بخشی از مقاله
چکیده - سیستم قدرت یکی از پیچیدهترین، اساسیترین و پیشرفتهترین سیستمهای ساخته دست بشر است. لذا این سیستم با هدف افزایش بازده و کاهش تلفات پذیرای جدیدترین متدها و روشهای بهرهبرداری است. در سالهای اخیر منابع تولید پراکنده نفوذ قابل توجهی برای تامین برق مصرفکنندگان توزیع در کنار نیروگاههای بزرگ داشته است. این مطالعه در صدد ارائه روشی بهینه برای مسئله جایابی مکان و ظرفیت تولید منابع تولید پراکنده با استفاده از الگوریتم ازدحام ذرات تطبیقی از طریق نظریه سحابی است. در این پژوهش جهت اثبات کارایی الگوریتم پیشنهادی، آزمایش روی سیستم استاندارد -33 - IEEEباسه - انجام گرفته است و نتایج آن با سایر روشهای ارائه شده مقایسه و جدولبندی شده است.
-1 مقدمه
با افزایش سرمایهگذاری جوامع در راستای توسعه سیستم قدرت و پاسخ به رشد بار، الزام به داشتن سیستمی پایدار با حداقل تلفات به همراه رعایت قیود بهره برداری شبکه پررنگ تر می شود. ضمن توجه به حفظ و کمبود منابع طبیعی، امروزه با افزایش بهای تولید انرژی برق، نیاز به کاهش تلفات بیش از پیش ضروری تر جلوه می کند. از سوی دیگر گسترش بار، متقاضی توسعه شبکه های توزیع استمتعاقباً. روند صعودی مصرف باعث کاهش افت ولتاژ خط و باس بار، نامتعادلی بار فیدرها، تلفات و مشکلات پایداری ولتاژ و فرکانس میشود.
منابع تولید پراکنده را می توان به عنوان منابع تولید توان الکتریکی با ظرفیت نامی محدود و نصب محلی تعریف کرد که به صورت مجزا یا موازی با شبکه های الکتریکی مورد استفاده قرار میگیرند. فراهم کردن برق با کیفیت مناسب در مناطق دوردست، افزایش قابلیت اطمینان سیستم، بهره وری اقتصادی، آزادسازی ظرفیت خطوط، کاهش ذخیره سازها، تعویق در احداث خطوط و نیروگاه های جدید از علل پیشرفت نفوذ این منابع در سیستم قدرت است. از نظر تنوع تزریق توان این منابع را میتوان به صورت ذیل دستهبندی کرد:[1]
· منابع تزریق توان اکتیو
· منابع تزریق توان راکتیو
· منابع تزریق توان اکتیو و راکتیو
· منابع تزریق توان اکتیو و جذب توان راکتیو
از دیرباز تاکنون، متدهای مختلف برای حل مسئله جایابی بهینه منابع تولید پراکنده استفاده شده است. در حالت کلی می توان این متدها را به دو دسته گروه بندی کرد: - 1 روشهای تحلیلی - 2 [2] روش های ابتکاری. به عنوان مثال، در تحقیقات مرتبط با دسته ی دوم، مقاله ی [3] به بررسی الگوریتم ژنتیک در راستای کاهش تلفات پرداخته است و یا مقالهی [4] با به کارگیری ترکیبی روش آبکاری فلزات و جستجوی تابو سعی در بهینه سازی هزینه ها دارد. همچنین، روش ازدحام ذرات به عنوان یک الگوریتم کارا با ارائه نتایج موثر این مسئله را حل نموده که تفضیلاً در [5] مشروح است. الگوریتم ابتکاری ازدحام ذرات اولین بار سال 1995 توسط جیمزکندی و راسل سی ابرهارت معرفی شد >6@ که از قابلیتهای برجسته آن حل مسائل گسسته و پیوسته در حوزهی هوش ازدحامی میباشد.
در سیستم های توزیع مرسوم، اکثریت شبکهها به صورت شعاعی اجرا و مورد بهره برداری قرار می گیرد. لذا جهت عملکرد بهتر، روش پخش بار پیشرو-پسرو برای تحلیل اینگونه مسائل به کار گرفته می شود. این ارائه یک روش بهینه سازی مبتنی بر الگوریتم تطبیقی ازدحام ذرات در راستای جایابی منابع تولید پراکنده با استفاده از پخشبار اشاره شده در شبکه توزیع عرضه می کند که با تعیین مکان و اندازه ی بهینه منابع تولید مقیاس کوچک، باعث بهبود پروفیل ولتاژ باسبارها میگردد. تطبیقی کردن این الگوریتم باعث ارتقای نتایج شبیه سازی مسئله شده است.
-2 چشمانداز روش پیشنهادی
در این پژوهش، جایابی منابع تولید پراکنده با هدف کاهش تلفات و بهبود پروفیل ولتاژ با در نظرگرفتن قیود بهره برداری انجام می شود. طرح واره این پژوهش در شکل زیر نشان داده شده است.
مسئله اصلی
· تعیین مکان بهینه تولید پراکنده
· تعیین اندازه بهینه تولید پراکنده
· برآورده کردن قیود
• کاهش تلفات
• بهبود پروفیل ولتاژ
-2-2 زیرمسائل
برای اطمینان از صحت نتایج مسئله اصلی، زیرمسائل اول و دوم مورد ارزیابی قرار می گیرند. در زیر مسئله اول، کاهش تلفات توان اکتیو برای سیستم استاندارد سی و سه باسه IEEE به کار می رود. تا زمانی که کاهش تلفات در حد قابل قبولی انجام نگرفته است اجرای شبیهسازی ما بین مسئله اصلی و زیرمسئله اول مکرراً ادامه می یابد. در زیر مسئله دوم، توجه به ولتاژ استاندارد باس بارها معطوف شده است و با تخطی از مقادیر مجاز ولتاژ، روند اجرای شبیه سازی در آن مرحله متوقف شده و تا رسیدن به محدوده قابل قبول، پروسه حل ادامه مییابد.
-3 فرمولبندی مسئله
-1-3 آنالیز پخشبار
برای محاسبه تلفات توان خطوط و ولتاژ باس بارها از روش جاروب پسرو-پیشرو استفاده شده است. برای توضیح فرمول بندیهای این متد از دیاگرام تکخطی نمونه شکل زیر استفاده میشود.
-1-2 مسئله اصلی
چارچوب اصلی مسئله به تعیین اندازه و مکان مناسب تولید پراکنده می پردازد که جهت اثبات کارایی روش پیشنهادی به مقایسه با سایر مقالات و تست سیستمهای استاندارد تکیه خواهیم کرد. لذا همچون مقالهی [6] مقدار توان نفوذی منابع تولید پراکنده نباید از محدوده مجموع تلفات و بارها خارج شود و روش ابتکاری ازدحام ذرات تطبیقی برای بدست آوردن نتایج بهینه قابلیت خود را در مقایسه با سایر پژوهش ها اثبات کرده میباشد.
-2-3 الگوریتم ازدحام ذرات تطبیقی
در این تکنیک، گروهی از ذرات که جمعیت نامیده می شوند به صورت تصادفی تولید می شوند و هر ذره در جهت های مختلف با سرعت تصادفی به جستجوی جواب بهینه می پردازد. برای هر ذره مقدار تابع هدف مذکور توسط مکان و سرعت هر ذره محاسبه میشود و این محاسبات در هر مرحله تکرار و بهروزرسانی میشود. پروسه پیاده سازی الگوریتم ازدحام ذرات برای حل بهینه مسئله جایابی منابع تولیدپراکنده در فلوچارت شکل سه آورده شده است که شامل مراحل زیر است:
1. وارد کردن داده های مربوط به باس ها، خطوط و محدودههای ولتاژ
2. محاسبه تلفات از طریق پخش بار پسرو-پیشرو
3. تولید جمعیت اولیه بصورت تصادفی شامل مکان ذره در فضای d بعدی. - d تعداد متغیرهای مجهول اعم از ظرفیت و مکان منابع تولید پراکنده است - . قرار دادن شمارنده در عدد صفر . - k 0 -
4. برای هر ذره، اگر ولتاژها در محدوده قابل قبول باشند تلفات کل شبکه از رابطه - 4 - محاسبه میشوند در غیر این صورت ذره غیرکاربردی است.
5. مقدار تابع هدف بدست آمده از طریق هر ذره با Pbest - بهترین مقدار خود ذره تاکنون - آن ذره مقایسه میشود. اگر مقدار تابع هدف کمتر از Pbest باشد، مقدار کنونی ذره به عنوان Pbest اختیار میشود.
.6 ذرهای که دارای بهترین مقدار تابع هدف در کل جمعیت است به عنوان gbest انتخاب میشود.
.7 مکان و سرعت برای هر ذره با استفاده از معادلههای - 9 - و - 10 - بروزرسانی میشوند.
