بخشی از مقاله
خلاصه
یکی از مهمترین و اثرگذارترین پارامترها در تعیین شاخصهاي قابلیت اطمینان، میزان بارگذاري سیستم توزیع می-باشد. لذا در این مطالعه ابتدا روش ارزیابی قابلیت اطمینان مطرح شده سپس یک مسئله بهینه سازي براي ارضاي قیودبهره برداري در شرایط خطا حل میشود. در ادامه یک سیستم تست RBTS معرفی کرده و براي آنالیز کارآیی ریزشبکه برروي قابلیت اطمینان سیستم توزیع، شبیهسازي را در دوحالت مختلف انجام شده است و شاخص قابلیت اطمینان EDNS را محاسبه نموده و تاثیر بارگذاري مختلف بر روي قابلیت اطمینان سیستم توزیع بدون حضور ریز شبکه و با حضور ریز شبکه بررسی میشود. نتایج نشان میدهد هر چقدر میزان بارگذاري بیشتر باشد قابلیت اطمینان بدتر است.
کلمات کلیدي: شبکه توزیع، ریزشبکه، بارگذاري مختلف، قابلیت اطمینان، تولیدپراکنده
.1 مقدمه
با توجه به مسائل زیست محیطی، استفاده از منابع تولید پراکنده و انرژيهاي نو گزینه مناسبی براي تولید توان الکتریکی در نزدیکی مصرف کنندهها میباشد. دلیل گسترش منابع تولید پراکنده در شبکههاي توزیع و بالاخص ریز شبکه، مربوط به مسائل خصوصیسازي و تجدید ساختار سیستمهاي قدرت است. مزایاي اقتصادي و زیست محیطی ریزشبکه و در نتیجه میزان پذیرش و استقبال از آن در صنعت تولید برق، در درجه اول با توجه به قابلیتهاي کنترلی و مشحصات بهره-برداري آن تعیین میگردد. .[1]
مفهوم ریزشبکه اولین بار توسط موسسه CERTS ارائه شده و در حال حاضر موضوع تحقیقات مختلفی در سراسر دنیا میباشد[2]و .[3] ریزشبکه قسمتی از شبکه توزیع - ولتاژ متوسط یا ولتاژ ضعیف - است که شامل منابع تولید پراکنده - اعم از انرژيهاي نو ومنابع ذخیرهساز انرژي - و بارهاي الکتریکی داخل آن میباشد. ریزشبکه قادر است در دو حالت متصل به شبکه و جدا از شبکه عمل کند. وظیفه انطباق دادن تولید و مصرف در حالت متصل به شبکه بر عهده شبکه اصلی و در حالت جدا از شبکه بر عهده منابع ذخیرهساز انرژي داخل ریزشبکه میباشد. منابع تولیدپراکنده میتوانند از دو طریق به شبکه وصل شوند: با استفاده از رابط الکترونیک قدرت یا با استفاده از ژنراتورسنکرون یا القایی.[4]
.2 تعریف قابلیت اطمینان یک سیستم
- احتمال عملکرد رضایت بخش آن سیستم تحت شریط کار مشخص در مدت زمان مشخص
- احتمال عملکرد پیوسته سیستم در یک پریود زمانی مشخص با شرایط مفروض
- توانایی سیستم یا زیر سیستم براي انجام دادن صحیح ماموریت مشخص و از پیش تعریف شده در شرایط معین و دوره زمانی مشخص
.3 تئوري قابلیت اطمینان بر پایه چهار المان استوار است
oقابلیتاطمینان همان احتمال است.
oقابلیتاطمینان بر اساس »کارکرد مورد انتظار« پیشبینی میشود و کارکرد مورد انتظار یعنی عملکرد بدون شکست سیستم.
oقابلیتاطمینان براي یک بازه زمانی مشخص تعریف میشود.قابلیتاطمینان محدود میشود به شرایط محیطی و عملکردي مشخص و این قیود براي رسیدن به یک احتمال
oقابلیتاطمینان لازم هستند.
-4 قابلیت اطمینان سیستم توزیع : تامین انرژي الکتریکی مورد نیاز مشترکین بطور پیوسته - بدون قطع برق - ، با کیفیت خوب و همراه قیمت کم
-5 مراحل ارزیابی قابلیت اطمینان
گام اول؛ جمع آوري اطلاعات شبکه
این اطلاعات شامل سه بخش کلی میباشد که شامل اطلاعات واحدهاي تولیدي، خطوط انتقال و توان مصرفی سیستم قدرت میباشد . اطلاعات واحدهاي تولیدي عبارتند از: نوع واحد، حداقل و حداکثر ظرفیت تولیدي و نرخ خروج اجباري واحد میباشد. نرخ خروج اجباري برابر احتمال در دسترس نبودن واحد تولیدي در زمان بهره- برداري میباشد. اطلاعات خطوط انتقال عبارتند از: راکتانس، ظرفیت حرارتی و نرخ خروج اجباري خط انتقال.
گام دوم؛ انتخاب پیشامد نمونه
براي انتخاب حالت دو روش شمارش حالت و شبیهسازي مونتکارلو وجود دارد. در شبیهسازي انجامشده با استفاده از نرمافزار متلب و بر مبناي الگوریتم مونتکارلو یک حالت انتخاب میشود. هر حالت نشان میدهد که در کدام قسمتهاي سیستم توزیع خطا رخداده است. این خطا میتواند شامل اتصالی روي فیدر اصلی و یا خروج یکی از ترانسها و یا شاخههاي سیستم باشد. لازم به ذکر است که خرابی و عدم قطعیت واحدهاي تولید پراکنده نیز لحاظ شده است.
گام سوم؛ گام سوم اعمال معادلات پخش بار و عمل اصلاحی
در این مرحله با اعمال معادلات پخش بار مشخص میشود که آیا در این حالت شبکه، بدون استفاده از اعمال اصلاحی توانایی تأمین بار سیستم را دارد یا خیر. در صورتیکه که قیود بهرهبرداري ارضا شوند به مرحله قبل برگشته و حالت دیگري را انتخاب میکنیم - اگر تمام حالات ممکن انتخابشده باشد به مرحله آخر رفته و شاخص قابلیت اطمینان رامحاسبه میکنیم - در غیر این صورت به مرحله بعد رفته و با اعمال اصلاحی سعی در ارضاي قیود بهره برداري خواهیم داشت.
استفاده از اعمال اصلاحی
در این مرحله با اعمال اصلاحی سعی میکنیم بار قطعشده سیستم را کمینه کنیم. براي رسیدن به این هدف از یک بهینهسازي استفاده میکنیم. در این بهینهسازي تابع هدف کمینه نمودن هزینه قطع بار در تمامی نقاط بار سیستم میباشد. متغیرهاي کنترلی بار قطعشده در هر یک از نقاط بار سیستم می باشد مدل ریاضی این بهینه سازي در زیر آورده شده است.
گام چهارم؛ محاسبه شاخص قابلیت اطمینان پس از آنکه برنامه بهینهسازي براي همه حالات ممکن شبکه انجام شد در برنامه متلب احتمال رخداد هر خطا را محاسبه نموده و درنتیجه شاخصهاي قابلیت اطمینان را محاسبه میکنیم.
-6 مدل ریاضی بهینه سازي:
هدف: کمینه نمودن هزینه قطع بار Minimize Damage Cost ∑VOLLn LCn کمینه و بیشنه توان خروجی واحدها - براي ریزشبکه و فیدر - n∈N در این روابط، n اندیش شین، l اندیس خط، g اندیس واحد تولیدي، N مجموعه باسهاي شبکه L مجموعه خطوط انتقال، VOLL ارزش و یا هزینه بار قطع شده شین n ام، LCn بار قطع شده شین n ام، PFl توان عبوري خط انتقال l ام، Bl سوسپتانس خط انتقال l ام، Anl ماتریس تلاقی گره و شاخه، δn زاویه ولتاژ شین n ام، Pg توان اکتیو خط انتقال l ام lPFmax بیشینه ظرفیت خط انتقال l ام lPFmin کمینه ظرفیت خط انتقال l ام Pgmax بیشینه ظرفیت تولیدي واحد g ام و gPmin کمینه توان اکتیو تولیدي واحد g ام است.
-7 شاخصهاي قابلیت اطمینان
- متوسط بار قطع شده در طول یکسال - 1EDNS -
