بخشی از مقاله

چکيده – در اين مقاله روشي جهت تعيين وضعيت سوئيچ هاي قابل قطع و زمان مناسب قطع بار در يک شبکه توزيع بصورت بهينه ارائه شده است . اهداف اين مقاله که برنامه بهينه قطع بارها از راه دور مي باشد، کاهش پيک بار شبکه توزيع محلي و کاهش هزينه تلفات در اثر نصب و بهره برداري بهينه سوئيچ هاي قابل قطع مي باشد. به دليل اينکه هزينه توليد و قيمت فروش انرژي الکتريکي در ساعات پيک بار يکنواخت بيشتر از ديگر ساعات شبانه روز است ، اين کار به وسيله جلب مشارکت مشترکين با وضع تعرفه مناسب قابل قبول به عنوان هزينه طرح صورت مي - پذيرد. از جمله هزينه هاي ديگر اين طرح ، هزينه تجهيزات سوئيچ هاي قابل قطع مي باشد. اثر بخشي طرح پيشنهادي با پياده سازي بر روي شبکه استاندارد ٣٣ باسه IEEE بررسي شده است .
کليد واژه - الگوريتم بهينه سازي تبريد، پيکسايي ، کاهش تلفات ، کنترل مستقيم بار.

١- مقدمه
امروزه نقش استفاده از مديريت بار جهت اصلاح پيک بار، افزايش قابليت اطمينان ، کاهش تلفات ، بهبود پروفيل ولتاژ و به تعويق انداختن سرمايه گذاري براي نصب نيروگاه هاي جديد اثبات گرديده است . مديريت مستقيم بار مي تواند از هزينه هاي بالاي راه اندازي و بهره برداري نيروگاه ها و احداث خطوط جديد جلوگيري کرده و هزينه هاي مربوط به آلودگي محيط زيست را به طور چشمگيري کاهش دهد. روش هاي مختلفي به منظور کنترل بار وجود دارد که از جمله اين روشها مي توان به کنترل بار به روش مدولاسيون پهناي باند١ [١] و همچنين برنامه هاي مربوط به کنترل از راه دور بار٢ و برنامه هايي که از کنترل کننده - هاي برنامه پذير [٣-٢] براي کنترل ، قطع و وصل بارها استفاده مي کنند نام برد. در روش سنتي در زمانهايي که نياز به کاهش مصرف باشد، معمولا مشترکين را از لحاظ مکان قرارگيري به دسته هايي تقسيم مي کنند و برق آن دسته ها را به نوبت قطع مي کنند. اين کار به اين صورت انجام مي شود که ابتدا زمان ثابتي از قطع بار هر فيدر به صورت مساوي براي همه فيدرها در نظر گرفته مي شود که اين زمان معمولا ضريبي از ١ ساعت مي باشد.
سپس در ساعات پيک بار ١ يا چند فيدر به تعداد لازم قطع مي - شود و اين چرخه قطع بار به گونه اي ادامه مي يابد که بار همه مشترکان ، در ساعات پيک به اندازه زماني مساوي قطع شود. در روش ارائه شده در اين مقاله با استفاده از جزئيات بارهاي مصرفي مشترکين ، جدولي در شرکت توزيع تهيه مي گردد که در آن تعرفه هاي اين برنامه مديريت انرژي براي قطع بار در ١٠ پله ارائه شده و نيز ميزان تخفيف ورود به اين برنامه و تخفيف بابت هر بار قطع و وصل برق مشترک و مدت زمان قطع برق آمده است و طبق آن مشترکين بر اساس مسائل اقتصادي و حساسيت خود بر اساس زمان استفاده از انرژي الکتريکي ، يک پله به صلاحديد خود مي توانند انتخاب نمايند. شرکت يا عدم شرکت در برنامه کاملا در اختيار مشترکين است . در روش ارائه شده ، بار هر مشترک به يک کليد قطع و وصل متصل و با دستگاه کنترل از راه دور که در بخش بعد معرفي شده ، کنترل مي گردد. با اجراي اين برنامه بهينه سازي، نحوه قطع و وصل کليدها به گونه اي تنظيم مي شود که اهدافي مانند کاهش هزينه هاي کلي توليد، افزايش رفاه و رضايت مشترکين و کاهش پيک بار تا حد دلخواه را به دنبال داشته باشد. يکي از موضوعات مهم در تعيين اين الگو، در نظر گرفتن کاهش استفاده از کليدزني و تلاش بر پيوستگي قطع بارها براي هر مشترک است ، چرا که کاهش هزينه اقتصادي به علت افزايش عمر سوئيچ ها و کاهش تلفات سوئيچينگ را دارد و نيز رضايت مشترکين به خاطر کاهش تعداد قطع و وصل ها افزايش مي يابد. در مدل ارائه شده ، از مدل هزينه محور بر مبناي حداقل سازي هزينه ها استفاده شده است . دليل اقتصادي براي قطع بار در پيک بار نيز چنين بيان مي شود که در شرايط پيک قيمت تعرفه فروش انرژي معمولا کمتر از قيمت خريد انرژي است . به اين دليل نيز شرکتهاي توزيع معمولا کمتر مايل به فروش انرژي در اين ساعات مي باشند.
٢- دستگاه کنترل از راه دور
براي کنترل از راه دور (قطع و وصل ) تجهيزات مصرف کننده برق از راه دور روش هاي مختلفي وجود دارد. اگر بخواهيم تجهيزات خود را در سيکل هاي کاري منظم قطع و وصل کنيم استفاده از يک تايمر که براي مدت زمان يک شبانه روز تنظيم مي شود مي تواند راهکاري مناسب و مقرون به صرفه باشد و نياز به تجهيزات ديگري که هزينه طرح را بالا مي برد، ندارد ولي با اين روش کنترلي ديگر نمي توان مانورهايي براي قطع بار در زمان هاي مختلف انجام داد. اگر بخواهيم بارها را در زمان هاي دلخواه قطع و وصل کنيم به سيستم هايي نياز داريم که بتوانند از راه دور فرمان قطع و وصل بگيرند. اين سيستم ها به طور کلي به دو روش به انجام اين کار مي پردازند. در روش اول با نصب دکل - هاي مخابراتي در مناطق مشخص ، با ارسال امواج مخابراتي و دريافت اين امواج توسط گيرنده هاي مربوطه به قطع برق مصرف کننده هاي مورد اقدام مي کند. اين روش داراي هزينه نسبتا زيادي بوده و به دليل استفاده از امواج مخابراتي همواره شامل نويز مي باشد. در روش دوم از سيم کارت براي ارسال و دريافت پيامهاي قطع و وصل بار استفاده مي کند. بنابراين در هر زمان دلخواه مي توان بارها را قطع و وصل نمود. براي بعضي از بارهاي حساس نيز مي توان باگذاشتن پسورد، امنيت قطع و وصل را بالا برد. در شکل هاي ا تا ٣ نماهايي از اين دستگاه ديده مي شود. اين دستگاه در رنج توان ها و سطح ولتاژهاي مختلف و قيمت هاي متفاوت موجود مي باشد.
٣- بيان مسأله
در اين بخش تابع هدف پيشنهادي همراه با قيود مسأله که زمان قطع و وصل هر مشترک و تعداد اين قطع و وصل ها و حد مجاز توان مي باشند، آورده شده است .
شکل ١: دستگاه کنترل از راه دور
شکل ٢: ورودي و خروجي دستگاه کنترل از راه دور
شکل ٣: مکان نصب سيم کارت بر روي دستگاه
٣-١- اهداف و قيود حل مسأله
تابع هدف پيشنهادي به مينيمم سازي مجموع ٤ هدف مي - پردازد که اين هدف ها عبارتند از:
حداقل نمودن هزينه تلفات شبکه
حداقل نمودن تخفيف به مشترکين
حداقل نمودن تعداد کليدزني
حداقل نمودن هزينه ناشي از تفاوت قيمت خريد و فروش
در ادامه جزئيات هر يک از چهار هدف آورده شده است .
٣-٢- حداقل نمودن هزينه تلفات شبکه
در زمان هاي پيک بار معمولا قيمت عمده فروشي برق در شبکه هاي قدرت بسيار بالا است . به همين دليل کاهش تلفات باعث کاهش نسبتا زياد هزينه براي شرکت برق پس از اجراي اين برنامه مي شود. همچنين کاهش پيک، قيمت توليد را نيز کاهش داده که اين مورد نيز باعث کاهش هزينه شرکت برق خواهد شد. مقدار اين هزينه که با F1 نمايش داده شده است ، از رابطه زير محاسبه مي شود.
٣-٣- حداقل نمودن سود پرداختي به مشترکين
چون شرکت برق براي رسيدن به ماکزيمم سود خود به مشارکت مشترکين نياز دارد، بايد قسمتي از سود خود ناشي از کاهش هزينه تلفات را به صورت پاداش به مشترکين پرداخت نمايد. بنابراين بايد بين هزينه و پاداش موازنه اي برقرار شود يعني ابتدا در تعرفه هاي تخفيف شرکت در اين برنامه ، بيشترين قيمت هاي ممکن آورده شود و در ادامه ، برنامه به سمت کمترين مقدار تخفيف پيش برود. مقدار اين تخفيفات که با F2 نمايش داده شده است ، از رابطه زير محاسبه شده است :
که در آن :
زمان قطع بار هر مشترک در يک روز Tbus 
توان شين iام در ساعت h 
ميزان تخفيف به ازا قطع بار با توجه به پله هاي = Costoff
انتخابي توسط مشترک مي باشد.
٣-٤- حداقل سازي تعداد کليدزني
کليدزني بار به تعداد زياد باعث افزايش نارضايتي مشترکين ، افزايش تلفات سوئيچ زني ، تحميل هزينه اضافي ناشي از کاهش کارائي سوئيچ ها و ايجاد هارمونيکهاي ناخواسته درشبکه مي شود. به همين دليل بابت هر بار قطع و وصل برق مشترکين به مقدار بيشتر از حد مجاز، هزينه اي به مشترکين پرداخت مي شود.
تعداد قطع و وصل بار هر مشترک در يک روز nsw 
تخفيف به ازا هر بار قطع بار با توجه به پله هاي Costsw 
انتخابي توسط مشترک
همچنين شرکت متحمل هزينه ناشي از کاهش کارايي سوئيچ ها مي شود که با F2.3 نمايش داده شده است . اين هزينه با مقدار تواني که سوئيچ قطع مي نمايد نسبت مستقيم دارد.
ضريب ثابت هزينه کليدزني Ksw 
بنابراين ميزان F3 از اين رابطه به دست مي آيد:
F3 = F3,1 + F3,2
٣-٥- هزينه ناشي از تفاوت قيمت خريد و فروش
در پيک بار قيمت بازار عمده فروشي معمولا از قيمت بازار خرده فروشي بيشتر است . کاهش ارائه انرژي الکتريکي به مشترکين در ساعاتي که شرکت ضرر مي کند از هزينه هاي شرکت کم مي کند. هزينه اي که شرکت توزيع در اين مواقع متقبل مي شود، چنين محاسبه مي شود:

در متن اصلی مقاله به هم ریختگی وجود ندارد. برای مطالعه بیشتر مقاله آن را خریداری کنید