و نصب کرد. مساله مکان یابی پستهای فوق توزیع یکی از موارد مهم در برنامه ریزی سیستمهای توزیع می باشد که اثر چشمگیری بر هزینه های بهره برداری از سیستم و مقدار سرمایه گذاری های لازم دارد.
در این پایان نامه روشی برای دستیابی به مکان بهینه، تعیین ظرفیت و زمان بندی احداث و نصب پستهای فوق توزیع ارائه گردیده و تابع هدف مناسب برای مساله فرموله شده است. روش پیشنهادی در زمره برنامه ریزی های غیرخطی قرار دارد. این متد بر پایه کسب حداقل تلفات و کمترین هزینه های ممکن تنظیم شده و در تابع هدف هزینه های مربوط به زمین، ساخت و ساز و تجهیزات و نصب خطوط توزیع و فوق توزیع (هزینه های ثابت) و همین طور هزینه تلفات انرژی و توان (هزینه های متغییر) لحاظ گردیده است. برای طراحی روش دینامیک به کار گرفته شده و برای تمام نقاط بار مقدار رشد بار بطور جداگانه منظور شده است. مبحث جایابی پستهای فوق توزیع، تعیین ظرفیت و حوزه سروی س دهی آنها یک مساله پیچیده با تابع هدف غیرخطی است که در الگوریتم پیشنهادی، با توجه به نوع متغییرهای مساله و قیود انتخاب شده، برای حل و تعیین پاسخ بهینه روش شاخه و کران (B & B) استفاده شده است. کارآیی روش ارائه شده از طریق طرح آزمایشهای م ختلف و اجرای آن توسط نرم افزاری که مبتنی بر الگوریتم پیشنهادی تهیه شده ، مورد بررسی قرار گرفته است.
علاوه بر این آزمایشات، نتایج یک پروژه عملی که بر روی قسمتی از شبکه واقعی یکی از شهرها، توسط نرم افزار تهیه شده اجرا شده، ارائه گردیده است. شبکه مورد نظر، در برگیرنده منطقه وسیعی بوده و شامل ۶۳ مرکز بار و پنج پست فو ق توزیع در حال بهر ه برداری می باشد که پس از انجام مطالعات پیش بینی بار در منطقه و جمع آوری اطلاعات شبکه و داده های مورد نیاز برای نرم افزار، بررسی های لازم انجام شده و نتایج حاصله بیان شده است.
فصل اول
مقدمه
انرژی الکتریکی یکی از عمده ترین نیازهای بشری است و بهره برداری از آن سهولت قابل توجهی در روند زندگی افراد پدید می آورد، از این رو یکی از بزرگترین صنایع در سطح جهان، صنعت برق است که وظیفه برق رسانی را به عهده دارد.
سیستم قدرت دار ای پیچیدگیهای بسیاری است و انرژی الکتریکی از آغاز تا سرانجام مسیر پرپیچ و خمی را طی می کند. در یک تقسیم بندی ساده سیستم قدرت دارای سه بخش تولید، انتقال و توزیع است که هریک از این بخشها زیرمجموعه های خاص خود را دارا هستند. از آنجائی که جمعیت جهان رو به رشد است و تکنولوژی سیر تکاملی را در پیش گرفته است، لذا همواره با افزایش تقاضای انرژی الکتریکی روبرو هستیم بنابراین یک سیستم قدرت با یک ساختار ثابت نمی تواند رشد تقاضا را پاسخگو باشد، از این رو این صنعت نیز همگام با دیگر صنایع پیشرو، مسیر تکاملی را طی می کند و ه ریک از زیرمجموعه های سیستم قدرت نیز در این مسیر گام بر می دارند. در این میان شبکه توزیع به دلایل متنوع مانند رویارویی مستقیم با مشترکین، منبع درآمد شرکتهای برق و گستردگی تجهیزات، نظرها را بخود معطوف ساخته است و تمامی تلاش ها برای برآوردن نیاز مشترکین این بخش انجام می شود. طرحهای متنوع برای این بخش تعریف می شود که هریک زیرمجموعه خاصی از این شبکه را تحت پوشش قرار می دهد. آنچه در تمامی این طرحها مشترک است، دستیابی به هدف با کمترین هزینه است و در تمامی آنها محدودیتهای اقتصادی باعث شده است که طراح دنبال را ه کاری با کمترین هزینه باشد. برخی از پروژه های تعریف شده
در این بخش فیدرها را مد نظر دارد، برخی پستها و بعضی نیز برای بهره برداری و سهولت آن تعریف می شود و برخی پایه و بنیاد این بخشها می باشد. آنچه در طراحی فیدرها مورد توجه قرار می گیرد، مسیریابی، توزیع بار و نوع هادی ها است که هریک از آنها قیود خاص خود را دارا هستند. در بخش طراحی پستها، اندازه پستها، ناحیه سرویس دهی آنها و مکانشان مورد بحث و بررسی قرار می گیرد. برخی پروژه ها نیز چون بازیابی بار و بازآرایی شبکه زیر مجموعه بهر ه برداری هستند و برخی پروژه ها چون پ یشبینی بار، اطلاعات پایه و بنیادین را برای بخشهای ذکر شده فراهم می آورند. هر یک از طرحهای ارائه شده دارای اهمیت قابل توجهی بوده و نمی توان وزن خاصی برای هرکدام قائل شد چرا که هریک وابسته بهم بوده و تمامی آنها یک هدف یعنی تامین برق مورد نیاز مشترکین با کمترین هزینه را دنبال می کنند.
آنچه در این پایان نامه مورد بحث و بررسی واقع می شود، تعیین مکان بهینه پستهای فوق توزیع و به همراه ظرفیت و ناحیه سرویس دهی هرکدام است. مساله برنامه ریزی برای سیستمهای توزیع، مبحث پیچیده ای است که معمولا به دو زیر مساله تقسیم می شود که بصورت دو مبحث جایابی بهینه پستهای فوق توزیع و مبحث بهینه سازی فیدرهای پائین دستی دسته بندی می شود که ابتدا مساله مربوط به مکان پست حل شده سپس با توجه به نتایج بدست آمده از مرحله اول به مساله بهینه سازی فیدرها پرداخته می شود. سیستم توزیع دارای ساختار ی است که بطور پیوسته در حال تغییر و توسعه بوده بطوری که تعداد مشترکین افزایش می یابد و الگوی مصرف مراکز بار در اثر عوامل متعدد عوض م ی شود. با توجه به رشد جمعیت وتوسعه صنعت و به تبع آن رشد بار، در بعضی مواقع پستهای موجود جواب گوی مصرف موجود یا مصرف در آینده نزدیک را نمی باشد که این گونه موارد در شهرهای در حال توسعه به تعدد دیده م ی شود، در چنین شرایطی باید پستهای موجود را توسعه داد یا پستهای جدیدی را جایابی و نصب کرد. مساله مکان یابی پستهای فوق توزیع یکی از موارد مهم در برنامه ریزی سیستمهای توزیع می باشد که اثر چشمگیری بر هزینه های بهره برداری از سیستم و مقدار سرمایه گذار ی های لازم دارد. در چنین مطالعاتی فرد برنامه ریز معمولا با انتخابهای مختلفی روبرو می شود و عوامل زیادی را باید در نظر بگیرد تا طرحی را که ارائه می کند، بیانگر بهترین حالت ممکن باشد، به ویژه اینکه در سالهای اخیر مواردی مانند رشد سریع بار، کمبود زمین مناسب در مناطق شهری طراحان را در شرایط سختی قرار داده است. قیود عمده ای که در این مساله باید در نظر گرفته شود عبارتند از:
– محل پست نزدیک به مراکز بار باشد تا حداقل تلفات و هزینه احداث خطوط حاصل شود
– مکان پستهای موجود ودر حال بهره برداری
– دسترسی به خطوط بالادستی و پایین دستی
– وجود فضای کافی برای توسعه احتمالی در آینده
– برآورده کردن قوانین شهری و کاربری زمین
در ابتدا آنچه که برای طراح جهت آغاز کار لازم است، مکان جغرافیایی مراکز بار، دامنه بار و میزان رشد آن در آینده است. برای بدست آوردن این داده ها علاوه بر اطلاعات توسعه شهری در گذشته، نیاز به بررسی وضعیت کنونی و پیش بینی توسعه و رشد در آینده وجود دارد. پیشبینی بار اساس کار طراحی متغییرهای تصمیم برای مکان و ظرفیت پست، نوع کابلها و تجهیزات لازم می باشد.
شامل 107 صفحه فایل pdf
امروزه با به وجود آمدن شرایط رقابتی در تولید انرژی الکتریکی و حضور تولید پراکنده در سیستم های توزیع، این شبکه ها وارد مرحله جدیدی شده اند. شبکه های توزیع در طی چند ده سال جهت مصرف طراحی شده اند و امروزه باید شاهد تولید با ظرفیت محدود باشند. تولیدات پراکنده منابع توان الکتریکی هستند که به طور مستقیم به شبکه توزیع یا مکان مصرف کننده متصل می شوند. تولیدات پراکنده از تکنولوژی های مختلفی برای تولید انرژی الکتریکی استفاده می کنند. به طور کلی تکنولوژی های تولید پراکنده را می توان به دو دسته منابع تجدیدپذیر و تجدیدناپذیر تقسیم کرد. در صورت مکان یابی مناسب و کنترل صحیح تولیدات پراکنده، این سیستم ها می توانند برای شبکه، بسیار مفید باشند. اما عدم رعایت موارد فوق منجر به تاثیراتی منفی روی شبکه می شوند. روش های مختلفی برای جایابی DG در مراجع مختلف، ارائه شده است و با این روش ها تابع هدفی که معمولا تابع هزینه یا تلفات است، باید با روش های بهینه سازی، حداقل شود. الگوریتم مورچگان یکی از روش های نوین بهینه سازی است که بر پایه رفتار مورچه های واقعی در یافتن کوتاه ترین مسیر تا محل غذا بنا شده است. این الگوریتم برای حداقل کردن یک تابع هدف مطلوب، به کار می رود. در این پروژه هدف از به کارگیری این روش بهینه سازی، حداقل کردن تابع هدف شامل هزینه تلفات و تولید انرژی جهت جایابی بهینه تولیدات پراکنده در سیستم توزیع می باشد. خروجی این بهینه سازی شامل مکان، ظرفیت و تعداد بهینه تولیدات پراکنده در شبکه مورد مطالعه است. جایابی تولیدات پراکنده در شبکه های توزیع در مورد سیستم توزیع شعاعی الهام گرفته شده از شبکه 34 IEEE شینه مورد مطالعه قرار می گیرد و تاثیر تولید توان در ضریب توان های مختلف روی جایابی تولیدات پراکنده بررسی می شود. نتایج به دست آمده نشان می دهد که اگر تولیدات پراکنده قادر به تولید توان راکتیو باشند، با کاهش بیشتر تلفات شبکه، تاثیر مثبت استفاده از آنها افزایش می یابد.
مقدمه
تولیدات پراکنده، مولدهای کوچک توان الکتریکی هستند که به سیستم های توزیع یا در نزدیکی محل مصرف انرژی الکتریکی جهت تامین بخشی یا تمام توان مورد نیاز مصرف کنندگان نصب می گردند. بدین ترتیب شبکه توزیع از حالت غیرفعال به حالت فعال تبدیل می شود. در حالی که این شبکه ها از ابتدا برای مصرف طراحی شده اند و هیچ تمهیدی برای تولید در آنها در نظر گرفته نشده است. تحقیقات انجام شده توسط موسسه EPRI نشان می دهد که تا سال 2010، تولیدات پراکنده نزدیک به 25% از تولیدات را به خود اختصاص خواهد داد. همچنین تحقیقات مؤسسه NGF نشان دهنده سهمی بیش از 30% برای تولیدات پراکنده است. با رشد نفوذ تولیدات پراکنده به شبکه های توزیع، بررسی رفتار و تاثیرات آنها بر سیستم قدرت جهت دستیابی به مزایا و اجتناب از معایب آن ضروری است. اما اولین گام برای دستیابی به مزایای هر عضو سیستم توزیع جایابی درست و بهینه است. در واقع قبل از هر مطالعه ای باید با جایابی بهینه، مکان و ظرفیت مولدهای تولید پراکنده تعیین گردد تا بررسی های بعدی به حصول بهترین منافع از نصب این مولدها منجر گردد. در این پژوهش جایابی بهینه تولید پراکنده جهت تعیین مکان، ظرفیت و تعداد آنها به روش الگوریتم مورچگان انجام گرفته است. در این راه تغییرات بار در ساعات روز و ماه های سال و رشد سالیانه بار و قیمت انرژی الکتریکی در نظر گرفته شده است و با استفاده از یک تابع هزینه، حداقل سازی با الگوریتم مورچگان صورت گرفته است.
فصل اول: کلیات
1-1- مقدمه:
در ابتدای تولید الکتریسیته و آغاز مصرف انرژی الکتریکی، منابع کوچک و پراکنده ای نظیر رودخانه ها و توربین های کوچک آبی برای تولید انرژی الکتریکی به کار گرفته می شدند. در واقع ایده تولید پراکنده، ایده ای قدیمی و مربوط به اواخر قرن 19 میلادی است.
با پیشرفت صنعت برق و ساخت ژنراتورها و موتورهای عظیم الجثه، مولدهای کوچک و محلی انرژی به نیروگاه های چند صد مگاواتی که شمار زیادی از مصرف کنندگان دور و نزدیک را تحت پوشش قرار می دادند، تبدیل شدند.
اکنون پس از گذشت بیش از یک قرن از بهره برداری انسان از انرژی الکتریکی برای تامین رفاه و آسایش، بیشتر طراحان و برنامه ریزان صنعت برق در سراسر دنیا به ایده تولید پراکنده روی آورده، در جهت کوچک سازی حجم مراکز تولید و سطح تحت پوشش آنها تلاش می کنند.
در این فصل وضعیت تولید انرژی در سال های اخیر مورد بررسی واقع می شود و زمینه های تاریخی بازگشت به تولید پراکنده در تامین انرژی الکتریکی مورد نیاز مصرف کنندگان ارائه می شود و در نهایت به جایابی DG در شبکه های توزیع به عنوان اولین گام در جهت استفاده از مزایای آن است، پرداخته می شود و روند کلی مطالعات انجام شده در این مجموعه توضیح داده می شود.
2-1- تولید انرژی:
اولین نیروگاه های احداث شده در دنیا را از لحاظ نوع منبع می توان به سه گروه عمده زیر تقسیم کرد:
– منابع آبی: از انرژی آب جاری رودخانه ها یا آب ذخیره شده در مخزن سدها استفاده می کنند.
– منابع حرارتی: از انرژی سوخت ها نظیر نفت، زغال سنگ یا گاز بهره می برند.
– منابع هسته ای: از انرژی اتمی استفاده می شود.
سایر منابع تولید انرژی الکتریکی تا پایان قرن بیستم فرعی و غیر متداول محسوب می شدند. جدول (1-1) سهم هریک از تکنولوژی های فوق را در تولید انرژی در سراسر دنیا تا پایان قرن بیستم نشان می دهد.
نیروگاه های عظیم با توان بالا و از هریک از انواع فوق نیاز به اختصاص مکان مناسبی برای ساخت دارند که یافتن این مکان هم مشکلاتی به همراه دارد از قبیل اینکه نیروگاه های آبی باید در محدوده جغرافیایی مشخصی بر سر راه رودخانه ای با دبی آب بالا ساخته شوند و یا اینکه نیروگاه های اتمی در محلی حفاظت شده و دور از مراکز تجمع با امنیت بالا احداث شوند. رساندن سوخت به نیروگاه های حرارتی نیز هزینه هایی را بر روند کلی تولید برق تحمیل می کند که نزدیکی آنها به محل تامین سوخت، این هزینه ها را کاهش می دهد. از طرف دیگر برای رساندن انرژی الکتریکی به مصرف کنندگان، طرحی و احداث شبکه های عظیم انتقال و توزیع برق ضروری است که در مناطقی با جمیعت پراکنده و غیرمتمرکز، سرمایه گذاری قابل توجهی را می طلبد و برق تامین شده در محل مصرف را به برقی پرهزینه و گران تبدیل می کند. در بسیاری از کشورها صنعت برق نیز همچون سایر صنایع از سرمایه بخش خصوصی بهره می گیرد و در ایران هم سمت و سوی برنامه ریزی ها در جهت خصوصی سازی و کاهش حجم دولت است. با توجه به این واقعیت، ضرورت توجه به تکنولوژی های دیگر تولید برق که به سرمایه گذاری کمتری احتیاج داشته و بازگشت سرمایه کوتاه تری دارند، که هردو از اولویت های مشارکن بخش خصوصی در تامین مالی صنایع هستند، کاملا محسوس می باشد. بنابراین کاستن از حجم نیروگاه ها و بزرگی سطح تحت پوشش شبکه های برق رسانی می تواند به جذب سرمایه های خصوصی و دستیابی به اهداف برنامه های توسعه یاری رساند.
شامل 134 صفحه فایل pdf
یکی از اقدامات اولیه در راه بهبود کیفیت برق در شبکه های توزیع، شناسایی وضعیت هارمونیکی فعلی شبکه با استفاده از روش های تخمین حالت هارمونیکی است. برای تحقق عملی و اقتصادی این مهم ابتدا لازم است تا حداقل تجهیزات اندازه گیر مورد نیاز جهت اندازه گیری سطح هارمونیکی تعیین و سپس به صورت بهینه جایابی گردند. در این تحقیق روش جدیدی برای جایابی بهینه تجهیزات اندازه گیرهای هارمونیکی در سیستم های توزیع ارائه شده است. ایده اصلی در این الگوریتم استفاده از تحلیل حساسیت و استفاده از تابع انرژی برای تعیین محل و نوع تجهیزات اندازه گیر است، از شبکه های عصبی و پخش بار هارمونیکی به روش تزریق برای تخمین زدن جریان های هارمونیکی تزریی و جریان خطوط استفاده شده است.
برای بررسی قابلیت روش پیشنهادی تاثیر نویز یا خطا در مقادیر اندازه گیری بر روی پارامترهای تخمین زده شده و همچنین تاثیر خازن گذاری و تغییر ساختار شبکه بر الگوریتم پیشنهادی بر روی سیستم توزیع 13 باس استاندارد IEEE بررسی شده است. نشان داده شده که خطای تخمین منابع مونیتور شده کم است و دقت تخمین خوب است این الگوریتم همچنین بسیار ساده و برای همه نوع شبکه توزیع بدون وابستگی به ساختار آن می توان با درصد خطا قابل قبولی استفاده شود. توجه به این نکته لازم است که فرض شده محل منابع هارمونیکی از قبل مشخص است، و همچنین فرض شده که شبکه عاری از هرگونه اغتشاشات ولتاژی خارجی است.
مقدمه
با توجه به افزایش روزافزون تجهیزات الکترونیک قدرت و بارهای خانگی در شبکه های توزیع آلودگی هارمونیکی شبکه های توزیع یکی از نگرانی های بهره برداری از این شبکه ها می باشد. در این میان با توجه به دینامیک بارها، ایجاد یک سیستم رویت پذیر برای تخمین حالت شبکه های توزیع در محیط هارمونیکی به یکی از ضرورتهای مراکز مدیریت این شبکه تبدیل شده است.
یکی از مهمترین مراحل تخمین حالت، دریافت اطلاعات از شبکه مورد مطالعه می باشد. با توجه به اینکه هدف در این پروژه تخمین حالت هارمونیکی است به نظر می رسد که اطلاعات بسیار زیاد و در فاصله زمانی کوتاه، باید به مرکز مدیریت ارسال گردد. با توجه به محدودیت های اقتصادی و فنی از قبیل سیگنال های مخابراتی حدالامکان باید تعداد تجهیزات اندازه گیری به حداقل رسیده و تخمین حالت با قبول تقریب مورد قبول با استفاده از روابط ریاضی انجام گیرد. در این پروژه هدف ارایه الگوریتم ریاضی تخمین حالت هارمونیکی در شبکه های توزیع شعاعی به همراه جایابی بهینه (حداقل تجهیزات اندازه گیری) خواهد بود.
فصل اول
مروری بر مباحث کیفیت توان
1-1- مقدمه
کیفیت توان از اواخر دهه 1980 برای شرکت های برق و مشترکین مصارف فشار ضعیف و متوسط اهمیت زیادی پیدا کرده است، به طوری که با توجه به درخواست مشترکین، شرکت های برق درصدد بهبود کیفیت توان در شبکه های توزیع می باشند. عنوان کیفیت توان یا کیفیت برق به صورت یک مفهوم کلی برای تمام اغتشاشات موجود در شبکه های توزیع به کار برده می شود. موضوعاتی که تحت این مفهوم به کار می روند لزوما جدید نیستند و آنچه که جدید است تلاش کنونی مهندسی برای برخورد با این مفهوم به شکل سیستماتیک است نه به صورت مسایل منفرد و متفرقه. می توان دلایل عمده توجه روزافزون به این مساله را به صورت زیر برشمرد:
– بروز اشکال و به وجود آمدن تبعات نامطلوب در صورت معیوب شدن یک عنصر، به خاطر اتصال شبکه ها به یکدیگر و تشکیل شبکه های بزرگتر.
– افزایش روزافزون هارمونیک در سیستم های قدرت به خاطر رشد استفاده از تجهیزات پر بازده با قابلیت تنظیم سرعت و همچنین استفاده از خازن های موازی برای تصحیح ضریب قدرت.
– توجه بیشتر شرکت های برق به موضوع کیفیت برق به خاطر آگاهی روزافزون مشتریان از مسایلی چون قطعی های، کمبودهای ولتاژ و حالت های گذرای ناشی از کلیدزنی.
– افزایش حساسیت تجهیزات الکتریکی امروزی در مقابل انواع اغتشاشات موجود در شبکه های توزیع.
انگیزه اصلی پشت این دلایل، افزایش بهره وری مشترکین است. کارخانجات تولیدی خواستار ماشین های سریعتر، با بهره وری و راندمان بیشتر هستند. شرکت های برق هم خواستار سوق دادن کارخانجات تولیدی به این مساله هستند زیرا این عمل اولا موجب بهره وری بیشتری برای مشترکین و ثانیا موجب صرفه جویی قابل ملاحظه ای در سرمایه گذاری مراکز تولید و پست ها به خاطر استفاده کردن مشترکین از وسایل پربازده خواهد شد. نکته قابل توجه این است که دستگاه هایی که برای افزایش بهره وری به کار می روند اغلب نسبت به بیشتر اغتشاشات کیفیت توان حساس هستند و گاهی اوقات این ادوات خود منشا مشکل مضاعف کیفیت توان هستند.
شامل 116 صفحه فایل pdf