بخشی از مقاله
چکیده
براي هماهنگی رلههاي جریان زیاد برخلاف فیوزها و کلیدهاي بازبست، روشهاي زیادي در مقالات مختلف پیشنهاد شده است. از جمله این روشها روشهاي هماهنگی بهینه هستند که نسبت به روشهاي هماهنگی معمولی داراي مزایایی میباشند. از میان روشهاي هماهنگی بهینه نیز روشهاي هوشمند به دلیل انعطافپذیري و قابلیت استفاده براي مسائل مختلف از روشهاي بهینه ریاضی - مانند سیمپلکس، سیمپلکس دو فاز و ... - مناسبتر هستند. مسئله هماهنگی حفاظت شبکه توزیع بدلیل وجود عناصر خطی و غیرخطی همچنین گسسته و غیرگسسته، مسئلهاي نسبتاً پیچیده میباشد. بنابراین روشهاي بهینه ریاضی براي حل آن به مشکلاتی برمیخورند.
مقدمه
از آنجاییکه شبکه توزیع مستقیما به مصرف کننده متصل می باشد، حفاظت بهینه شبکه توزیع میتواند درکاهش قطعی برق، افزایش قابلیت اطمینان و افزایش عمر تجهیزات نقش بسزایی داشته باشد. در سیستمهاي توزیع عناصر حفاظتی شامل رله هاي جریان زیاد، فیوزها، کلیدهاي بازبست، جداکنندهها و کلیدها می باشند که باید به نحو مناسب با هم هماهنگ شوند. این مسئله شامل هماهنگی رله رله، رله فیوز، فیوز فیوز، رله کلید بازبست، فیوز کلید بازبست، کلید بازبست کلید بازبست و جداکننده کلید بازبست می باشد. براي این منظور باید الگوریتم جامعی به دست آورد که همه این هماهنگیها را بطور همزمان در نظر بگیرد.
همچنین روش هماهنگی به کار رفته باید انعطافپذیري لازم براي حل این مسئله را داشته باشد. براي انجام هماهنگی رله هاي اضافه جریان با استفاده از روشهاي متداول تلاشهاي بسیاري در گذشته انجام شده است. روشهاي بهینهسازي به این خاطر ارائه شد که روشهاي معمولی که در ابتدا مورد استفاده قرار گرفتند از بین پاسخهاي مختلف هماهنگی جوابهاي بهینه را تشخیص نمی دادند.
در مقالات روشهاي بهینه سازي مختلفی براي پیدا کردن تنظیم وهماهنگی بهینه حفاظت شبکه توزیع به کمک الگوریتم ژنتیک بیست و سومین کنفرانس بینالمللی برق تنظیم بهینه رله هاي اضافه جریان ارائه شده است. مهمترین تفاوت این روشها در روش بهینه سازي، تابع هدف، نوع شبکه - شعاعی یا بهم پیوسته - ، مدل منحنی مشخصه خطی یا غیر خطی، نحوه وارد کردن قیود هماهنگی و روش پیوسته یا گسسته میباشد.
به خاطر پیچیدگی روشهاي برنامه ریزي بهینه غیر خطی هماهنگی بهینه رله هاي اضافه جریان معمولا با روشهاي برنامه ریزي خطی انجام گرفته است که شامل سیمپلکس ،سیمپلکس دو فاز، سیمپلکس دوگان و بعضی روشهاي ریاضی جدید می باشند. مدل منحنی مشخصه عناصر جریان زیاد نسبت به جریان داراي رابطه غیرخطی میباشند، بویژه در مورد فیوز که انتخاب آن فقط با استفاده از جریان انجام میگیرد. همچنین انتخاب فیوز و تنظیم برخی رلهها و بازبستهاي قدیمی برخلاف رلهها و بازبستهاي جدید مقادیر گسسته میباشد. بنابراین باید از روشهاي هوشمند براي حل مسئله هماهنگی استفاده نماییم.
روشهاي بهینه سازي هوشمند مانند الگوریتم ژنتیک می توانند هماهنگی را بدون محدودیتهاي ذکر شده انجام دهند. در این روشها قیود بخشی از تابع هدف می باشند. در مرجع روشی بر اساس الگوریتم ژنتیک براي هماهنگی بهینه رلهها ارائه شده است. همچنین در مراجع روش هماهنگی بهینه رله ها با استفاده از الگوریتم تکاملی ارائه شده است. تابع هد.ف به کار رفته در این مقالات داراي مشکلاتی است.
در مرجع این تابع هدف اصلاح شده و روش هماهنگی بهبود داده شده تا براي رلههاي با تنظیمهاي گسسته - رلههاي قدیمی - نیز بتواند مورد استفاده قرار بگیرد. در مرجع روش الگوریتم ژنتیک ارائه شده براي هماهنگی رله هاي جریان زیاد به فیوزها نیز تعمیم داده شده است. در این مقاله روشی براي هماهنگی رلههاي جریانزیاد، فیوزها بازبستها با استفاده از الگوریتم ژنتیک ارائه شده است. این روش بر روي یک شبکه نمونه شامل رله، فیوز، کلید بازبست کلید جداکننده تست شده و نتایج آن دقت و کارایی روش را بوضوح نشان می دهد. لازم به ذکر است که هماهنگی جداکننده - سکشنالایزر - با کلید بازبست و رله جریان زیاد با توجه به اینکه منحنی مشخصه ندارد، بصورت دستی قابل انجام است و نیاز به وارد کردن در برنامه هماهنگی نمی باشد.
مدلهاي عناصر جریان زیاد
رله جریان زیاد در مرجع ، مدلهاي ارائه شده براي منحنی مشخصه رلهها توضیح داده شد. این مدلها براي انواع رلههاي جریانزیاد الکترومغناطیسی، استاتیکی و دیجیتالی قابل استفاده است.
رلههاي دیجیتالی امروزه داراي قابلیتهاي زیادي میباشند. یکی از این قابلیتها امکان وارد کردن و انتخاب منحنی مشخصه رله به عنوان ورودي می باشد که دقت عملکرد رله را افزایش داده و در بهبود عملکرد سیستم حفاظتی کمک می کند. اما بخشی از رلههاي موجود در شبکهها، رلههاي با عملکرد الکترومغناطیسی می باشند. مدل دقیق براي این نوع رلهها مدلهاي غیرخطی نسبت به TSM میباشند. ولی با تقریب خوب میتوان از مدلهاي خطی نیز استفاده کرد.
کلید بازبست
با توجه به اینکه تشخیص خطا در کلید بازبستها مشابه رلهها میباشد، منحنی مشخصه عملکرد آنها نیز مانند رلهها می باشد. از این جهت کارخانجات سازنده کلید بازبستها از مدلهاي ذکر شده براي رلهها، براي معرفی محصولات خود استفاده میکنند. منحنیهاي عملکرد کلید بازبست به دو صورت عملکرد آنی و عملکرد تأخیري میباشند. این دومنحنی می توانند داراي رابطه یکسان و ضرایب متفاوت باشند یا بطور کلی مدلهاي متفاوتی داشته باشند.
معمولاً جهت تنظیم وهماهنگی بهینه حفاظت شبکه توزیع به کمک الگوریتم ژنتیک هماهنگی بهتر با فیوزها و رلههاي جریانزیاد موجود در شبکه توزیع، مدل کاهشی معکوس معمولی براي عملکرد تأخیري و مدل کاهشی بی نهایت معکوس براي عملکرد آنی مناسبترند.
فیوز
تشخیص و رفع خطا در فیوز با رله جریانزیاد و کلید بازبست متفاوت میباشد و منحنی مشخصه آن داراي شیب تندتري می باشد از این رو مدلهاي ذکر شده براي رله جریان زیاد، براي مدلسازي فیوزها نمیتواند مورد استفاده قرار بگیرد. در مرجع براي مدلسازي فیوز از مدلی استفاده شده است.
مقادیر اولیه و مجهولات الگوریتم ژنتیک
الگوریتم ژنتیک مانند همه روشهاي بهینهسازي نیاز به مقادیر اولیه دارد. در مرحله اول به تعداد جمعیت تعیین شده کروموزومهاي اولیه ساخته میشوند. اندازه جمعیت اولیه باید با توجه به طول کروموزوم تعیین شود. این کروموزومها از مجهولات الگوریتم هماهنگی تشکیل شدهاند. تنظیمهاي زمانی، مجهولات ما در حل مسأله هماهنگی بهینه هستند. بنابراین تنظیمهاي زمانی رلهها را به ترتیب شماره رلهها به عنوان ژنهاي کروموزومها در الگوریتم ژنتیک در نظر میگیریم. این مقادیر در حقیقت TSM رلهها میباشند که در یک کروزوم به ترتیبی که گفته شد قرار گرفتهاند.
