بخشی از مقاله
خلاصه
یکی از مسائل مهم در سیستم های توزیع، مسیریابی بهینه فیدرها می باشدکه عموما با اهداف: کاهش تلفات، افزایش قابلیت اطمینان و کاهش هزینه ها صورت میپذیرد. در این مقاله مسیریابی فیدرهای شبکه توزیع بصورت دو مرحلهای میان مدت و بلند مدت با در نظر گرفتن عدم قطعیت بار که بصورت 10 سناریو متفاوت در نظر گرفته شده, انجام شده است.
در این مقاله اهداف نظیر هزینه فیدرکشی، تلفات سیستم و انرژی تامین نشده مد نظر قرار گرفته است. نتایج حاصل از برنامه ریزی میان مدت به عنوان ورودی برای برنامه ریزی بلند مدت در نظر گرفته شده است. محدودیتهای شبکه از قبیل حدود ولتاژی و گرمایی و همچنین دامنه و فاز ایستگاه فشار قوی برای حل مسئله رعایت شده است. مسئله توسط الگوریتم خفاش در نرم افزار MATLAB پیاده سازی شده است.
.1 مقدمه
طراحی شبکه های توزیع مخصوصا در مقیاس بزرگ بدلیل وجود تعداد کثیری از پارامترها، حل مسائل مرتبط با آن، دارای مشکلات و پیچیدگی های زیادی می باشد. یکی از مسائل مهم در سیستم های توزیع، مسیریابی بهینه فیدرها می باشد. بررسی مسیریابی بهینه فیدرها در مقالات مختلف، بنا به دلائل متعددی از قبیل کاهش تلفات، ارتقاء قابلیت اطمینان، کاهش هزینه های سرمایه گذاری ایجاد فیدرهای جدید، کاهش هزینه های تعمیر و نگهداری فیدرها و کلیدها صورت می گیرد.
استفاده از تئوری احتمالات یکی از روشهای سنتی در مدلسازی عدم قطعیت است که به علت فقدان سابقه اطلاعاتی ، بسیاری از عدم قطعیت ها را نمیتوان با این تئوری به صورت کارآمد مدل نمود . تئوری مجموعه های فازی اخیرا در مدلسازی ریاضی عدم قطعیت ها بسیار مورد استفاده قرار گرفته است یکی از خواص مهم تئوری فازی ، سهولت در انجام محاسبات در مقایسه با روشهای احتمالاتی است که کاربرد عملی این تئوری را جذاب و گسترده نموده است . [1-4 ] در [5] یک چهارچوب کلی برای طراحی سیستم های توزیع ارائه شده است .
در مقالات 7]، [6 پیچیدگی روند طراحی یک سیستم توزیع بهینه بررسی شده است . در [8] برای طراحی یک شبکه بهینه توزیع از الگوریتم رقابت استعماری استفاده شده است . تعدادی مقالات مفید در زمینه طراحی یک سیستم توزیع بهینه در [9-12] ارائه شده اند . در [13-17] یک مدل طراحی و گسترش سیستم توزیع به صورت چندمرحله ای و به منظور غلبه بر رفتار شبه دینامیکی آن ارائه شده است که در نتیجه عدم قطعیتهای اجتناب ناپذیر موجود در پارامترهای طراحی شبکه است .
در این مقاله طراحی مسیریابی فیدرهای شبکه توزیع با درنظرگیری عدم قطعیت بار برای سالهای افق صورت گرفته است
. مدلسازی عدم قطعیت بار با استفاده از روش سناریو بندی انجام می شود. لازم به ذکر است که در این مقاله نتایج حاصل از مکانیابی بهینه پستهای توزیع به عنوان ورودی مسئله طراحی در نظر گرفته شده است. به عبارت ساده تر بار پستهای توزیع و مکان آنها مشخص بوده در حالی که مسیرهای بهینه فیدرهای فشارمتوسط از مجهولات مسئله به شمار میروند .
در حقیقت سعی شده است تا با استفاده از روش سناریو بندی به نوعی یک روش جدید برای طراحی شبکه در حضور عدم قطعیت بار ابداع گردد طوریکه شبکه طراحی شده ، یک شبکه کاملا مقاوم یا به نوعی انعطاف پذیر در برابر خطاهای اجتناب ناپذیر برآورد بار شبکه باشد . در شبکه حاصل شده از این روش ، تمامی خصوصیات یک شبکه استاندارد از جمله میزان ولتاژ تحویلی به مصرف کننده ، میزان جریان عبوری از فیدرهای فشارمتوسط و ... کاملا مقاوم نسبت به عدم قطعیت های موجود در بار شبکه است .
به عبارت بهتر شبکه حاصل در عین تأمین قیود الکتریکی ، بهینه بودن خود را حتی با وجود عدم قطعیت برآورد بار حفظ میکند . لازم به ذکر است که به دلیل اهمیت عرضه مستمر انرژی به مشترکین ، انرژی تامین نشده شبکه به عنوان اصلی ترین پارامتر قابلیت اطمینان از دید بهره بردار شبکه توزیع ، وارد مدلسازی می شود . در نتیجه شبکه نهایی دارای حداقل ممکن بار از دست رفته خواهد بود .
.2 مدلسازی
مسیریابی بهینه فیدرها با توجه به نقش آن درکاهش هزینه سرمایه گذاری اولیه ایجاد و یا توسعه پست های فوق توزیع و توسعه فیدرها با عنایت به نیاز امروز و آتی به انرژی الکتریکی، کاهش تلفات فیدرها و افزایش قابلیت اطمینان از عوامل مهم و تاثیرگذار در طراحی شبکه می باشد.
هدف اصلی بهره بردار شبکه توزیع تامین تقاضای مصرف کنندگان در کمترین هزینه ممکن و در استاندارهای مشخص می باشد. تابع هدف نهایی ترکیبی از چندین معیار: هزینه فیدرکشی، هزینه تلفات و هزینه قابلیت اطمینان خواهد بود.
به منظور یافتن طرحی در کمترین هزینه ممکن، الگوریتم بهینه سازی از بین تمامی مسیرهای کاندید به دنبال مسیری از فیدرهای MV خواهد بود که ساختار شعاعی شبکه توزیع را حفظ کرده و تمامی محدودیت ها از قبیل ولتاژی و جریانی را رعایت کند. لازم به ذکر است که هزینه فیدر وابستگی مستقیمی به طول مسیر دارد.
· هزینه تلفات
شبکه توزیع به داشتن نسبت بالایی از R/X در مقایسه با شبکه انتقال معروف است. این نسبت بالا منجر به افت ولتاژ و تلفات قابل توجه در طول شبکه توزیع می شود. در نتیجه، کاهش تلفات در شبکه های توزیع تبدیل به یکی از چالش های بزرگ شرکت های برق در سرتاسر جهان شده است. به این دلیل کاهش تلفات یکی از مهم ترین موضوعات تحقیقی در سیستم قدرت می باشد. تلفات پایین منجر به کاهش هزینه انرژی و در نتیجه افزایش سرعت رشد اقتصادی کشورها در نتیجه کاهش هزینه تولید می شود. بنابراین، کاهش تلفات توان شبکه توزیع در مقالات متعددی هدف گذاری شده است. رابطه زیر به منظور محاسبه تلفات الکتریکی استفاده شده است:
از دید بهره بردار شبکه توزیع، انرژی تامین نشده - ENS - مهم ترین معیار قابلیت اطمینان محسوب می شود چرا که در صورت تامین نکردن انرژی قراردادی مشترکین باید به آنها جریمه بپردازد. علاوه براین، با رشد بازار برق، مشترکین قادر هستند که تا عرضه کننده توان خود را انتخاب کنند. بنابراین در صورتی که انرژی تامین نشده یک مشترک بالا باشد، موجب نارضایتی وی شده و در نتیجه منافع مالی بهره بردار شبکه به خطر می افتد . بنابراین ENS به عنوان پارامتری مهم در محاسبه انرژی تامین نشده و به عبارتی ارزیابی خروج سیستم می تواند مورد استفاده قرار گیرد. مقدار بالای انرژی تامین نشده موجب نارضایتی مشترکین می شود. از این روی شرکت توزیع تلاش می کند تا مقدار این پارامتر را کاهش دهد.
