بخشی از مقاله
چکیده
رشد مصرف انرژی الکتریکی، محدودیتهای شبکه انتقال و توزیع و مسائل اقتصادی و زیست محیطی ساخت نیروگاههای بزرگ و متمرکز سبب پیدایش و گسترش تولیدات پراکنده شده است. همچنین نصب خازن در نزدیکی محل مصرف علاوه بر بهبود پروفیل ولتاژ، کاهش تلفات شبکه و افزایش کیفیت توان، سبب آزادسازی ظرفیت شبکه انتقال و فوق توزیع میگردد. مزایای یاد شده وابسته به تعیین اندازه و محل نصب این تجهیزات بوده و با توجه به نقش مشترک خازن و تولیدات پراکنده در بهبود پارامترهای شبکههای توزیع و استفاده حداکثری از منابع، تعیین اندازه و مکان نصب این تجهیزات به صورت همزمان مورد توجه است.
در این مقاله مکانیابی و تعیین اندازه بهینه تولیدات پراکنده و خازن در شبکههای توزیع با در نظر گرفتن قیود پایداری ولتاژ و زاویه،کاهش تلفات و کاهش جریان خطا به صورت همزمان ارائه شد. مقدار و مکان بهینه خازن و تولیدات پراکنده با استفاده از روش تکامل تفاضلی DE در شبکه آزمون 30 شینه IEEE انجام شد که صحت روش ارائه شده را تضمین میکند.
مقدمه
تولیدات پراکنده واحدهای نیروگاهی کوچکی هستند که به طور مستقیم به شبکه توزیع و یا در محل مصرف کننده به شبکه متصل میگردد. اتصال این منابع به شبکه مزایای فنی و اقتصادی و زیستمحیطی متعددی از جمله بهبود پروفیل ولتاژ، کاهش تلفات، افزایش پایداری ولتاژ، بهبود کیفیت توان، افزایش بازدهی شبکه، افزایش قابلیت اعتماد شبکه، کاهش تولید گازهای گلخانهای و کاهش هزینههای شرکتهای انتقال و توزیع برق میگردد. همچنین نصب خازن در نزدیک محل مصرف انرژی جهت بهبود ضریب قدرت، سبب بهبود پروفیل ولتاژ، بهبود کیفیت توان، آزادسازی ظرفیت خطوط انتقال و فوق توزیع،کاهش تلفات و عملکرد بهتر شبکه توزیع و انتقال میشود.
مزیتهای تولیدات پراکنده و خازنها تا حد زیادی وابسته به تعیین مکان و اندازه مناسب این تجهیزات در شبکههای توزیع می باشد. از اینرو مراجع متعددی به جایابی بهینه و همچنین تعیین اندازه و مکان بهینه تولیدات پراکنده و خازنها پرداختهاند.محل نصب DG و خازن را یکسان در نظر گرفته و با هدف بهبود پروفیل ولتاژ و کاهش تلفات و با استفاده از الگوریتم فاخته به جایابی بهینه پرداخته است. مکات و اندازه بهینه DG و خازن با استفاده از GA، PSO و ICA جهت کاهش تلفات انجام شده است
جایابی همزمان DG و خازن جهت کاهش تلفات ، کاهش هزینههای بهرهبرداری شرکت توزیع و کاهش تلفات وTHD و بهبود پروفیل ولتاژ ارائه شده است.
به جایابی خازن در شبکههای توزیع شعاعی و به برنامه ریزی سیستمهای توزیع متصل به DG با هدف کاهش هزینههای بهرهبرداری از شبکه توزیع پرداخته اند.چندین معیار قابلیت اطمینان در شبکههای توزیع جهت جایابی DG و خازن در نظر گرفته شده است
ازالگوریتم فاخته درتعیین اندازه و محل بهینه نصب خازن با هدف کاهش تلفات استفاده شده است
تعیین اندازه و محل بهینه نصب خازن جهت بهبود پروفیل ولتاژ و نیز کاهش تلفات ارائه شده است
جهت دستیابی به ولتاژ بهینه جایابی خازن را انجام داده است. مکان یابی بهینه DG و D-STATCOM جهت بهبود پروفیل ولتاژ و کاهش تلفات انجام شده است
کاهش هزینههای بهرهبرداری و کاهش تلفات و بهبود پروفیل ولتاژ و کاهش تلفات را هدف تعیین محل و اندازه بهینه DG در نظر گرفته است. با هدف پایداری ولتاژ و و کاهش تلفات جایابی بهینه DG درشبکههای توزیع حلقوی انجام شده است
با اتصال منابع تولید پراکنده به شبکه و ظهور شبکههای توزیع اکتیو در صورت رخداد خطا توان از این منابع به نقطه رخداد خطا تزریق شده و سبب افزایش سطح اتصال کوتاه شبکه میگردد. در اینجا روش جامعی برای جایابی و سایزینگ بهینه DG و خازن در شبکه های توزیع حلقوی به صورت همزمان و با اهداف کاهش جریان خطا، کاهش تلفات اکتیو و راکتیو، بهبود پروفیل ولتاژ و پایداری ولتاژ و زاویه روتور ماشین، با استفاده از الگوریتم تکامل تقاضلی ارائه میگردد.
مسئله بهینه سازی چند هدفه جهت تعیین همزمان اندازه و محل نصب DG و خازن در شبکه های توزیع حلقوی با اهداف یادشده فرمول نویسی شده و با استفاده از الگوریتم تکامل تفاضلی مقادیر بهینه تعیین میشود. این راهکار در شبکه آزمون 30 شینه استاندارد IEEE بررسی و نتایج با حالات تک هدیه مقایسه میگردد.
بیان مسئله
تابع هدف چند منظورهای جهت تعیین همزمان مکان و اندازه بهینه بهینه DG و خازن در شبکه های توزیع حلقوی پیشنهاد شده است. تابع هدف ارائه شده شاخصهای کاهش جریان خطا، کاهش تلفات اکتیو و راکتیو، بهبود پروفیل ولتاژ و پایداری ولتاژ و زاویه را در نظر گرفته است.
شاخص جریان خطا
با اتصال تولیدات پراکنده به شبکه توزیع، این منابع در لحظه رخداد خطا در تزریق توان به محل خطا مشارکت نموده و سبب افزایش سطح اتصال کوتاه شبکه میگردند. با کاهش جریان خطا در شبکه، شاخصهای امنیتی و حفاظتی نیز شرایط بهتری دارند. با انجام پخش بار، بهروز رسانی مقادیر ولتاژ و استفاده از مقادیر ماتریس ZBus و رابطه - 1 - میتوان جریان اتصال کوتاه در هر باس را بهدست آورد.
که در آن ZKK عناصر قطری ماتریس ZBus و Epri-faultK ولتاژ باس Kام در لحظهی قبل از رخداد خطاست که
1'2'3'…'Q .و n تعداد باسهاست. بنابراین اولین عبارتی که باید بهینه گردد بهصورت رابطه - 2 - است
شاخص پایداری زاویه
افزایش پایداری زاویهی روتور ماشین سنکرون با افزایش زمان بحرانی رفع خطا بدست میآید. با نوشتن معادلهی نوسان توان برای ماشین سنکرون iام مطابق رابطه - 3 - مشاهده میگردد که با کاهش تغیرات توان اکتیو در زمان رخداد خطا این مهم قابل حصول است.
Mi ثابت اینرسی، i سرعت، i زاویهی روتور، Peiتوان الکتریکی خروجی، Pmi توان مکانیکی و Ei ولتاژ داخلی
ژنراتورسنکرون iام و Gij و Bij عناصر ماتریس YBusاست و Nتعداد ماشینهای سنکرون است. در نهایت معادلهی نوسان توان بهصورت رابطهی - 6 - خواهد شد.
که در آنHi 0/2Mi ×مقدار پریونیت انرژی ذخیره شده در روتور است. Pmi×توان مکانیکی قبل از رخداد خطاست و Pei توان الکتریکی حین رخداد خطاست که با معادلات گذرا روابط - 7-9 - محاسبه میگردد
