بخشی از مقاله
چکیده:
هدف از این مقاله تعیین تلفات ناشی از ترانزیت توان انتقالی از شبکه برق منطقهای سمنان میباشد. بکارگیری یک روش مناسب با توجه به شرایط موجود در شبکه برق منطقهای سمنان از جمله نتایج جالب توجه این مقاله میباشد.
شبکه برق منطقهای سمنان دارای مجموعهای از مصارف داخلی، توان وارداتی از خطوط ارتباطی از دیگر نواحی و توان صادراتی با استفاده از خطوط ارتباطی به دیگر شرکتهای برق منطقهای می-باشد. لذا یک روش تخصیص تلفات مناسب باید قادر باشد توان تلف شده را به خاطر مصارف داخلی از توان تلف شده در اثر ترانزیت توان را جداسازی نمائید و سهم توان تلف شده در شبکه را در اثر ترانزیت توان جدا نمائید و نیز سهم تلفات هر کدام از بارهای داخلی شبکه که از توان وارداتی دیگر نواحی تغذیه میشود، را تعیین نمائید. لذا در همین راستا الگوریتم تخصیص تلفات در این شبکه معرفی و نتایج آن ارائه گردیده است.
-1 مقدمه
در سیستم های قدرت همواره درصدی از توان انتقالی از شبکه تلف می گردد که عوامل متعددی در ایجاد آن موثر می باشند. در سیستم های قدرت سنتی با ساختار یکپارچه، تمامی تلاش ها در جهت حداقل نمودن تلفات شبکه بود و از دید هزینه ها، کل هزینه تلفات نهایی با سایر هزینه های تولید و انتقال جمع شده و هزینه کل بهره برداری از شبکه را تشکیل می داد. اما در سیستم های قدرت تجدید ساختار شده، هر یک از اجزای سیستم، دارای شخصیت حقوقی مجزا است و لذا از دید درآمد و هزینه ها مستقل می باشد. بنابراین تعیین سهم آنها در هر مورد از هزینه های جمعی شبکه از جمله تلفات، اجتناب ناپذیر است. به بیان دیگر در سیستم های قدرت تجدید ساختار شده، فارغ از بحث بهینه بودن تلفات، همواره سوال جدی دیگری به این صورت مطرح است که هر یک از شرکت های تشکیل دهنده بازار برق، باید چه سهمی از کل هزینه تلفات را پرداخت نماید؟
در یک بازار اشتراکی، تخصیص تلفات کمک می کند سهم هر یک از واحدهای تولید یا مصرف، از کل تلفات شبکه مشخص شود تا ISO بتواند هزینه تلفات را مطابق آن از هر یک از مشترکین بازار دریافت نموده و به تولید کنندگان آن بر گرداند.
در بازارهای مبتنی بر قرارداد دو یا چند جانبه نیز، تلفات هر قرار داد باید در متن قرارداد مشخص شده و محل تأمین آن نیز معلوم گردد. لذا تخصیص تلفات کمک می کند که مقدار تلفات مرتبط با هر قرارداد مشخص گردد.
در روش مرجع [1] که به روش پروراتا معروف است، سهم هر یک از باس های شبکه از تلفات به صورت میزان استفاده از شبکه بیان شده است. در این روش تلفات کل شبکه به دو بخش کاملاً مساوی بین ژنراتورها و بارهای شبکه تقسیم می شود، سپس بر اساس میزان توانی که از این روش مبتنی بر قانون جریان کیرشهف است و از این فرض استفاده می کند که توان ورودی به یک شین از یک شبکه دریافت یا به شبکه تزریق می کنند، تخصیص تلفات انجام می گیرد. روش دیگر روش ردیابی توان می باشد.
شاخه مشخص، در بین سایر شاخه ها که توان از آنها خارج می شود به طور متناسب با پخش بار در آنها تقسیم می شود. در این روش با تعیین سهم هر کدام از بارها و ژنراتورهای شبکه از جریان عبوری از خطوط، با توجه به این سهم، تلفات بین ژنراتورها و بارها تقسیم می شود. مرجع [3] با استفاده از تئوری بازی سهم هر کدام از اجزاء شبکه از تلفات انتقال را تعیین می کند، در واقع با کمینه سازی تابع هدف در این مرجع تخصیص تلفات انجام می گیرد، از طرفی کمینه سازی تابع هدف دلیلی بر منطقی بودن روش نمی باشد. روش های متفاوت دیگری مانند استفاده از شبکه های عصبی نیز استفاده شده است. در این روش ها که ماهیت مستقلی ندارند با استفاده از یکی از روش های ذکر شده اقدام به آموزش یک شبکه جهت تخصیص تلفات انجام می گیرد. از معایب این روش ها عدم مستقل بودن و نیاز به آموزش است
روش Z-bus به دلیل استفاده از توپولوژی شبکه و معادلات موجود در سیستم های قدرت، یک روش بهتر و منطقی تر جلوه می کند.[8] ولی در این روش سهم هر کدام از شین های شبکه از تلفات بصورت منصفانه تقسیم نمی شود و اثر توان های متقابل بر تلفات را بصورت مساوی بین دو شین گوناگون تقسیم کرده و میزان جریان های آنها به شبکه را در نظر نمی گیرد. روش های دیگری نیز مانند روش شبکه های شعاعی وجود دارد که در آنها با بدست آوردن شبکه شعاعی معادل، تخصیص تلفات بین تولید کنندگان و مصرف کنندگان صورت می گیرد. ولی با بزرگتر شدن شبکه و گسترش ابعاد شبکه بدست آوردن شبکه شعاعی معادل کاری دشوار می باشد
در مرجع [9] یک روش جهت تخصیص هزینه های انتقال در سیستم های قدرت چند ناحیه ای معرفی شده است. این روش برای شبکههایی که دارای حجم عظیمی از اطلاعات می باشند، روشی مناسب می باشد. از طرفی روش مذکور به هر کدام از شین های شبکه تلفات مثبت اختصاص می دهد. با استفاده از روش مذکور میتوان تلفات ناشی از هر کدام از بارها و ژنراتورهای سیستم را جداسازی نمود و همچنین میتوان تلفات ترانزیت یک شبکه واسط را نیز جداسازی کرد. این روش هم معادلات مداری و هم توانهای تزریقی بارها و ژنراتورها را با هم در نظر میگیرد بنابراین میتوان گفت روشی جامع و کامل میباشد.
هدف از این مقاله تعیین تلفات ناشی از ترانزیت توان انتقالی از شبکه برق منطقهای سمنان میباشد. بکارگیری یک روش مناسب با توجه به شرایط موجود در شبکه برق منطقهای سمنان از جمله نتایج جالب توجه این مقاله می-باشد.
-2 تخصیص تلفات در شبکه های برق چند ناحیه ای
برای تخصیص تلفات در شبکه های برق چند ناحیه ای ابتدا روش تبادلات دوسویه معرفی می گردد. در این روشاز اصل Equivalent Bilateral Exchanges استفاده میکند.
این اصل بیان میکند که هر بار توسط ژنراتورهای شبکه تامین میشود و در بین آنها به تناسب تقسیم می-شود. از طرفی هر ژنراتور سهمی از بارهای شبکه را تامین میکند و توان تولیدی آن به تناسب بین بارهای شبکه تقسیم میشود. در یک شبکه، EBE بین یک ژنراتور Pgi در شین i و مصرفکننده Pdj در شین j به صورت زیر تعریف میشود:
حال اگر kij که ضریب توزیع توان انتقالی میباشد، در نظر گرفته شود، این ضریب بیان میکند که هنگامی توان 1 مگاوات به شین i تزریق میشود، شین j به عنوان شین مرجع این 1 مگاوات را دریافت میکند، حال تغییرات توان انتقالی از خط k نسبت به حالت قبل به صورت ضریب توزیع توان انتقالی تعریف میشود.
توان انتقالی از خط k با توجه به ضریب توزیع توان انتقالی میتواند به صورت زیر تعریف شود:
اگر استفاده از خط k به وسیله ضریب EBE بصورت Uijk ijk GDij بیان شود، در این صورت استفاده خط k به وسیله ژنراتور Pgi به صورت زیر است در حالی که استفاده خط k به وسیله مصرفکننده Pdj به صورت زیر بیان میشود:
حال تلفات اختصاص داده شده خط k به ژنراتور Pgi به صورت زیر قابل بیان است:
از طرفی تلفات اختصاص داده شده خط k به مصرف- کننده Pdj به صورت زیر قابل بیان است:
این روش برای شبکههایی که دارای حجم عظیمی از اطلاعات می باشند، روشی مناسب می باشد. از طرفی روش مذکور به هر کدام از شین های شبکه تلفات مثبت اختصاص می دهد. با استفاده از روش مذکور میتوان تلفات ناشی از هر کدام از بارها و ژنراتورهای سیستم را جداسازی نمود و همچنین میتوان تلفات ترانزیت یک شبکه واسط را نیز جداسازی کرد. این روش هم معادلات مداری و هم توانهای تزریقی بارها و ژنراتورها را با هم در نظر میگیرد بنابراین میتوان گفت روشی جامع و کامل میباشد.
-3 تخصیص تلفات در شبکه برق منطقه ای سمنان
با توجه به روش های معرفی شده در بخش قبل در این بخش سعی شده است که با توجه به اطلاعات موجود از شبکه برق منطقهای سمنان و موقعیت جغرافیایی شبکه موجود، یک روش مناسب جهت تعیین میزان تلفات اختصاصی به شبکه برق منطقهای سمنان و تلفات ناشی از ترانزیت توان از این شبکه معرفی گردد.
شبکه برق منطقهای سمنان دارای مجموعهای از مصارف داخلی، توان وارداتی از خطوط ارتباطی از دیگر نواحی و توان صادراتی با استفاده از خطوط ارتباطی به دیگر شرکتهای برق منطقهای میباشد. لذا یک روش تخصیص تلفات مناسب باید قادر باشد توان تلف شده را به خاطر مصارف داخلی از توان تلف شده در اثر ترانزیت توان را جداسازی نمائید و سهم توان تلف شده در شبکه را در اثر ترانزیت توان جدا نمائید و نیز سهم تلفات هر کدام از بارهای داخلی شبکه که از توان وارداتی دیگر نواحی تغذیه میشود، را تعیین نمائید.
از طرفی به علت حجم بالای اطلاعات بار و تولید، اطلاعات خطوط و ترانسها در شبکه موجود و محدودیت-های نرمافزاری در بکارگیری برخی از روشهای تخصیص تلفات به خاطر پیادهسازی معادلات پیچیده، روش مورد نظر جهت تخصیص تلفات باید دارای معادلات ساده و در عین حال جامع باشد که بتواند نیازهای تخصیص تلفات را برآورده نمائید.
با توجه به روشهای بررسی شده در بخش قبل و محدودیت های ذکرشده در بالا، به نظر میرسد که روش تخصیص تلفات Equivalent Bilateral Exchanges مناسبترین روش جهت تخصیص تلفات در شبکه برق سمنان میباشد. از جمله تخصیص تلفات مثبت به تمامی شینهای موجود در شبکه و جداسازی تلفات ترانزیت، از نکات قابل توجه روش مورد نظر است. از طرفی بدلیل حجم زیاد اطلاعات شبکه و محدودیت به کارگیری معادلات پیچیدهی روشها با نرمافزارهای موجود، روش Equivalent Bilateral Exchanges نیاز زیادی به محاسبات پیچیده ندارد و قابلیت اجرا با نرم افزارهای موجود را دارا میباشد.
