بخشی از مقاله
چکیده
تحلیل پخشبار متقارن, یکی از ماژولهاي بسیار مهم نرمافزار مدیریت شبکههاي توزیع - DMS - است. روشها و الگوریتمهاي متعددي براي انجام پخش بار متقارن از گذشته تا کنون ارائه شده است. در این مقاله, پیش از آنکه ارائه الگوریتم جدید مورد نظر باشد, هدف, ارائه طراحی و پیادهسازي ماژول نرمافزاري پخش بار متقارن بر مبناي مدل استاندارد CIM میباشد. این ماژول, براساس یک روش پخشبار مناسب شبکه توزیع توسعه داده شده است. در همین راستا, طراحی و پیادهسازي ماژول پخش بار متقارن منطبق با مدل شیءگراي CIM بیان و در نهایت نتایج صحت عملکرد پیادهسازي پخشبار متقارن ارائه شده است.
1 مقدمه
امروزه نقش سیستمهاي نرمافزاري در مدیریت بهرهبرداري از شبکههاي توزیع مهم و حیاتی میباشد. نرمافزار ,1SCADA اطلاعات جمعآوري شده از شبکه را پس از انجام پردازشهاي اولیه به صورت زمان حقیقی به کاربر نمایش میدهد. همچنین امکان صدور فرمان باز و بسته کردن یک کلید از راه دور از طریق SCADA وجود دارد. در کنار آن, نرمافزار 2DMS امکان انجام محاسبات آنلاین شبکههاي الکتریکی توزیع براساس اطلاعات دینامیکی دریافتی از SCADA و اطلاعات استاتیکی سیستم را فراهم میکند. برخی از قابلیتهاي نرم افزار ,DMS به شرح زیر است:
• با توجه به تعداد زیاد ایستگاههاي شبکه توزیع و به دلیل مسائل اقتصادي, معمولا SCADA وضعیت نقاط محدودي از شبکه را جمع آوري میکند. نرمافزار DMS وظیفه تخمین حالت بخش اندازهگیري نشده سیستم شامل وضعیت ولتاژ شینهها, جریان خطوط و بارها را بر عهده دارد.
• با توجه به اینکه نرمافزار DMS امکان انجام محاسبات پخشبار را دارد, میتواند بهترین مسیر مانور و طراحی و پیادهسازي ماژول پخش بار متقارن شبکه توزیع برق در نرمافزار DMS مبتنی بر مدل استاندارد CIM بازآرایی شبکه را براساس شروطی نظیر کمترین تلفات, کمترین کلیدزنی, کمترین افت ولتاژ و اضافه جریان را پیشنهاد نماید.
• براي پستهایی که داراي RTU نمیباشند, نرمافزار DMS میتواند تخمین بار مناسبی انجام دهد. الگوریتم تخمین براساس پارامترهایی نظیر نوع مصرف کنندگان, منطقه جغرافیایی, فصل و با در نظر گرفتن مقادیر اندازهگیري شده SCADA در سر فیدر, کار میکند.
• از دیگر قابلیتهاي نرمافزار ,DMS گزارشهاي مهم خاموشی شبکه از جمله میزان انرژي توزیع نشده شبکه میباشد.
• امکان ثبت چرخههاي عیبیابی و رفع عیب هنگام بروز خطا جهت تهیه گزارشهاي فن و جلوگیري از بروز خطاهاي تکراري در آینده, در DMS پشتیبانی میشود. محدوده وظایف و امکانات DMS از نظر شرکتهاي مختلف فعال در زمینه اتوماسیون توزیع, متفاوت میباشد. بر اساس پروژههاي تحقیقاتی انجام شده, یک نرمافزار DMS حداقل باید داراي زیرسیستمهاي زیر باشد: [2 ,1]
• پخش بار : بررسی و نمایش وضعیت پارامترهاي الکتریکی - ولتاژ، جریان، تلفات و ... - در سرتاسر شبکه.
• مانور : - 1FLISR - شامل امکانات جداسازي محدوده آسیب دیده و ارائه پیشنهاد براي کلیدزنی جهت انجام مانور در شبکه.
• تخمین بار : تخمین هوشمند بار پستهاي فاقد RTU و همچنین اصلاح تخمینهاي انجام شده بر اساس اطلاعات بهنگام RTUها.
• پردازشگر توپولوژي : شامل امکانات نمایشی براي قسمت هاي بیبرق، حلقه شده، فیدرهاي یک پست و ... .
• تغییرات موقت شبکه : ثبت اطلاعات تغییرات موقت در شبکه - کلیدزنیها - شامل کلیدزنیهاي با برنامه و بیبرنامه و بازگرداندن شبکه به حالت اولیه.
• مدیریت اطلاعات خاموشی : ثبت اطلاعات خاموشیهاي رخ داده در شبکه و ارائه گزارشهاي مختلف مدیریتی و کارشناسی - محاسبه انرژي توزیع نشده، آمار خرابیهاي المانهاي شبکه و ... -
• مدیریت اطلاعات کلیدزنی : ثبت اطلاعات کلیدزنیهاي دائم شبکه.
• مدیریت پرسنل براي رفع عیب : تشکیل گروههاي عیبیابی و رفع عیب، اختصاص گروه عیبیابی به خطاي به وجود آمده در شبکه، مدیریت و پیگیري
چرخه هاي رفع خاموشی.
• ارتباط با : SCADA اخذ اطلاعات بهنگام شبکه که به وسیله RTUها و مودم هاي مخابراتی ارسال میشوند. با اخذ این اطلاعات, محاسبات پخش بار و تخمین بار اجرا شده و آخرین وضعیت شبکه به کاربر نمایش داده میشود. هر یک از موارد فوق، داراي روشها، نکات و پیچیدگیهاي خاص خود میباشند. در این مقاله، چگونگی طراحی و پیادهسازي زیرسیستم پخشبار متقارن DMS براساس مدل 2CIM تشریح میشود.
در ادامه, مباحث زیر به ترتیب بیان میشود: در بخش ,2 نحوه استفاده از استاندارد CIM براي نگهداري ساختار و اطلاعات الکتریکی تجهیزات شبکه برق در توپولوژي و پخشبار متقارن بررسی میشود. بخش 3 به جایگاه پخشبار در ,DMS الگوریتم منتخب آن و نحوه تبدیل درخت توپولوژي به درخت پخش بار میپردازد. در بخش ,4 طراحی نرمافزاري پخش بار براساس مدل CIM و در بخش 5 پیادهسازي آن بیان میشود. بخش 6 حاوي نتایج پیادهسازي پخش بار براي دو شبکه نمونه 33 و 70 شینه میباشد و در بخش ,7 نتیجهگیري مقاله آورده شده است.
2 معرفی استاندارد CIM
استاندارد CIM در واقع مدل هستیشناسی شبکه برق میباشد و در آن, بار معنایی تجهیزات و مفاهیم مورد نیاز کاربردهایی طراحی و پیادهسازي ماژول پخش بار متقارن شبکه توزیع برق در نرمافزار DMS مبتنی بر مدل استاندارد CIM نظیر اسکادا، پخش بار، تخمین حالت، تحلیل احتمال وقوع1 و جدول زمانی تبادل انرژي حمل میشود.
این مدل براساس تکنولوژي شیگرا ارائه شده است که به ازاء هر تجهیز فیزیکی یا مفهوم انتزاعی یک کلاس - که یک نمونه از آن شی گفته میشود - و ویژگیهاي آن تجهیز در قالب ویژگی2 آن کلاس ارائه میگردد .[6 ,5 ,4 ,3] روابط بین این تجهیزات که به صورت کلاس بیان میشوند در قالب دیاگرام کلاسهاي UML ارائه شده است .[8 ,7] سه مفهوم اساسی زیر در این روابط مشخص شده است:
1 ارثبري3
2 ارتباط4
3 تعلق یا گردآمدگی5
براي طبقهبندي کلاسهایی که به لحاظ مفهوم یا کاربرد در یک حوزه قرار میگیرند، بسته6 تعریف میشود. این بستهها براي کاربرد در حوزههاي SCADA، EMS و DMS تعریف گردیده و بعضی از آنها بصورت مشترك مورد استفاده قرار میگیرند. بعضی از این بستهها مانند Core و ,Domain پایهاي براي استفاده دیگر بستهها است.
