بخشی از مقاله
چکیده
استفاده روزافزون از بارهاي غیرخطی، مانند مبدلهاي الکترونیک قدرت و درایوها در سیستمهاي قدرت باعث تزریق جریانهاي هارمونیکی در شبکه میشود. یکی از تاثیرات این هارمونیکها ایجاد رزونانس در شبکه و در فرکانسهاي خاص بین خازنهاي جبرانساز توان راکتیو و امپدانس شبکه میباشد که خود میتواند باعث کشیده شدن جریان بالا و مشکلات مرتبط با آن گردد. این مقاله جبران- سازي توان راکتیو مورد نیاز سیستم قدرت را با استفاده از بانکهاي خازنی ثابت و به کمک الگوریتم ژنتیک - GA - به منظور داشتن محدودهي ولتاژ مجاز، کاهش تلفات و بهبود پارامترهاي کیفیت توان ارائه میدهد. تابع هدف به صورت هزینه سالانه و شامل هزینهي تلفات و هزینهي نصب تجهیزات خازنگذاري در نظر گرفته شده است. محدودهي ولتاژ مجاز و مقدار ماکزیمم THD مجاز طبق استاندارد IEEE-519 در نظر گرفته شدهاست. الگوریتم ژنتیک مکان و مقدار بهینهي توان راکتیو مورد نیاز سیستم را ارائه میدهد. شبیهسازي با استفاده از نرم افزار Matlab انجام شدهاست. نتایج شبیهسازي نشان دهندهي قرارگرفتن ولتاژ باسها در محدودهي استاندارد، کاهش تلفات سیستم و بهبود پارامترهاي کیفیت توان از جمله کاهش THD به حد مجاز است.
- 1 مقدمه:
به منظور جبرانسازي توان راکتیو سیستم قدرت و نیز به دست آوردن محدودهي ولتاژ مجاز از خازنگذاري استفاده میشود. علاوه بر این خازنگذاري مناسب و بهینه باعث بهبود ضریب قدرت و کاهش تلفات نیز خواهد شد. این مسائل با استفاده از خازن و بکارگیري روشهاي مختلف در مقالات بررسی شده است. آنچه در این مقاله بیشتر مورد مطالعه قرار میگیرد، خازنگذاري با در نظر داشتن بهبود پارامترهاي کیفیت توان همچون THD و کاهش جریان و ولتاژ هارمونیکی میباشد. در مسالهي خازنگذاري باید هزینهي سالانه که غالبا شامل هزینهي تلفات و هزینهي نصب تجهیزات خازنگذاري میباشد، مینیمم گردد که در نتیجه باید مقدار، نوع و مکان بهینهي خازنها مشخص گردد. روشهاي مختلفی براي خازنگذاري ارائه شده است. این روشها شامل روشهاي کلاسیک نظیر برنامهریزي غیرخطی[1]، و روش- هاي مدرن نظیر الگوریتم ژنتیک[2]-[4]، سرد شدن تدریجی فلزات[5],[6]، جستجوي تابو[7],[8]، شبکههاي عصبی[9] و تئوري فازي[10] میباشد که در تمامی این روشها تاثیر ولتاژ و جریان هارمونیکی در نظر گرفته نشده است.
- 2 پخش بار و محاسبه ي تلفات:
پخش بار و محاسبه ي تلفات بر اساس روش نیوتن-رافسون و توسط نرم افزار Matpower که مجموعه اي از m-file ها بوده و به محیط نرم افزار Matlab اضافه میشود انجام میشود.
- 3 مدل سیستم در فرکانسهاي هارمونیکی:
شبکه مورد استفاده در این مقاله سیستم نه باسه IEEE می- باشد که تغییراتی در توانهاي اکتیو و راکتیو آن ایجاد کردهایم. شکل1 شماتیک این سیستم را نشان میدهد. همچنین به منظور بررسی اثر هارمونیکها یک بار R-L با توانهاي اکتیو و راکتیو30 مگاوات و25 مگاوار توسط یک کانورتر6 پالسه در باس شماره6 نصب شدهاست که باعث ایجاد جریان هارمونیکی در شبکه میشود. مقادیر هارمونیکهاي جریانی ایجاد شده توسط کانورتر با استفاده از شبیهسازي آن در MATLAB/Simulink محاسبه شده و به صورت درصدي از هارمونیک اصلی، در جدول1 آورده شدهاست. به منظور پخش بار هارمونیکی از روش زیر استفاده شدهاست. به این ترتیب که براي هر مرتبهي هارمونیک، ماتریس Y سیستم را تشکیل داده و با استفاده از آن ولتاژها را در هارمونیکهاي مختلف به روش زیر مییابیم.
- 4 فرمول سازي مساله:
در این مقاله فرضیات و سادهسازيهاي زیر در نظر گرفته شده است.
- مقدار خازن به صورت توان راکتیو تولیدي و به صورت ثابت در نظر گرفته میشود.
- تمامی بارها به صورت متعادل میباشند.
- خازنگذاري در تمامی باسها امکان پذیر میباشد.
این الگوریتم بر پایه ي تکامل تدریجی موجودات زنده - نسل انسان - میباشد. در ابتدا رشتههایی به صورت تصادفی و باینري ایجاد میشوند. هریک از این رشتهها یک کروموزوم نامیده میشود که مجموعه اي از کروموزومها تشکیل یک جمعیت را میدهد. اکنون با ایجاد نسل - جمعیت - اولیه جستجوي جواب بهینه آغاز میشود - جمعیت اولیه ي ایجاد شده در این مقاله شامل 50 کروموزوم میباشد - . در ادامه با توجه به تایع برازندگی، کروموزومهاي با شایستگی بالاتر براي ایجاد نسل بهتر و بهینه انتخاب میشوند. همچنین الگوریتم ژنتیک داراي عملگرهایی براي بهبود الگوریتم می- باشد که در ادامه توضیح داده خواهد شد. از مهمترین ویژگی- هاي این الگوریتم تصادفی بودن آن و نیز اعمال الگوریتم بر کد متغیرها و نه خود متغیرها، میباشد.[11]
الف - ساختار کروموزوم:
در این مقاله هر کروموزوم از 27 ژن تشکیل شده که هر سه ژن مربوط به یک باس میباشد. با رمز گشایی هر کروموزوم عددي بین صفر تا هفت براي هر باس بدست میآید که با ضرب این عدد در واحد بانک خازنی مقدار توان راکتیو تزریقی در باس موردنظر مشخص میگردد. ساختار کروموزوم پیشنهادي در شکل2 آورده شده است. در این ساختار امکان خازنگذاري در تمامی باسها وجود دارد و ماکزیم مقدار توان راکتیو تزریقی برابر هفت واحد بانک خازنی میباشد.
