بخشی از مقاله
چکیده
خاموشیهای ناشی از حوادث، که در شبکه توزیع به وجود میآید به دودستهی گذرا و دائمی تقسیم میشود ازآنجاییکه در شبکه توزیع بیشتر خطوط از نوع هوایی بوده و بیش از %75 از تعداد خاموشیها از نوع و گذرا تخمین زده میشوند بنابراین در صورت وجود تجهیزی بهمنظور برقدار کردن سریع فیدر میتوان کاهش قابلملاحظه در تعداد و زمان خاموشیها و درنتیجه بهبود شاخصهای قابلیت اطمینان مشاهده نمود. در این مقاله جایابی بهینه ریکلوزرها در شبکه توزیع موردبررسی قرار خواهد گرفت و در این فرآیند از الگوریتم بهینهسازی ژنتیک استفاده خواهد شد. نتایج بهدستآمده از اجرای الگوریتم در شبکه واقعی موردمطالعه از بهبود قابلیت اطمینان در شبکه درنتیجه استفاده بهینه از این تجهیز حکایت داشته است.
کلمات کلیدی
ریکلوزر- جایابی بهینه -الگوریتم ژنتیک -قابلیت اطمینان.
-1 مقدمه
شبکه قدرت متشکل از سه بخش تولید، انتقال و توزیع انرژی الکتریکی و باهدف تهیه و رساندن انرژی الکتریکی پایدار به م شترکین و م صرفکنندگان میبا شد. وقوع خرابی در هر یک از بخش های فوق میتوا ند خاموشی و قطع دسترسی برای مشترکان را به همراه داشته باشد. خاموشیها با هر علت و به هر نحوی که رخداده باشند هزی نه های مختلف اقتصادی، اجتماعی و حتی سیاسی به دنبال خواهند داشت. بنابراین لزوم پرداختن به خاموشیها و حرکت در جهت بهبود و ضع موجود اجتنابناپذیر مینماید. از بین سه بخش تولید، انتقال و توزیع، مهمترین و اثرگذارترین بخشبر مصرفکنندگان نهایی بخش توزیع میباشد. حدود % 90 از مشکلات قابلیت اطمینان که مصرفکنندگان نهایی را متأثر میسازد، ناشی از بخش توزیع است .[1] گستردگی محدوده جغراف یایی، نزدیکی به سطح مصرف، ز یاد بودن تعداد تجهیزات و بالا بودن عمر تجهیزات استفادهشده، از عوامل گ سترش میزان م شکلات در این بخش به شمار میرود. از سوی دیگر نسبت حجم سرمایهگذاریها و هزینهها در بخشهای مختلف شبکه قدرت بهگونهای است که با صرفنظر کردن از هزینه سوخت مصرفی نیروگاهها برای تولید انرژی، حدود %50 از هزینههای تأمین برق مربوط به بخش توزیع میباشد .[2]
مرجع [3] هدف اصلی شرکتهای برق را ارائه سرویس باقابلیت اطمینان بالا و کمترین هزینه به مشترکین بیان میکند. توضیحات فوق نشاندهندهی اهمیت تحلیل خاموشیها در بخش توزیع میبا شد. در همین حال تعمیرات و نگهداری و بهبود قابلیت اطمینان به دلیل افزایش فشارهای ایجادشده ناشی از تجدید ساختار و مقررات زدایی به یکی از مهمترین اهداف شرکتهای توزیع بدل شده است.[4] همین عوامل پژوه شگران و صنعتگران این بخش را م شتاق به گ سترش مطالعات در زمینه تحلیل خاموشی و برنامهریزی بهمنظور بهبود شرایط بهرهبرداری نموده است. در سی ستمهای توزیع ف شار متو سط از ریکلوزرها بهمنظور، ایزوله کردن خطاها و مدیریت ساختار شبکه استفاده میشود. لذا استفاده از ریکلوزرها باعث افزایش قابلیت اطمینان سیستم، کاهش انرژی توزیع نشده و درنتیجه افزایش درآمدهای شرکت توزیع می شود.
مسئله پیدا کردن محل منا سب ریکلوزرهای لازم در شبکههای توزیع شعاعی بزرگ، جزء مسائل بهینهسازی ترکیبی بهحساب میآید. حل اینگونه مسائل با روشهای بهینهسازی غیرخطی مرسوم مشکل است. معمولاً شرکتهای برق با استفاده از تجربیات گذ شته شان و اطلاعات م شترکین و ملاحظات دیگر تعداد و حل م ناسب ریکلوزر ها را انت خاب میکن ند. تاکنون تحقیقاتی هم برای مطالعه تئوریک این مسئله ارائهشده ا ست. بهطور مثال در مرجع[5] ، از روش شبیه سازی سرد کردن تدریجی فلزات برای تعیین محل و سایل سوئیچینگ استفادهشده است. در مرجع [6] ، بهوسیله الگوریتم ژنتیک برای یک فیدر شعاعی توزیع، ریکلوزر مکانیابی میشود. در مرجع [7] با است فاده از الگوریتم ژنت یک، م کان های سوئیچهای جداکننده چنان ج ستجو می شوند که بی شترین بهبود قابلیت اطمینان را با توجه محدودیت [8] از روشهای - هزی نه ای جاد شود. همچنین در مرجع [9] بهی نه یابی هوشمند برای جایابی ریکلوزر استفادهشده است. . در [10] تعیین مکان ریکلوزر و DG برای بهبود قابلیت اطمینان با استفاده از تحلیل حساسیت معادلات پخش توان انجام شده است. روش تعیین ظرفیت به ازای شرایط مختلف بارگذاری، سطح نفوذ تولید و ضریب توان بهعنوان م سئله بهینه سازی مقید ایمنی فرمولبندی میشود.
در [11] ، با ترکیب GA و فرایند تجزیهوتحلیل سلسله مراتبی روش نوینی را برای جایابی ریکلوزر و DG پیشنهاد کردهاند. برای این منظور، ظرفیت DG توسط الگوریتم ژنتیک و تعداد DG و ریکلوزر نیز توسط تکنیک AHP تعیین میگردد. روش پیشنهاد روی شبکه 33 شینه IEEE اجراشده است. انتخاب تعداد و حل ریکلوزر ها به عوا مل ز یادی نظیر ملاح ظات قابل یت اطمینان، نوع مشترکین، تغییرات بار، هزینههای نصب و نگهداری و غیره بستگی دارد. از طرفی چون قیمت ریکلوزرها قابلتوجه است، لذا استفاده از آنها باید برای شرکتهای توزیع برق توجیه اقتصادی داشته باشد. بنابراین باید منافع و هزینههای این کار بررسی شود، بهطوریکه ه مه عوا مل مزبور را در برگیرد. در این م قا له نیز جا یابی بهینه ریکلوزرها باهدف بهبود شاخصهای قابلیت اطمینان شبکه توزیع با تمرکز بر روی یک شبکه نمونه انجام خواهد شد. نتایج بهدستآمده نشاندهنده بهبود شاخصهای موردمطالعه در اثر جایابی بهینه این تجهیز در شبکه قدرت میباشد.
-2 قابلیت اطمینان شبکه توزیع انرژی الکتریکی
قابلیت اطمینان عبارت است از، احتمال خطا نکردن یک عنصر و عملکرد درست آن در یک بازهی زمانی معین [12], .[13] این شاخص در تمامی بخشهای سیستم قدرت اهمیت دارد بااینحال اهمیت این موضوع در شبکههای توزیع بهمراتب بی شتر میبا شد چراکه با صرف هزینه حدود 50 درصدی در حوزه خدمات برق و انرژی حدود 90 درصد از خرابیها در نیز در بخش توزیع رخ میدهد. شاخصهای قابلیت اطمینان شبکه توزیع در دو بخش شاخصهای اصلی و تکمیلی تقسیمبندی میگردند. شاخصهای اصلی در تمام سیستمهای مهندسی مشترک بوده و مجموعهای از اطلاعات سیستم را به ما میدهند این شاخصها شامل موارد زیر میباشند:[12]
: نرخ خطای متوسط برحسب: سال/خطا
: زمان متو سط خروج سی ستم از حالت عملکرد
برحسب: ساعت
: زمان متو سط سالیانه خروج از حالت عملکرد
برحسب: سال/ساعت
این در حالی ا ست که این شاخصها مقادیر قابلمقای سهای از وضع یت واقعی سیستم های مختلف را در اخت یار نمیگذارند. بنابراین جهت ارزیابی و مقای سهی سی ستمهای مختلف از دید قابلیت اطمینان، شاخصهایی تحت عنوان شاخصهای تکمیلی مطرح میگردند. مجموعه این شاخصها و روابط محاسباتی آنها در شکل 1 نشان دادهشده است. همانطور که مشاهده میشود این شاخصها در دو بخش شاخصهای مشترک محور و شاخصهای مبتنی بر بار و انرژی تقسیمبندی می شوند و دیدگاه جامعی از وضعیت شبکه در اختیار میگذارند.
-3 بیان مسئله
در این مقاله هدف جایابی بهینه ریکلوزرها بهمنظور بهبود شاخصهای قابلیت اطمینان شبکه توزیع با تمرکز بر روی یک شبکه نمونه و مطالعه میزان تغییر شاخصها در اثر جایابی بهینه این تجهیز در شبکه قدرت میباشد. به این منظور و با توجه به محدودیت سرمایهگذاری و هزینهبر بودن استفاده از تجهیزات موردنظر استفاده نامحدود از تجهیز ریکلوزر مقرونبهصرفه نمیباشد درنتیجه در این مقاله چهار سناریو مختلف برای بهینه سازی بر ا ساس تعداد تجهیزاتی که برای بهینهسازی مورداستفاده قرارگرفته است در نظر گرفته شده و در هر سناریو دو هدف مختلف بهبود سایفی و سایدی از مهمترین شاخصهای قابلیت اطمینان شبکههای توزیع بهعنوان هدف بهینه سازی و مینیمم سازی به صورت موازی به کار گرفته خواهند شد. شاخص سایفی میانگین فراوانی وقفه سیستم بوده و بیانگر این است که یک مشترک نوعی چه تعداد وقفه ماندگار در طول یک سال تجربه میکند. رابطهی زیر نحوه محاسبه این شاخص را بیان میکند.
