بخشی از مقاله

چکیده

در این مقاله انتخاب بهینه تعداد و محل قرار گیري بانکهاي خازنی در شبکه توزیع با استفاده از یک روش بهینهسازي تکاملی انجام گرفته است. تابع هدف مورد مطالعه در این مقاله حداکثر کردن سود حاصل از نصب خازن است که این سود شامل کاهش تلفات و بهبود پایداري ولتاژ شبکه میباشد. همچنین هزینه ناشی از نصب خازن نیز در روند بهینهسازي درنظر گرفته میشود تا در مجموع سود در قبال هزینه به بالاترین مقدار خود سوق داده شود. به منطور جلوگیري از حجم بالاي محاسبات، تعدادي از باسها که براي نصب خازن مناسبترند، با استفاده از فاکتور LSF مشخص شده و جستجو محدود به این باسها میشود. روش بهینهسازي استفاده شده در این مقاله روش مبتنی بر تدریس و یادگیري است که یک روش بدون پارامتر بوده و سرعت و عملکرد آن در یافتن جواب بهینه بسیار مطلوبست. شبکه 94 باسه شعاعی پرتقال به عنوان شبکه نمونه مورد مطالعه قرار میگیرد. این نتایج با نتایج حاصل از کارهاي انجام گرفته مقایسه شده و عملکرد مناسب روش استفاده شده در آن نشان داده میشود.

واژههاي کلیدي: خازنگذاري ، افزایش بهرهوري شبکه توزیع، بهبود عملکرد شبکه، روش TLBO

-1 مقدمه

تامین برق با کیفیت، مطمئن و مقرون بصرفه جزء اصلیترین وظایف شبکههاي توزیع در قبال مشتریکن خود است .[1] تقریباً %15 از توان تولیدي در نیروگاههاي بزرگ در مسیر رسیدن به مشترکین نهایی بصورت گرما هدر میرود که سهم قابل ملاحظهاي از این تلفات در شبکه توزیع میباشد .[2] این میزان تلفات با توجه به هزینه بالاي تولید توان الکتریکی، آلودگی بالاي زیست محیطی نیروگاهها و روند رو به کاهش منابع انرژي فسیلی بسیار حائز اهمیت میباشد. از طرفی دیگر، شبکه برق همواره در معرض خطراتی است که میتواند منجر به قطع بار مشترکین شود. باسهاي حساس یکی از این خطرات است که در شرایط پرباري ممکن است دچار فروپاشی ولتاژ شده که قطعی شبکه یا بارزدایی را بهمراه خواهد داشت. از اینرو کاهش تلفات شبکه و بهبود پایداري ولتاژ شبکه دو هدف بسیار مهم در بهرهبرداري از شبکههاي توزیع میباشد.

براي کاهش تلفات شبکه و افزایش سطح پایداري، روشهاي متنوعی وجود دارد که از انجمله میتوان به نصب منابع تولید پراکنده [3]، نصب ادوات [4 ] FACTS، نصب بانکهاي خازنی [5]، و همچنین باز آرایی شبکه توزیع [6] اشاره کرد. در تمام این روشها تمرکز بر روي هدایت توان اکتیو از مسیرهاي با مقاومت کمتر و مطمئنتر، یا تولید توان راکتیو در محل و کاهش توان راکتیو عبوري از خطوط میباشد. با این حال باید توجه داشت که در تمام روشهاي ارائه شده، مدیریت باید بصورت صحیح و بهینه انجام گیردو در غیر اینصورت نه تنها عملکرد شبکه بهبود نخواهد یافت، بلکه ممکن است نصب این تجهیزات اثرات سوئی در عملکرد شبکه نیز داشته باشند .[7]

در میان روشهاي معرفی شده توسط محققین، خازن گذاري به دلیل هزیه کم و تاثیر زیاد آن بسیار مورد توجه بوده است. استفاده از این رو میتواند مزایایی از قبیل کاهش تلفات، بهبود پروفیل ولتاژ، بهبود پایداري ولتاژ، افزایش بهرهوري از تجهیزات، جلوگیري از اضافه باردار شدن تجهیزات، و جلوگیري از فرسودگی زودرس تجهیزات بدنبال داشته باشد .[8] بنابراین در این مقاله خازنگذاري بهینه شبکه توزیع انجام میگیرد. یکی از مهمترین مسائل در رابطه با خازن گذاري انتخاب بهینه محل نصب خازن و اندازه مقدار جبرانسازي توان راکتیو میباشد. بنابراین باید با استفاده از یک تابع هدف مناسب محل نصب خازن و اندازه خازن تعیین میشود.

تابع هدف مورد مطالعه در این مقاله، عبارت است از سود حاصل از نصب خازن که شامل افزایش پایداري ولتاژ و کاهش تلفات میباشد. همچنین هزینه ناشی از نصب خازن نیز در روند محاسبات درنظر گرفته میشود تا سود در قبال هزینه حداکثر شود. روش بهینه سازي استفاده شده نیز روش مبتنی بر تدریس و یادگیري - Teaching-Learning-based Optimization - است که داراي عملکرد بسیار عالی نسبت به بسیاري از روشها میباشد. شبکه مورد مطالعه در این پروژه شبکه 94 باسه پرتقال میباشد و نتایج حاصل از از شبیهسازي با نتایج کارهاي انجام گرفته مقایسه میشود. در ادامه پس از بیان مسئله در بخش 2، روش بهینه سازي در بخش 3 معرفی میشود. در بخش 4 شبیهسازي و نتایج را خواهیم داشت و در پایان نتیجه گیري ارائه میشود.

-2 بیان مسئله

همانطور که عنوان شد، تابع هدف این مقاله افزایش پایداري ولتاژ و کاهش تلفات در قبال هزینه ناشی از نصب خازن میباشد. این تابع هدف را میتوان بصورت زیر بیان نمود. که در آن Ce قیمت برق، Plb و Pla تلفات بعد و قبل از بهینهسازي، T زمان مورد مطالعه، α ضریب استهلاك، Cci هزینه خرید خازن، Cc هزینه نصب خازن، NB تعداد محلهایی که خازن در آن قرار میگیرد، Qc ظرفیت خازن، CO هزینه بهرهبرداري، . F ضریب بزرگنمایی، و VSI فاکتور پایداري ولتاژ میباشد .[9]

-1-2کاهش تلفات

تلفات شبکه عبارت است از مجموع تلفات کل خطوط شبکه که بصورت زیر نمایش داده میشود. که در آن Rk مقاومت خط kام، Ik دامنه جریان خط kام، Nl تعداد خطوط و Ploss تلفات کل شبکه میباشد. نصب خازن در شبکه باعث تولید محلی توان راکتیو در هر باس شده و از عبور توان راکتیو در خطوط جلوگیري میکند. این کار باعث میشود جریان راکتیو عبوري از خطوط و درنتیجه دامنه جریان کاهش یافته و تلفات خطوط که با مجذور دامنه جریان رابطه مستقیم دارد تا حد زیادي کاهش یابد. سود حاصل از این کاهش تلفات را میتوان بصورت زیر نمایش داد. BLR  Ce . - Plb − Pla - .T     - 3 - که در آن BLR سود حاصل از کاهش تلفات میباشد. دقت شود که در این رابطه سود حاصل از انرژي تلف شده نشان داده شده است.

-2-2معیار پایداري ولتاژ:

معیارهاي زیادي براي بررسی پایداري ولتاژ ارائه شده است .[9-10-11-12-13] در این مقاله معیار معرفی شده در [Error! Bookmark not defined.] مورد استفاده قرار میگیرد که با توجه به شکل 1 بصورت زیر محاسبه میشود. در این رابطه، Rij و Xij مقاومت و راکتانس خط موجود بین دو باس i و j میباشد. Vi دامنه ولتاژ باس iام میباشد. هرچه مقدار VSI کمتر باشد حساسیت باس به فروپاشی ولتاژ بیشتر است. بنابراین باید سعی شود VSI باسها افزایش یابد.

-3-2هزینه ناشی از نصب خازن:

نصب خازن با هزینههایی همراه است که عبارتند از هزینه خرید خازن - Cci - ، هزینه نصب - Cc - ، و هزینه تعمیر و نگهداري و بهرهبرداي خازن . - CO - هزینه خرید به ازاي هر کیلووار محاسبه میشود. اما هزینه نصب و بهرهبرداري براي هر محلی که خازن نصب میشود حساب میشود.

-4-2قیود:

انجام خازنگذاري در شبکه نیازمند رعایت یکسري قیود فنی است که میتوان آنها را بصورت زیر بیان نمود. قید بالانس توان

در متن اصلی مقاله به هم ریختگی وجود ندارد. برای مطالعه بیشتر مقاله آن را خریداری کنید