بخشی از مقاله
خلاصه
رشد سیستمهای قدرت تکیه بر افزایش توانائی سیستمهای انتقال موجود - بدلیل ملاحظات اقتصادی و زیست محیطی - ، بجای ساخت خطوط انتقال پستهای جدید دارد. وجود محدودیتهای فیزیکی مختلفی بدلیل ظرفیت حرارتی، پایداری ولتاژ خطوط انتقال و وجود بازارهای برق تجدیدساختاریافته باعث اهمیت کنترل کننده هائی برای بدست آوردن سیستم های انتقال AC انعطاف پذیر - FACTS - شده است. در مقاله پیش رو، جایابی بهینه کنترلکننده پخش توان یکپارچه - UPFC - و جبرانکننده وار استاتیک - SVC - در شبکه قدرت انجام شده است. برای این منظور، تابع هدفی متشکل از وضعیت پروفیل ولتاژ، سطح تلفات و میزان بارپذیری شبکه انجام فرمول بندی شده است. برای بهینه سازی مساله از الگوریتم بهینهسازی فاخته - COA - استفاده شده است. شبیه سازی با استفاده از نرم افزار MATLAB روی شبکه استاندارد 30 شینه IEEE با طرح چندین سناریو و حالت مبتنی بر تعداد تجهیزات، انجام شده است.
.1 مقدمه
سیستمهای انتقال جریان متناوب - FACTS - ، جبرانکنندههای توانهای اکتیو و راکتیو مدرنی هستند که میتوان آنها گزینههای مناسب و عملی برای ارضاء قیود ایمنی ولتاژ در سیستمهای قدرت در نظر گرفت. اساسا ادوات FACTS براساس نحوهی اتصال به شبکه دستهبندی میشوند. رایجترین و کاربردیترین تجهیزات FACTS عبارتند از: جبران سری کنترلشده با تریستور - TCSC - ، جبرانکننده سری سنکرون استاتیک - SSSC - **، جبرانکننده سنکرون استاتیک - STATCOM - ، جبرانکننده وار استاتیک - SVC - ، کنترلکننده پخش توان یکپارچه . - UPFC - این ادوات تاثیرات قابل ملاحظهای روی بهبود عملکرد شبکه قدرت دارند، از جمله مهمترین این اثرات عبارتند از: کنترل پخش توان در شبکه، کاهش بار خطوط، افزایش بارپذیری، کاهش تلفات توان، بهبود پایداری شبکه و کاهش هزینههای تولید 2]؛.[1
مرجع [3]، روش کاملی را برای جایابی سه تجهیزات، UPFC، کنترلکننده پخش توان خط - IPFC - * و کنترل کننده پخش توان یکپارچه بهینه - OUPFC - که قادر به کنترل هر دو توان اکتیو و راکتیو هستند را با هدف کاهش تلفات توان و اضافه بار انجام شده است. در [4]، روش مناسبی برای جایابی ادوات FACTS در بازار برق تجدیدساختاریافته با استفاده از تکنیکهای برنامهریزی تکاملی - EP - و تکاملی دیفرانسیلی - DE - براساس پخش اقتصادی برای بازار برق پیشنهاد شده است. در [5]، بکارگیری الگوریتم بهینهسازی اجتماع ذرات - PSO - ** برای حل مساله جایابی FACTS عمیقا از لحاظ اهداف، تنوع PSO بکاررفته، انتخاب پارامتر، استراژی چندهدفه، استراتژی قیود و استراتژی متغیر مجزا مرور شده است.
در [6]، الگوریتم جستجوی گرانشی - GSA - را به عنوان روش بهینهسازی در طراحی توان راکتیو با استفاده از ادوات FACTS با هدف کمینهسازی تلفات توان و انحراف ولتاژ بکار گرفته و نتایج کار را با الگوریتم PSO مورد مقایسه قرار گرفته است. مرجع [7] الگوریتم بهینهسازی فکربکر - BSOA - برای یافتن مکان و تنظیم SVCو TCSC بکار گرفته است. مرجع [8]، مرور جامعی روی کاربرد مدلهای مرسوم، بهینهسازی و تکنیکهای محاسباتی مبتنی بر هوش مصنوعی برای مطالعه تاثیر جایابی بهینه ادوات FACTS و منابع تولید پراکنده - DG - در سیستمهای قدرت را انجام داده است.
در [9]، یک استراتژی برای جایابی و تعیین ظرفیت کنترلر FACTS شنت با استفاد از منطق فازی و الگوریتم ژنتیک کدشده حقیقی پیشنهاد شده است. یک شاخص عملکرد فازی مبتنی پروفیل ولتاژ و ظرفیت کنترلکننده FACTS شنت نیز پیشنهاد شده است. در [10]، جایابی بهینهی ادوات FACTS سری - SSSC - و موازی - STATCOM - در فضای تجدیدساختار یافته و یک تابع هدف جدید به منظور کمینهسازی تراکم و ارائه شرایط عادلانه تر برای شرکت کنندگان در بازار برق ارائه شده است. به منظور یافتن مکان مناسب ادوات FACTS در [11] یک رابط گرافیکی مبتنی بر الگوریتم ژنتیک ارائه شده که توانائی یافتن مکان و اندازه پارامترها چند FACTS را در سیستمهای قدرت بزرگ دارد. در [12]،
جایابی و با استفاده از برنامهنویسی مختیط درجه دوم عددصحیح - - *** انجام شده است. در این مقاله، مکان و ظرفیت SVC و UPFC با استفاده از الگوریتم فاخته انجام می شود . این تحقیق در پنج بخش تدوین شده است. در بخش دوم از تحقیق، فرمول بندی مساله و مدل سازی تجهیزات انجام می شود. الگوریتم حل مساله و چگونگی حل مساله با استفاده از آن، در بخش سوم قابل مشاهده است. نتایج شبیه سازی در جداول و شکل های بخش چهارم ارائه شده استو این تحقیق در بخش پنجم نتیجه گیری شده است.
.2 فرمولبندی
.1-2 تابع هدف
در این تحقیق، مساله با هدف بهبود رفتار دینامیکی سیستم قدرت فرمولبندی میشود. برای این منظور، تابع هدف رابطهی - 1 - به عنوان تابع هدف مساله مطرح میشود: که در آن، :Nbus تعداد شینه شبکه، :NFACTS تعداد ادوات FACTS نصب شده، :PG تلفات شبکه، اندازه ولتاژ شبکه و به عبارت دیگر میزان اختلاف مقادیر ولتاژ شبکه از مقدار ایدهآل 1 - پریونیت - ، :VA ولتاژ و :LA میزان حد بارگذاری، که از رابطه زیر محاسبه میشود:
.2-2 قیود حاکم بر مسئله
شرایط حاکم بر مسئله عمدتا شامل محدودیتهای بهرهبرداری و مسائلی است که باید در رابطه با بهبود دینامیکی رعایت شود. مسئله ما شامل یک سری قیود مساوی و نامساوی میباشد. قیود نامساوی مربوط به ولتاژ شینها، جریان خطوط و حداکثر توان تزریقی به هر شین میباشد که باید در محدوده خاصی قرار بگیرند. قید مساوی هم شامل معادلات پخش بار است که باید تمام متغیرهای سیستم در آن صدق کنند.
-2-2 شرط همگرایی پخش بار
رعایت پخش بار مرسوم اولین قیدی است که بایستی رعایت گردد، صحت پخش بار اولین قدم در مساله جایابی بهینه خازن و DG است. هرچند رعایت پخش بار در حل مسائل سیستم قدرت بدیهی بنظر میرسد اما بیان آن نشان دهنده اهمیت آن است. روابط 4 - ؛ - 3 روابط پخش بار برای حالت اکتیو و راکتیو را نشان میدهد.
2-2-2 محدوده ولتاژ و توان
با جایابی، مقدار ولتاژ هر شینه بایستی در محدوده معقولی تغییر کند، ولتاژ شینه کمتر از کمترین ولتاژ تعریف شده به معنای عدم تاثیر پخش مناسب بانکهای خازنی و واحدهای تولید پراکنده، از لحاظ اندازه و ظرفیت، در بین شینههاست
