بخشی از مقاله
-1 چکیده
یکی از پدیدههاي قابل توجهی که در سالهاي اخیر در صنعت برق رخ داده است ظهور منابع تولید پراکنده در شبکههاي قدرت است. از جمله مزایاي بسیار مهم این سیستمها افزایش قابلیت اطمینان، کاهش تلفات شبکه، بهبود پروفیل ولتاژ و ... میباشد. منابع تولید پراکنده در هنگام بروز خطا در شبکه، با ایجاد جزایر عمدي میتوانند باعث کاهش میزان قطعی بارها و در نتیجه کاهش انرژي توزیع نشده شبکه شوند. از جمله ادوات حفاظتی شبکه توزیع، که هماهنگی مناسبی با منابع تولید پراکنده دارند کلیدهاي بازبست میباشند. این کلیدها قابلیت سنکرون کردن ناحیه جزیره پس از بازیابی شبکه را دارا میباشند.
بنابراین لزوم ارائه روشهاي نوین در این محیط به منظور ارضاي شرایط جدید و ایجاد بستري مناسب براي استفاده حداکثري از تاثیر این تکنولوژيهاي جدید، اهمیت بسزایی دارد. روش جدید ارائه شده، ترکیبی از الگوریتم کلونی مورچگان1، آنالیز حساسیت و روش تصمیمگیري چند معیاره است، بطوریکه با جایابی و ظرفیتیابی همزمان منابع تولید پراکنده و ادوات حفاظتی، شاخصهاي قابلیت اطمینان، پروفیل ولتاژ و تلفات شبکه بهبود یابند و هزینههاي سرمایهگذاري شبکه کمینه گردند. شبیهسازيها روي شبکه توزیع 34 شینه اصلاح شده IEEE انجام شده است.
-2 مقدمه:
با توجه به اهمیت فراوان سیستم توزیع، جنبههاي متنوع و گسترده آن در زمینههاي طراحی و بهرهبرداري، نظر بسیاري از محققین را به خود جلب کرده است. کارشناسان در مقالات مختلف انواع مدلها و روشهاي بهینهسازي را براي طرح الگوریتم جایابی بهینه ادوات حفاظتی و منابع تولید پراکنده مورد بررسی قرار دادهاند. مطالعات انجام شده در این بخش در دو دسته کلی جایابی کلیدهاي حفاظتی، هنگامی که مکان منابع تولید پراکنده در شبکه مشخص باشد1]، 2، 3، 4 و [5 و جایابی منابع تولید پراکنده، هنگامی که مکان کلیدهاي حفاظتی در شبکه مشخص باشد6]، 7، 8 و [ 9 انجام شده است.
اما تا کنون مطالعاتی برروي جایابی و ظرفیتیابی جایابی و ظرفیتیابی بهینه و همزمان منابع تولید پراکنده و ادوات حفاظتی با استفاده از ترکیب الگوریتم کلونی مورچگان - ACS - و تحلیل سلسله مراتبی - AHP - همزمان منابع تولید پراکنده و ادوات حفاظتی به دلیل پیچیدگی موضوع صورت نگرفته است. در این مقاله، با ارائه الگوریتم جدید از ترکیب الگوریتمهاي کلونی مورچگان و تحلیل سلسله مراتبی و همچنین معرفی مدل نسبتا کاملی از تابع هدف، مسئله جایابی همزمان کلیدها و منابع مورد بررسی و حل قرار گرفته است. متغیرهاي تصمیم در این مسئله عبارتند از:
9 مکان بهینه کلیدهاي بازبست
9 تعداد بهینه کلیدهاي بازبست
9 ظرفیت بهینه نصب منابع تولید پراکنده
9 تعداد بهینه منابع تولید پراکنده
9 مکان بهینه منابع تولید پراکنده
1-2 الگوریتم حل مسئله
الگوریتم معرفی شده براي حل مسئله جایابی و ظرفیتیابی بصورت ترکیبی از الگوریتمهاي جستجوي مستقیم و کلونی مورچگان و تحلیل سلسله مراتبی میباشد. به طوریکه در ابتدا تعداد منابع تولید پراکنده و کلیدها یک فرض میشود و براي DG و کلید مورد نظر با استفاده از الگوریتم کلونی مورچگان مکان و ظرفیت بهینه بدست خواهد آمد. در تکرارهاي بعدي تعداد کلیدها افزایش مییابد و براي هر تعداد از کلیدها، مکان بهینه و براي DG مفروض، مکان و ظرفیت بهینه با توجه به مقدار تابع هدف محاسبه خواهد شد. در انتهاي هر جایابی بهینه، تابع سودي با توجه به تعداد منابع تولید پراکنده، تعداد کلیدها و مقدار بهبود در شاخصهاي شبکه محاسبه میگردد، سپس تعداد DG هاي شبکه افزایش مییابد و مرحله قبل دوباره تکرار میشود تا به حداکثر تعداد ممکن براي DGهاي شبکه برسیم.
بعد از آن که جایابی براي حداکثر تعداد کلیدها و DGهاي مفروض در مسئله انجام شد، با استفاده از روش تصمیمگیري چند معیاره و با توجه به درجه اهمیت بین بهبود شاخصهاي قابلیت اطمینان، افزایش سود سیستم، بهبود در پروفیل ولتاژ و بهبود تلفات شبکه، تعداد بهینه کلیدها و منابع تولید پراکنده و در نتیجه مکان بهینه این تعداد کلید و مکان و ظرفیت بهینه DGها بدست خواهد آمد. در ادامه به بررسی کامل الگوریتم ارائه شده میپردازیم.
2-2 شمارهگذاري خطوط و باسهاي شبکه
قبل از هر چیز در مسئله جایابی، خطوط و باسهاي موجود باید بصورت صحیح و مناسبی شمارهگذاري شوند.
• شاخهاي از شبکه بعنوان شاخه اصلی در نظر گرفته می- شود
• از دورترین باس در شاخه اصلی نسبت به پست فوق توزیع، شمارهگذاري را شروع مینماییم و هرگاه به شاخه فرعی رسیدیم شمارهگذاري را در باسهاي شاخه فرعی ادامه میدهیم.
• هر خط نیز شماره باس ماقبل خودش را میگیرد تا شمارهگذاري کل شبکه تمام شود. نمونهاي از شماره- گذاري خطوط و باسها در شبکه توزیع 34 شینه در شکل 3 آمده است.
3-2 کدگذاري مورچهها در الگوریتم کلونی مورچگان
طبق الگوریتم کلونی مورچگان براي هر مورچه مکان ابتدایی بصورت تصادفی انتخاب میشود2]، 3 و .[4 همانند حالت قبل براي یک شبکه توزیع نمونه، براي جایابی کلیدها، هر مورچه یکی از 33 شاخه مفروض و براي جایابی منابع تولید پراکنده، هر یک از 34 باس شبکه را انتخاب میکند. هر مورچه براي اتمام مسیرش در هر تکرار از الگوریتم میبایستی به تعداد مجموع کلیدها و دو برابر تعداد منابع تولید پراکنده مرحله مکانی را پشت سر بگذارد به طوریکه در بخش اول هر مورچه مکان منابع تولید پراکنده و در بخش دوم ظرفیت مناسب هر منبع و در بخش آخر مکان کلیدها را بدست میآورد. براي انتخاب مکان کلیدها این فرض وجود دارد که روي هر شاخه تنها یک کلید مجاز به نصب میباشیم.
