بخشی از مقاله
چکیده
امروزه در شبکه هاي قدرت بدلایل مختلف از جمله خطی سازي معادلات تخمین حالت و ساده سازي سیستم حفاظت از اندازه گیرهاي فازوري استفاده می شود. بهینه سازي تعداد و مکان این تجهیزات با توجه به قیمت بالاي آنها، از اهمیت ویژه اي برخوردار است. عوامل تاثیرگذار در مکان و تعداد بهینه PMUها توپولوژي شبکه، خروج خطوط، پست هاي کلیدزنی و نحوه توسعه شبکه می باشد.
در این مقاله تابع هدفی براساس برنامه ریزي خطی جهت تعیین تعداد و مکان بهینه PMUها ارائه خواهد شد. همچنین تأثیر پست هاي کلیدزنی، خروج خطوط و توسعه شبکه در تابع هدف مورد بررسی قرار می گیرد. جهت انجام مطالعات موردي، شبکه 14 شینه IEEE و همچنین شبکه 230 و 400 کیلوولت موجود و درحال توسعه آذربایجان مورد بررسی قرار می گیرد. در مطالعه شبکه 14 شینه IEEE نحوه تشکیل پارامترهاي تابع هدف مورد بررسی قرار می گیرد. در مطالعه شبکه آذربایجان نیز نحوه انتخاب مکان و تعداد بهینه PMUها جهت مشاهده پذیري سیستم فعلی و درحال توسعه، پیشنهادات جدیدي ارائه می شود.
مقدمه
اندازه گیرهاي فازوري حالات سیستم را بصورت فازوري و سنکرون اندازه گیري می کنند. فازوري بودن اندازه گیري ها باعث می شود معادلات تخمین حالت خطی شود و سنکرون بودن اندازه گیري ها حفاظت سیستم قدرت را در شرایط بحرانی امکان پذیر می کند. البته PMUها تجهیزات گران قیمتی هستند لذا تعیین تعداد و مکان بهینه آنها باید طوري انجام شود که از شرایط موجود سیستم، از جمله وجود پست هاي کلیدزنی، استفاده گردد. همچنین شرایط غیرعادي شبکه از جمله خروج خطوط و توسعه آن نیز در نظر گرفته شود.
در مرجع [2]جایابی بهینه PMUها براساس برنامه ریزي خطی و بدون لحاظ پست هاي کلیدزنی مورد برسی قرار گرفته است. در مراجع [3] تا [8] براي لحاظ پست هاي کلیدزنی از روش هاي پیچیده جزیره سازي، و در [9] از ترکیب الگوریتم هاي ژنتیک و ایمنی استفاده شده است، در مرجع [10] نیز روشی با عنوان فازبندي زمانی جهت نصب
PMUها طی چندین سال ارائه شده است اما کلیه مطالعات مقالات مذکور بدون لحاظ توسعه شبکه انجام شده است.
پست هاي کلیدزنی لحاظ خواهد شد، پیشنهاد می شود جهت افزایش مشاهده پذیري سیستم تعیین تعداد و مکان بهینه PMUها در دو مرحله جداگانه انجام شود. بعبارت دیگر در مرحله اول تعداد PMUها تعیین و در مرحله دوم با ثابت درنظرگرفتن تعداد PMUها مکان آنها مشخص شود. همچنین این کار براي شبکه توسعه یافته نیز انجام شده و مکان PMUها طوري تعیین می شود که هم شبکه فعلی و هم شبکه درحال توسعه مشاهده پذیر شود.
تابع هدف
یک PMUعلاوه بر اینکه می تواند ولتاژ باس نصب شده در آن را بصورت فاوري اندازه گیري نماید بلکه قادر است کلیه جریان هاي خطوط متصل به آن باس را نیز مشخص سازد. بهینه PMUها مورد بررسی قرار گیرد. البته قابل ذکر است که نصب تدریجی PMUها موجب می شود که تا نصب کامل PMUها، برخی مزایاي آن از جمله خطی سازي معادلات و سنکرون بودن دریافت اطلاعات قابل استفاده نشود. همچنین بعد از نصب کامل PMUها به تعداد کافی لازم خواهد شد تا دوباره جایابی PMUها انجام گیرد و این مستلزم هزینه خواهد بود.
در هر صورت اندازه گیرهاي تزریقی1 و پخش توان2 و ولتاژ از جمله اندازه گیرهایی هستند که در سیستم هاي قدرت مورد استفاده قرار میگیرند و در صورت وجود اندازهگیرهاي مذکور نامعادله تابع تحت تأثیر قرار می گیرد. این تغییرات در زیر توضیح داده شده است.
اندازهگیر پخشبار اگر یک اندازه گیر پخش بار در باس i و j قرار گیرد، آنگاه با مشاهده پذیر بودن یکی دیگري نیز مشاهده پذیر می شود. لذا میتوان نوشت به عبارت دیگر سطر i و j از ماتریس A حذف میشود و معادله فوق جایگزین آن میگردد.اندازهگیر تزریقی با در نظر گرفتن بک اندازه گیر تزریقی در باس iام، آنگاه یک واحد از محدودیتهاي مشاهدهپذیري کاسته میشود اندازه گیر ولتاژ اگر یک اندازه گیر در باس iام وجود داشته باشد فقط ولتاژ آن باس مشاهده پذیر می شود، لذا مقدار درایه iiام درماتریس A برابر صفر می شود.
خروج خطوط
جایابی PMUها و در کل اندازه گیرها باید طوري باشد که با تغییر آرایش شبکه سیستم همچنان مشاهده پذیر باقی بماند لذا بهینه سازي باید تحت حالات مختلف خروج خطوط مورد تست قرار گیرد اما باید توجه داشت که تعداد حالات مربوط به تغییر آرایش شبکه توسط خروج خطوط بسیار زیاد است مثلاً اگر n تعداد خطوط یک خط باشد داریم: تعداد حالات خروج تکی خطوط: n تعداد حالات خروج دو خط بطور همزمان: تعداد حالات خروج سه خط بطور همزمان: لذا مشاهده پذیري سیستم بروش n-1 security مورد تست قرار می گیرد.
