بخشی از مقاله
خلاصه
در این مقاله مسالهی بازآرائی با حضور منابع تولید پراکنده در شبکهی توزیع با هدف بهبود قابلیت اطمینان و کمینه-سازی تلفات توان انجام شده است. برای این منظور، چهار پارامتر قابلیت اطمینان در فرمولبندی مساله لحاظ شده که عبارتند از: شاخص تعداد قطعی متوسط سیستم، شاخص طول مدت قطعی متوسط سیستم، متوسط انرژی تغذیه نشده و متوسط تعداد دفعات قطعی گذرای سیستم. انتخاب پارامترها بر اساس بهبود قابلیت اطمینان از دید فروشنده و خریدار و بهبود قابلیت اطمینان خطاهای گذرا و دائمی انتخاب شده است.
مساله با استفاده از الگوریتم PSO بهینهسازی شده است. شبیهسازی روی شبکهی 69 شینه با چهار سناریو اول: با تعریف نرخ خطای متفاوت و اولویتبندی مشترکین، دوم: تمامی نرخ خطا را واحد تعریف میکنیم تا تفاوت نرخ خطا تاثیری روی نتایج نداشته باشد، سوم: بدون درنظرگرفتن اهمیت مشتری و در چهارم: بازآرائی بدون در نظرگرفتن اهمیت مشرکین و نرخ خطای متفاوت اجرا گردیده است.
از نتایج شبیه-سازی میتوان گفت: به طور کلی در نظر گرفتن نرخ خطا و اهمیت مشترکین در بهبود قابلیت اطمینان و در نتیجه کاهش هزینهی کل موثر است. از نظر بهبود پارامتر SAIFI، SAIDI، MAIFI و AENS پاسخ سناریویهای مختلف بررسی شده است. همچنین از دید تلفات توان نیز، سناریویهای یک تا چهار بررسی شده اند. در نتیجه با توجه نتایج بدست آمده در این مقاله با نظر گرفتن نرخ خطا متفاوت، زمان عیبیابی ناشی از انواع نرخ خطا و دستهبندی مشترکین براساس اهمیت آن و تاثیرگذاری آن روی مساله میتوان به اهمیت درنظر گرفتن اهمیت مشترکین و نرخ خطای متفاوت در مطالعهی بازآرائی پی برد.
مقدمه
یکی از چالشهای اصلی پیشرو در شبکههای توزیع، طراحی مناسب شبکه از دید بهبود قابلیت اطمینان و کاهش تلفات توان است. چرا که بالا بودن سطح تلفات توان و پائین بودن سطح قابلیت اطمینان شبکه توزیع نسبت به دیگر بخشهای سیستم قدرت - تولید و انتقال - موجب شده، هزینههای گزافی به شبکه تحمیل شود. مطالعات نشان می دهد که بخش قابل توجهی از تلفات کل سیستم برق رسانی مربوط به شبکه توزیع است. این مسأله باعث گردیده که توجه کارشناسان به بهینه سازی و کاهش تلفات سیستم توزیع معطوف گردد.
روشهای متعددی برای کاهش تلفات در سیستم توزیع وجود دارد که بسیاری از این روشها نیاز دارند که وسائل جدیدی در سیستم نصب و راه اندازی گردد و این تجهیزات اضافه علاوه بر اینکه بار مالی برای شرکتها دارد - که گاهی ممکن است هزینه ها از مزایای احتمالی بیشتر شود - ممکن است خطاهای جدیدی را در شبکه باعث گردند که سرویس دهی به مشترکین را مختل گرداند.
روش تجدید آرایش نیازی به نصب و راه اندازی وسایل جدید در شبکه ندارد و با همان وسایل و کلیدهای موجود به صورتی ساده و کم هزینه تلفات را کاهش میدهد. مرجع [1] استفاده از الگوریتم ژنتیک - GA - برای بهبود قابلیت اطمینان و کیفیت توان سیستم توزیع با بازآرائی شبکه با دو تابع هدف جدید پیشنهاد میکند. اهداف کیفیت توان و قابلیت اطمینان مانند تلفات توان فیدر، انحراف ولتاژ گره سیستم، SAIDI و ENS در مطالعه در نظر گرفته شده است.
مرجع [2] از الگوریتم ژنتیک نوین برای کمینهسازی تلفات توان با اجرای بازآرائی استفاده کرده است. برای این منظور، با کاهش فضای جستجو با استفاده از استراتژی تدوین و اپراتورهای جدید ژنتیکی، بنام تقاطع برجسته و جهش هدایت یافته، استفاده شده است. چنین تکنیکی، امکان کاهش شدید زمان محاسبه و کمینهسازی حافظهی موردنیاز را فراهم آورده و جستجوی موثر را در مقایسه با GA موجود فراهم میآورد. در [3]، روش بازآرائی برای بهبود قابلیت اطمینان و کاهش تلفات توان با استفاده از الگوریتم ژنتیک به منظور تعیین عملکرد سوئیچ ارائه شده است. در [4]، الگوریتم تکاملی دیفرانسلی ترکیبی مقیاس متغیر - VSHDE - برای حل مسالهی بازآرائی شبکه به منظور کاهش تلفات توان و بهبود پروفیل ولتاژ سیستمهای توزیع پیشنهاد شده است. مرجع [5] بازآرائی شبکه را با جایابی جبرانساز سنکرون استاتیک توزیع - DSTATOM - به منظور کاهش تلفات توان و بهبود پروفیل ولتاژ در شبکههای توزیع اجرا کرده است.
در [6]، الگوریتم TS بهبود یافته برای بازآرائی کمینهسازی تلفات در سیستم توزیع مقیاس بزرگ انجام شده است. در فرآیند بهبود الگوریتم، عملگر جهش به ساختار آن افزوده شده است. مرجع [7]، روشی با عنوان الگوریتم تکاملی چندهدفه فاصلهای برای بازآرائی فیدر توزیع IMOEA- - - DFR برای انجام محاسبات فاصلهای و در نظر گرفتن تغییرات فصلی در تقاضای بار به منظور انجام بازآرئی قدرتمند پیشنهاد کرده است. روش پیشنهادی از تحلیل فاصلهای برای انجام بازآرائی با در نظر گرفتن عدم قطعیت توان تقاضا شده توسط مصرفکننده، استفاده میکند.
مرجع [8] مدلهای بازآرائی پایه برای تشکیل مدل فاصلهی زمانی بهینه با استفاده از یک روش تکاملی ارائه میشود. الگوریتم برای حل مدل پیشنهادی بکار رفته و مطالعه روی شبکه 33 شینه انجام شده و با نتایج الگوریتم PSO باینری مورد مقایسه قرار میگیرد.
در [9]، الگوریتم جستجوی کلونی مورچگان - ACS - را برای حل مسالهی بازآرائی شبکه به منظور کمینهسازی تلفات توان پیشنهاد کرده است. الگوریتم روی سه فیدر سیستم توزیع استاندارد و یک شبکهی توزیع شرکت برق تایوان مورد آزمایش قرار گرفته و نتایج آن با الگوریتم ژنتیک و بازپخش شبیهسازی شده مورد مقایسه قرار گرفته و برتری آن به اثبات رسیده است.
نویسندگان در [10]، روش موثری برای بازآرائی شبکهی توزیع به منظور کمینهسازی تلفات توان با استفاده از الگوریتم کلونی مورچگان را پیشنهاد کردهاند. برای این منظور، الگوریتم ACS برای ارتقاء فضای جستجوی خود و کاهش زمان محاسبه با تئوری گراف منطبق شده است. قابلیت روش پیشنهادی با آزمایش روی سیستمهای توزیع متعادل و نامتعادل به اثبات رسیده است.
در [11]، تکنیک نوینی برای حل مساله بازآرائی با استفاده از الگوریتم رشد گیاهان بهبود یافته ارائه شده است.در این طرح، اتصال جدید در شبکه شعاعی دارای پخش جریان غیرهادی شده متناسب با افزایش بازدهی درنظر گرفته شده است.
در [12]، روشی برای جایابی بهینه DG با بازآرائی شبکه در شبکههای توزیع شعاعی برای کمینهسازی تلفات توان با استفاده از یک الگوریتم ابتکاری مبتنی بر شاخص-های حساسیت است. این شاخص برای جایابی تولید پراکنده حاصل از برنامهی پخش بار مرسوم، محاسبه میگردد.
در این مقاله مسالهی بازآرائی با حضور منابع تولید پراکنده در شبکهی توزیع با هدف بهبود قابلیت اطمینان و کمینهسازی تلفات توان انجام شده است با استفاده از الگوریتم بهینه سازی .PSO
قابلیت اطمینان در شبکهی توزیع:
بررسی آمار خاموشیهای مشترکین نشان میدهد که درصد عمدهای از این خاموشیها ناشی از رخداد مربوط به شبکهی توزیع است. لذا، سرمایهگذاری جهت بهبود کیفیت سرویسدهی شبکههای توزیع بیش از سرمایهگذاری در سایر بخشهای سیستم در بهبود قابلیت اطمینان و کیفیت سرویس دهی کل سیستم قدرت اثر میگذارد. طرحهای توسعه سیستم قدرت نیرو و هرگونه سرمایهگذاری در این بخش از سیستم بایستی با هدف بهبود کیفیت سرویس و افزایش میزان قابلیت اطمینان شبکه صورت پذیرد؛ زیرا تنها در اینصورت است که ضمن افزایش رضایت مشتری از کیفیت سرویس، از مزایای دیگر یک سیستم قابل اطمینان مثل کاهش میزان درآمد از دست رفته ناشی از قطع برق مشترکین و کاهش خسارات وارده به تجهیزات شبکه و تاسیسات مشترکین و سایر صرفهجویی-های ممکن بهرهمند میشویم.
با توجه به اینکه، تابع هدف این مقاله متشکل از پارامترهای قابلیت اطمینان است، از این رو، ابتدا به بیان اهمیت قابل اطمینان در سیستمهای قدرت، بویژه شبکهی توزیع، پرداخته میشود. اهمیت محاسبه شاخص ریسک در سیستمتوزیع، کمتر از سیستمهای تولید و انتقال نیست چراکه بخش توزیع سهم قابل توجهی از قطعی برق را به خود اختصاص میدهد. بعلاوه تجدیدساختار سیستمهای قدرت به این اهمیت افزوده است. در محیط تجدیدساختار یافته، عوامل اقتصادی نقشی اساسی دارند و این نقش کم رنگتر از عوامل فنی نمیباشد.
اهداف از مطالعه قابلیت اطمینان در شبکهی توزیع عبارت است از: تعیین قابلیت اطمینان شبکه و سطح رضایت مشتریان، تعدادقطعی های کوتاه مدت و بلند مدت، مدت زمان قطعی، تعدادمشترکین مشترکین قطع شده، بهبود قابلیت اطمینان، پایهای برای توسعه و طراحی شبکه، تعیین مشخصات پیادهسازی مقررات مبتنی بر عملکرد، برنامهریزی تعمیرات و تخصیص منابع. در مطالعهی قابلیت اطمینان شبکهی توزیع بایستی به نکات زیر توجه داشت: عوامل موثر در میزان قابلیت اطمینان سیستم، معیارهای مشخص کنندهی میزان قابلیت اطمینان سیستم، الگوریتمها و روشهای محاسباتی، تعیین میزان حداقل قابل قبول قابلیت اطمینان، توجه به توجیه اقتصادی در بهینهسازی قابلیت اطمینان سیستم، توجه به تنوع مصرفکنندگان و میزان نیاز ایشان به سرویس برق قابل اطمینان.
پارامترهای قابلیت اطمینان مورد استفاده:
در مطالعات قابلیت اطمینان سیستمهای مهندسی عملاً بیشتر از روشهای تحلیلی استفاده میشود. در این پایان نامه نیز مطالعات مربوط به قابلیت اطمینان مبتنی بر روش تحلیلی است. این روش تحلیلی ارزیابی قابلیت اطمینان بر پایه مدهای خطا و بررسی اثر آنها است. ارزیابی قابلیت اطمینان شبکهی توزیع توسط شاخصهای مربوطه استاندارد شماره IEEE 1336 آنها را ارائه کرده، انجام میشود .
قابلیت اطمینان یک سیستم توزیع بر حسب شاخصهای قابلیت اطمینان بیان میشود. نتایج ارزیابی قابلیت اطمینان شبکههای توزیع در قالب شاخصهای نقاط بار و کل سیستم ارائه میشوند. شاخصهای قابلیت اطمینان نقاط بار عبارتند از متوسط نرخ وقوع خطا - f/yr - ، متوسط زمان خاموشی - h - r، تعداد مصرف کننده - n - و متوسط زمان خاموشی سالیانه . - h/yr - U این شاخصها با استفاده از روابط زیر محاسبه میشوند:
: i نرخ وقوع خطا در مد i ام ، :ri زمان لازم برای بازگرداندن تغذیه به نقاط بار موردنظر پس از وقوع خطا در مد i ام است.
متوسط نرخ وقوع خطا - f/yr - و متوسط زمان خاموشی r معمولا برای سادگی ثابت در نظر گرفته می شود اما در واقع اینگونه نبوده و در طول زمان متغیر هستند.
در این مقاله، جهت ارزیابی نحوهی بهبود قابلیت اطمینان شبکه از چهار شاخص زیر استفاده شده است.
· شاخص متوسط تعداد قطعی سیستم - - SAIFI
این شاخص برای داشتن اطلاعاتی دربارهی تعدا د متوسط قطعیهای شبکه در هر مصرفکننده در یک ناحیهی مشخص، تعریف می-شود.
· شاخص طول مدت متوسط قطعی سیستم - SAIDI -
این شاخص به صورت رایج به دقایقی که مصرفکنندگان دچار قطعی شدهاند اشاره دارد و به منظور اجتناب از اطلاعات در مورد زمان میانگین قطعی هر مصرفکننده بکار میرود.
· متوسط انرژی تامین نشده - AENS -
