بخشی از مقاله
چکیده:
جایابی بهینه خازن در شبکههای انرژی الکتریکی، به منظور کاهش تلفات انرژی، کاهش تلفات در پیک مصرف، آزاد سازی ظرفیت تجهیزات نصب شده و بهبود پروفیل ولتاژ یکی از مسائل مهم و قدیمیدر بهرهبرداری مؤثر از شبکههای انرژی الکتریکی میباشد. در این مقاله الگوریتم جدیدی برای جایابی همزمان خازنهای ثابت و قابل کلیدزنی ارائه شده و برای جایابی در یک شبکه واقعی استفاده شده است. در این الگوریتم با دریافت اطلاعات الکتریکی شبکه، اطلاعات اقتصادی و اطلاعات بار به صورت تعداد سطوح اختیاری دریافت و با کدینگ جدید تعریف شده برای الگوریتم ژنتیک مقدار و محل بهینه خازنها تعیین میگردد. با استفاده از روش فوق در شبکه فوق توزیع برق منطقهای مازندران مطالعات خازنگذاری انجام شده که نتایج ارائه شده نشانگر موثر بودن روش پیشنهادی میباشد
-1 مقدمه:
مطالعات نشان میدهد که حدود %13 از توان تولید شده در سیستم قدرت بصورت تلفات اهمیدر بخش توزیع تلف میگردد.[1] جریانهای راکتیو درصدی از این تلفات را به خود اختصاص میدهند و با افزایش جریان راکتیو بارها، تلفات سیستم نیز افزایش مییابد. نصب مناسب خازنها با جبران راکتیو مصرفی، علاوه بر کاهش تلفات انرژی و تلفات پیک مصرف، میتواند باعث آزاد سازی ظرفیت تجهیزات نصبشده در سیستم و نیز بهبود پروفیل ولتاژ گردد. روشهای جایابی خازن به چهار گروه اصلی: تحلیلی، برنامهریزی، عددی، ابتکاری و هوش مصنوعی دستهبندی میشوند [2]، پرکاربردترین این روشها، روش تحلیلی است، این روش فرض میکند که فیدر فاقد شاخههای فرعی است. سطح مقطع آن در تمام بخشها یکسان است و همچنین بار بصورت یکنواختو پیوسته در طول فیدر توزیع شده است .[3] روشهای تحلیلی، به اطلاعات کمیاز سیستم توزیع نیاز دارند و بکارگیری آنها در عمل بسیار آسان است.
از این رو، با وجود فرضیات غیر واقعی موجود در آنها هنوز تعدادی از شرکتهای برق منطقهای، اساس برنامههای جایابی خازن خود را بر این قانون بنا نهادهاند [4]، و یا پارهای از کارخانجات سازندۀ خازن، این قانون را در راهنمای کار محصولات خود، توصیه میکنند .[5] معروفترین نتیجه روش فوق قانون - 2/3 - است. بر اساس این قانون برای کسب بیشترین کاهش در تلفات، باید خازنی با قدرت - 2/3 - توان راکتیو کشیده شده از ابتدای فیدر، در محلی به فاصله - 2/3 - طول فیدر نسبت به ابتدای فیدر نصب گردد. فرضیات ساده کننده در روش فوق، به طور حتم باعث ایجاد خطا در کسب بهترین نتیجه میگردند. مرجع [6] نشان میدهد که چگونه اعمال قانون - 2/3 - میتواند حتی باعث افزایش تلفات گردد. در این تحقیق از روشی جدید استفاده شده است که با جایابی همزمان خازنهای ثابت و قابل کلیدزنی و با استفاده از سطوح مختلف بار و با استفاده از پلههای خازنی مورد نظر مقدار و محل بهینه خازنها و نقاط کاندید مشخص میگردد.
-2 تابع هزینه:
توابع هزینه مختلفی وجود دارند که درخازنگذاری از آنها استفاده میشود در روش ارائه شد تابع هزینه شامل بخشهای زیر میباشد:
-1-2 تلفات:
در این قسمت مقدار تلفات در کل فیدر از جمع تلفات در تک تک سکشنها بدست میآید که در هر سکشن مقدار تلفات برای هر سال برابر است با: در نتیجه برای تلفات کل شبکه در یک سال داریم:
با توجه به قیمت هر کیلووات ساعت انرژی هزینه تلفات ایجاد شده برابر است با:
:Ce قیمت کیلوواتساعت انرژیبا توجه به روابط اقتصاد مهندسی هر یک از مقادیر به سال مبنا منتقل میگردد و کل محاسبات در سال مبنا انجام میشوند.
-2-2 هزینه خازن گذاری:
برای اینکه هزینه خازنها دارای انعطاف زیادی باشد روند کاملی برای هزینه خازنها در نظر گرفته شده است بدین صورت که هزینه خازنهای ثابت و قابل کلیدزنی بطور مستقل از هم بوده و هر کدام دارای دو جزء میباشد که یک قسمت از هزینهها برای هر بانک نصب شده بصورت ثابت و قسمت دیگر بصورت ضریبی از مقدار خازن نصب شده میباشد: :Cff هزینه ثابت خازنهای ثابت - واحد پول - برای هر kvar :Cvf هزینه هر kvar خازن ثابت - واحد پول - :Cfi مقدار خازن نصبشده در پست iام - kvar - :Cfs هزینه ثابت خازن قابل کلیدزنی - واحد پول - :Cvs هزینه هر kvar خازن قابل کلیدزنی - واحد پول - :Csi مقدار خازن قابل کلیدزنی نصب شده در باس iام - واحد پول - با توجه به تعاریف فوق هزینه خازن نصب شده در پست iام برابر است با: لازم به ذکر است که هر کدام از اجزاء فوق فقط درصورت وجود در یک باس لحاظ میگردند. بنابراین هزینه کل خازنگذاری در شبکه برابر است با: :n تعداد باسهای میباشد که در آنها خازن وجود دارد. دو قسمت ارائه شده در قبل بصورت اجباری میباشند و باید تابع هزینه شامل دو مقدار فوق باشد ولی قسمت سری نیز برای تابع هدف درنظر گرفته میشود که بصورت اختیاری میباشد.
-3 قیود موجود:
-1-3 قید ولتاژ :
قید موجود در این الگوریتم مقدار ماکزیمم ولتاژ میباشد که برای تمام کروموزمها لحاظ میشود و چنانچه به ازای خازنگذاری، ولتاژ از مقدار مشخص که توسط کاربر تعیین میشود بیشتر گردد، جهت جلوگیری از مشکلات ناشی از اضافه ولتاژ در شبکه، مقادیر خازنهای قابل کلیدزنی با تعویض پلهها و خازنهای ثابت با خروج از شبکه تغییر مییابد.
-3-2 ظرفیت آزاد شده تجهیزات:
این قسمت برای مدلکردن کاهش هزینههای ناشی از خازنگذاری در شبکه توزیع و کاهش تلفات میباشد که منجر به آزادسازی ظرفیت شبکههای بالادستی میگردد. با توجه به پیچیدگی، این قسمت اختیاری در نظر گرفته میشود. تابع هزینه ظرفیت آزاد شده تجهیزات بصورت حاصلضرب یک هزینه ثابت در ظرفیت آزاد شده شبکه میباشد.
:Cup هزینه احداث برای هر کیلووات شبکههای بالادستی
:Ploss1 مقدار تلفات قبل از خازنگذاری
: :Ploss2 مقدار تلفات بعد از خازنگذاری
رابطه فوق برای هر سال با توجه به تلفات کاهش یافته، محاسبه شده و به سال اول که سال مبنا در نظر گرفته شده منتقل میگردد. در نهایت تابع هزینه کل بصورت زیر میباشد:
-2-3 قید مقدار خازن:
مقدار ماکزیمم خازن نصب شده در یک فیدر به عنوان یک پارامتر محدود کننده در ابتدا دریافت میگردد و در اجرای الگوریتم برای هر کروموزم چک میشود تا مقدار کلی خازنها از ماکزیمم در نظر گرفتهشده بیشتر نگردد.
-4 ساختار الگوریتم ژنتیک:
با توجه به ماهیت الگوریتم ژنتیک که یک روش مناسب برای بدست آوردن نقطه بهینه توابع پیچیده و چند متغیره میباشد این روش میتواند از نقاط مختلف فضای جستجو شروع شده و با روندی که اساس روشهای الگوریتم ژنتیک بر آن استوار است به نقطه بهینه نزدیک شود، با توجه به اینکه الگوریتم از نقاطی متعدد شروع میشود و این نقاط نیز در هر بار اجراشدن یکسان نمیباشند بنابراین اگر الگوریتم به جواب نهائی نرسیده باشد در دفعات مختلف اجراشدن مشخص میگردد بنابراین وقتی که روند مشخص برای سیر تکاملی الگوریتم ژنتیک صحیح باشد الگوریتم
