بخشی از مقاله
چکیده
در این پروﮊه با استفاده از الگوریتم ﮊنتیک مکان و اندازه بهینه خازن روی شین در سطوح مختلف بار مشخص میشود. به طوریکه هدف رسیدن به بیشترین کاهش تلفات انرﮊی و آزاد سازی ظرفیت شبکه با در نظر گرفتن قیمت خازن می باشد.این الگوریتم بر روی شش فیدر شبکه فشار ضعیف شرکت توزیع نیروی برق سمنان با شین های مختلف آزمایش و با درنظر گرفتن اهداف فوق نقاط بهینه نصب خازن را در شینهای بهینه انتخاب گردید.نتایج تلفات انرﮊی شبکه فیدرهای فوق قبل از خازن گذاری در مدت یک شبانه روز ل/لنص کیلو وات ساعت و بعد از نصب خازن در شین های مورد نظر مقدار تلفات انرﮊی به لخ/لخل کیلو وات ساعت کاهش یافت. همچنین حداکثر توان عبوری از فیدرهای فوق نیز دراین حالت ازAبل زذ/کخص بهAبل ل،ل کاهش یافته است. بطوریکه استفاده از مکان یابی خازن به روش ﮊنتیک نسبت به روش معمولی تلفات انرﮊی شبکه مقدار صز/صل کیلووات ساعت بیشتر کاهش می یابد ومشابه آن به مقدار ،ذ/ز کیلووات آمپر بیشتر ظرفیت اشغال شده شبکه را آزاد می نماید.
- مقدمه
هر ساله هزینه هنگفتی برای جبران سازی تلفات انرﮊی الکتریکی در سیستمهای قدرت از طریق تولید مازاد بر مصرف صرف می شود.آمار نشان میدهد تلفات انرﮊی برق در شبکه های انتقال نیرو طی سالهای گذشته ص الی خ درصد.در بخش توزیع ذذ الی لذ درصد است بنابراین بررسی و کاهش تلفات شبکه های توزیع در اولویت قرار دارد که بایستی با شناخت عوامل ایجاد کننده تلفات در جهت حذف این عوامل و کاهش تلفات قدمهای موثری برداشته شود یکی از منابع مهم ایجاد تلفات ، توان راکتیو جاری در خطوط میباشد که با استفاده از خازنهای موازی در شبکه میتوان توان راکتیو را در محل مصرف تأمین نمود.بلم مسئله جایابی خازن توسط بسیاری از پژوهشگران گذشته بررسی شده است.روشهای متفاوتی برای حل این مسئله پیشنهاد داده اند.این روشها را میتوان به چهار دسته ، تحلیلی برنامه ریزی عددی ، ابتکاری و روشهای هوش مصنوعی - جستجوی تابو-تئوری مجموعه فازی-آبکاری فولاد الگوریتم ﮊنتیک- شبکه های مصنوعی - تقسیم بندی کرد.
- تعریف مسئله بهینه سازی
بهینه سازی یک عملکرد ، جهت بدست آوردن بیشترین یا کمترین مقدار یک تابع با در نظر گرفتن محدودیتها و شرایط موجود می باشد.بطور کلی بهینه سازی ، یک مسئله ریاضی جهت حداقل یا حداکثر نمودن یک تابع با یک یا چند متغییر می باشد.این متغییرها باید طوری تنظیم شوند که ضمن لحاظ نمودن محدودیتها ، حداقل یا حداکثر مورد نظر حاصل شود.شکل ریاضی بهینه سازی یک تابع به صورت زیر - ذ - می باشد. بردار متغییرهای تابع بهینه سازی می باشد جxض؟ محدودیت ها و قیود تابع می باشند که باید در طول عمل بهینه سازی کنترل شوند.
- تابع هدف
هنگامی که یک تابع به ضوابط طراحی ترجمه شود و به فر م ریاضی نوشته شود تابع هدف نامیده می شود یک تابع می تواند در معرض تأثیر قیود باشد و یا نباشد.آنچه که در اینجا مورد نظر است بدست آوردن تابع هدفی است که با بهینه سازی آن بتوان مکان و مقدار بهینه ظرفیت خازن را بر روی شینهای یک شبکه توزیع فشار ضعیف بدست آورد.موارد متعددی می تواند به عنوان تابع هدف جهت بهینه سازی یک شبکه توزیع انتخاب نمود که مهمترین آنها کاهش تلفات توان ، کاهش تلفات انرﮊی ، آزاد سازی ظرفیت شبکه و کاهش هزینه های مرتبط با خرید و نصب خازن می باشد.منظور از بهینه سازی برقراری مصالحه ای منطقی مابین در آمدهای ناشی از نصب خازن و هزینه های مرتبط با خرید و نصب آنها می باشد. در حقیقت تابع هدف نشان دهنده فرآیند عوامل فوق می باشد.بصم تابع هدف در این مسئله جایابی بهینه و نصب خازن در شبکه شامل سه قسمت اساسی زیر است :
- مدل سازی ارزش اقتصادی کاهش تلفات انرﮊی الکتریکی
ارزش اقتصادی کاهش تلفات انرﮊی الکتریکی را میتوان به صورت رابطه زیر - ل - تعیین نمود.در رابطه فوق wLoss مقدار تلفات اکتیو شبکه بر حسب لاحل در طول دوره شبیه سازی، CuPL ارزش اقتصادی هر واحد کاهش تلفات انرﮊی الکتریکی بر حسب kwh َ ریال LSF ضریب تلفات شبکه، hفاکتور ارزش اقتصادی فعلی پرداختهای یکنواخت بوده که از رابطه زیر بدست می آید.
ضریب تلفات شبکه از رابطه - خ - بدست می آید در این رابطه ضریب بار شبکه و ل ضریب ثابت می باشد.ضریب ل بستگی به نوع بار مصرفی دارد و به طور میانگین میتوان آنرا برابر نت/ذ در نظر گرفت.
ل-ذ- مدل سازی ارزش اقتصادی آزاد سازی ظرفیت شبکه
ارزش اقتصادی آزادسازی ظرفیت شبکه را می توان از رابطه - ز - بدست آورد.ر رابطه xهع ح مقدار کاهش حداکثر توان ظاهری عبور از شبکه و عحسه ارزش اقتصادی هر واحد آزاد سازی ظرفیت شبکه بر حسب Aبلَ ریال می باشد.
ل-ل- هزینه سرمایه گذاری جهت خرید،نصب و نگهداری خازن
هزینه های مربوط به خازنها را می توان به صورت زیر تعیین نمودکه در آن غ تعداد خازنها. Ccu ارزش اقتصادی خرید، نصب و نگهداری خازنز/لذ کیلوواری بر حسب ریال می باشد. با
توجه به توضیحات فوق تابع هدف به صورت زیر ارائه می گردد.حال می توان گفت که منظور از جایابی بهینه خازن در شبکه, مشخص کردن شین هایی است که در صورت نصب خازن در آنها رابطه - ، - ماکزیمم شود.ضمنا درشبکه فشار ضعیف اضافه ولتاﮊ ناشی از خازن گذاری,مستقل از اندازه جریان فیدر بوده وتنها تابع جریان خازن - ظرفیت خازن - و عگ فیدر - راکتانس شبکه از ابتدای فیدر تا محل نصب خازن - یعنی عگحطعچب میباشد.باتوجه به رابطه مذکور و پایین بودن ظرفیت خازن های فشار ضعیف مورد استفاده در شبکه, در شرایط کم باری ویا بی باری فیدر, ولتاﮊ شبکه از مقدار نامی آن تجاوز نمی کندبصم
ص- الگوریتم حل مسئله
برای بکارگیری خازن در شبکه های توزیع حالتهای مختلفی ممکن می باشد به عنوان مثال برای یک فیدر n شین دارای قابلیت نصب جبران سازی را دارد. تعداد این حالت nل خواهد بود. اگر بخواهیم محل این خازنها را به روش جستجوی کامل فضای حالت بدست آوریم حل مسئله به مدت زمان بسیار طولانی نیاز خواهد داشت. مثلاﹰ برای یک فیدر که دارای تص شین قابل نصب خازن و مدت زمان محاسبه هر حالت لت/ت ثانیه باشد. این مدت زمان لازم برای حل مسئله برابر است با :که این مدت زمان معادل ل/زخکز روز یا معادل خص/خذ سال است.با توجه به زمان بدست آمده باید روشی را انتخاب کرد که در مدت زمان کمتری جوابی با دقت قابل قبول ارائه دهد. به نظر می رسد که الگوریتم ﮊنتیک راه حل مناسبی برای حل این مسئله میباشد.
س- الگوریتم ﮊنتیک در جایابی خازن
معمولاﹰ در فیدرهای فشار ضعیف شبکه توزیع از خازنهای ز/لذ کیلوواری استفاده می شود به منظور سهولت مسئله برای هر پایه - شین - حداکثر یک خازن می توان نصب کرد. دراین صورت برای هر پایه ل حالت نصب و یا عد م نصب خازن وجود دارد. بنابراین جوابهای ممکن به صورت رشته هایی خواهد بود که تعداد بیتهای انها برابر تعداد شین های نصب خازن می باشد. هر بیت متناظر با یک شین بوده که نمایانگر نصب و یا عدم نصب خازن در آن شین می باشد. در صورت یک بودن بیت بر روی آن شین خازن نصب می شود. بنابراین لازم نیست پاسخهای ممکن به کدهای باینری صفر و یک تبدیل شود رشته های ﮊنتیک برای شبکه دارای n شین جهت مکان یابی خازن به صورت شکل زیر می باشد.
