بخشی از مقاله
چکیده :
انتخاب تعداد و محل استقرار پستهای فوق توزیع در تغذیه سیستمهای توزیع از اهمیت خاص فنی اقتصادی برخوردار است. در شرایط توسعه بار از طرفی تعدادی پست فوق توزیع وجودارد که احیاناً ظرفیت پذیرش بخشی از بار آتی را دارند و یا افزایش ظرفیت آنها میتواند راه حلی برای تأمین نیازها باشد و از طرفی مصارف جدید ممکن است احداث پستهای جدید را توجیه نماید و یا تلفیقی از این راه کارها در نظر گرفته شود. در اینصورت تعداد گزینهها زیاد میشود. روشهای مختلفی تا کنون جهت طراحی پستهادر سیستمهای فوق توزیع ارائه شده است. در این مقاله پس از بررسی آنها الگویInteger Progamming که به طور همزمان اپتیمم سازی پستهای فوق توزیع و تغذیه پستهای توزیع را لحاظ میکند برای اجرایبرنامه انتخاب گردید و با در نظر گرفتن پستهای موجود و تطبیق آن در شرایط توسعه یک روش تلفیقیجهت اجرای برنامه به کار گرفته شده است.با مطالعه موردی در حوزه مصرف شهرستان ساری تا آخر سال 1385 میزان حداکثر بار همزمان طبق پیش بینی نسبت به سال 1375 به دو برابرمیرسد.برای تأمین نیازها در این حوزه پس از اجرای مراحل برنامه در نهایت تعداد و محل استقرار پستهای فوق توزیع به صورت بهینه در پنج سال آینده تعیین و جانمایی میگردد.
1 مقدمه
سیستمهای توزیع انرژی الکتریکی به دلیل تخصیص سرمایه عمدهای از صنعت برق به خود، مورد توجه میباشد. طراحی سیستمهای توزیع عموماً بر اساس مینیمم کردن هزینهها یعنی انجام مطالعاتاقتصادی در کنار مسائل فنی صورت میپذیرد و ازطرفی تغذیه سیستمهای توزیع از طریق پستهای فوقتوزیع انجام میشود و انتخاب محل و تعداد اینپستها در نحوه توزیع و طراحی سیستم اهمیت ویژهای دارد .[1]در این مقاله ابتدا جایابی پستهای فوق توزیع63/20 KV با توجه به روند افزایش بار انجام میشود و تعداد پستهای فوق توزیع جهت احداث، با توجهبه زمینهای کاندیدا - دارا بودن شرایط احداث پست - و همچنین در نظر گرفتن محدودیتهای فنی نظیر افتولتاژ و ... بررسی میشود.
در ادامه پس از تعیین زمین هایی که میتوان درآنها پست فوق توزیع احداث کرد، مسیریابی خطوط63 KV و فیدرهای پستهای توزیع 20 KV انجاممیگردد و در این راستا تأثیر بهای هر کیلو واتساعت انرژی به عنوان شاخص مهم در نحوه محاسبات تکیه میشود .[2] برای نمونه مطالعه موردی جایابی بهینه پستهای فوق توزیع با توجه به رشد بار پیشبینی شده در حوزۀ شهرستان ساری انجام میشود.در طراحی سیستمها علاوه بر رعایت مشخصاتفنی از نظر ظرفیت و افت ولتاژ حداقل کردن هزینههمواره مدنظر میباشد. بنابراین ابتدا تابع هزینهها تعریف و سپس روش طراحی شبکههای فوق توزیع تعیین و با معرفی الگوریتم برنامه و استفاده از برنامه جهت توسعه نتایج حاصله اعلام میگردد.
2 تابع هزینه
در ابتدا باید هزینه تعریف شود تا بتوان رویعناصر آن بحث نمود .[3] تابع هزینه به صورت زیر تعریف میگردد:که در آن C f و Cs و Cl به ترتیب هزینههایکل مربوط به فیدرهای فشار متوسط و فوق توزیع، پست فوق توزیع و تلفات انرژی سیستم است که هر کدام از هزینههای C f و Cs از هزینه های ثابت و متغیر تشکیل شده اند. کیفیت کلی فرموله کردن هزینه
در ادامه مطالب بحث خواهد شد.
هزینههای پست
الف - هزینه ثابت پست - هزینه زمین، هزینهساختمانی پست، هزینه تجهیزات داخل پست،هزینههای نصب تجهیزات -
ب - هزینههای متغیر پست - هزینه ترانس -
هزینههای فیدر
الف - هزینههای ثابت فیدر - این هزینه شامل حفاریو نصب شبکههای زمینی فشار متوسط و یا احداث شبکههای هوایی میگردد -
ب - هزینههای متغیر فیدر - هزینه هادی ها -
هزینه تلفات
این هزینه کلاً متغیر است و معمولاً در مدل ها این هزینهها را نیز به هزینه متغیر فیدر اضافه کرده و باتوجه به غیر خطی بودن تلفات نسبت به جریانعبوری و رابطه پلهای که جریان عبوری با نوع هادی مورد نیاز دارد، رابطه نهایی که بین میزان بار عبوری و هزینه کلی دارد، رابطهای است غیر خطی، که در شکل1 نمایان است.
جهت طراحی و توسعه سیستمهای فوق توزیع
مدلهای مختلفی وجود دارد که در آنها تعدادپستهای فوق توزیع و ظرفیت ترانس و حوزه سرویس دهی آنها در نظر گرفته میشود. در اینجا ازمدل T. Gonen که یک مدل کامل برنامه ریزیعملیات توزیع است استفاده میگردد. در این مدل همزمان مینیمم سازی تعداد پستها و ظرفیت آنها وترکیب و نوع فیدر مورد نیاز مشخص میگردد که دراین روش نیز از الگوی Integer Programmingاستفاده میشود.
3 روش طراحی شبکههای فوق توزیع
موارد بهینه سازی در طراحی سیستم توزیع بااستفاده از مدل T. Gonen انجام میشود و این مدلشامل موارد زیر است : [3]
1. انتخاب بهینه مکان، تعداد و ظرفیت پستهای
فوق توزیع
.2 انتخاب بهینه اندازه ترانسفورماتور - با توجه به مقدار بار گذاشته شده روی هر پست که بایداحداث شود، مشخص میگردد -
3.انتخاب بهینه تعداد فیدرهای فشار متوسط
4. انتخاب بهینه نوع هادی
5.انتخاب بهینه مسیر تغذیه پستهای توزیع
محاسبه هزینه های متغیر فیدرها
همانگونه که قبلاً بیان شد توابع هزینه متغیر فیدرها غیرخطی هستند و استفاده از آنها به صورت خطی نه تنها زمان اجرای برنامه را بسیار کم نموده بلکه درنهایت تأثیر کمی نیز در میزان هزینه بهینه دارد.به این جهت در مدل انتخابی از روش خطی سازی به صورت زیر استفاده شده است.اگر منحنی به دست آمده برای سه نوع هادی مختلف در دست باشد مطابق شکل محدوده استفاده ازهادی مورد نظر با توجه به میزان بار تعیین و اینمحدوده به قسمت هایی که تقریباً هزینههای شکل خطی شده و غیر خطی برابر است تقسیم بندیمی گردد - معمولاً بین یک تا سه قسمت - . سپس با استفاده از متغیرهای aijs نقاط مرزی بین خطوط ومتغیر tijs که بین یک و صفر تعریف میشوند و با توجه به میزان قدرت مورد نیاز میزان کل هزینه - ثابت ومتغیر - مشخص میگردد.چندین نقطه منحنی توسط پاره خطها تعداد زمینهای کاندیدا جهت احداث پست در این زمینه به صورت تجربی فرمولی ارائه گردیده است که تعداد زمینهای پست جهت انتخاب بهینه را به ما میدهد:
