مقاله پخش بار شبکه های توزیع شعاعی و حلقوی ضعیف به روش پسرو – پیشرو تعمیم یافته

word قابل ویرایش
12 صفحه
دسته : اطلاعیه ها
8700 تومان

*** این فایل شامل تعدادی فرمول می باشد و در سایت قابل نمایش نیست ***

پخش بار شبکه های توزیع شعاعی و حلقوی ضعیف به روش پسرو – پیشرو تعمیم یافته
چکیده
در این مقاله سعی شده است که پس از تحقیق و بررسی روشهای مختلف پخش بار شبکه های توزیع ، الگوریتمی تهیه شود که برای حل اکثر شبکه های توزیع ، مخصوصا شبکه های شعاعی و حلقوی ضعیف ، مناسب باشد. روشهای متفاوت حل شبکه های توزیع مورد بررسی و تجزیه و تحلیل قرار گرفته و روشی که از نظر سرعت و دقت مناسب شبکه های توزیع است ، پیشنهاد شده است . روش پیشنهادی در پخش بار روش پسرو-پیشرو است که نسبت به سایر روشها ساده تراست ، از سرعت همگرایی مطلوبی برخوردار است و به دلیل عدم تعریف ماتریسهای مرتبه بالا ، نیاز به حافظه کمتری دارد . این روش توسعه یافته روش پسرو-پیشرو است که با استفاده از روش تصحیح جریان نقاط شکست ، برای شبکه های حلقوی ضعیف نیز تعمیم داده شده است. روش پیشنهادی برای مطالعه چند نوع شبکه شعاعی و حلقوی ضعیف مورد استفاده قرار گرفته و نتایج حاصل با خروجیهای حاصل از روشهای دیگر نظیر نیوتن-رافسون روی شبکه های یکسان مقایسه گردیده که برتری روش پیشنهادی نسبت به روشهای معمول از نظر سرعت و دقت و حجم حافظه مصرفی کامپیوتر تایید گردیده است.

کلید واژه- پخش بار ، پسرو – پیشرو ، شبکه های توزیع

-۱ مقدمه

مساله پخش بار عبارتست از محاسبه دامنه ولتاژ و زاویه آن در تمام باسهای یک سیستم قدرت متعادل و متقارن در شرایط مانا. در صورت انجام پخش بار میتوان توان اکتیو و راکتیو عبوری در خطوط و همچنین تلفات را نیز محاسبه کرد.
روشهای متداول پخش بار از قبیل گاوس- سایدل و نیوتن- رافسون و Fast-Decoupled برای شبکه های انتقال خوب و بهینه است. اما شبکه های توزیع با داشتن نسبت R/X زیادتر نسبت به شبکه های انتقال و ساختار عموماً شعاعی ، در گروه شبکه های بد رفتار (ill-conditioned ) تقسیم بندی می اینشوند. ویژگی باعث می شود که روشهای متداول برای شبکه های توزیع مناسب نباشد ، چرا که سرعت آنها برای این شبکه ها خیلی کند است . در بعضی موارد که شبکه دارای تعداد باسهای زیاد است حتی ممکن است این روشها برای حل همگرا نشود. برخلاف سیستمهای انتقال ، توجه بسیار کمی به مسئله پخش بار سیستمهای توزیع شده است. اگرچه روشهای مختلفی برای پخش بار سیستمهای توزیع ارائه شده است ولی با این حال به سختی می توان یک روش مناسب برای یک کاربرد خاص پیدا کرد.
برخی محققین سعی کردند با اصلاح روشهای متداول مثل نیوتن – رافسون به حل شبکه هایی با نسبت بالای R/X بپردازند. برخی دیگر نیز روش پسرو-پیشرو را پیشنهاد کرده اند که روشی مبتنی بر استفاده مستقیم از قوانین کریشهف یعنی KVL و KCL است. در تمام این روشها ، شیوه های شماره گذاری باسها ، معیار همگرایی ، تعریف ماتریسی برای دریافت ساختار شبکه و … متفاوت است.
بیشتر روشهای ارائه شده در حل پخش بار شبکه های توزیع شعاعی از یک ماتریس مشخصه برای تعریف شکل ساختاری شبکه استفاده می کنند. سپس سعی می کنند با بدست آوردن جریان شاخه ها ، ولتاژ باسها را بدست آورند. محاسبه جریان شاخه ها در هر روش متفاوت است . درسه روش از روشهای مذکور [۱]،[۲]،[۳] یک ماتریس مشخصه n) n×nتعداد باسها) در جریان باسها ضرب می شود تا جریان شاخه ها بدست آید. این یعنی یک ماتریس مرتبه بالا در هر تکرار مورد استفاده قرار گیرد. استفاده ماتریس مرتبه بالا ، مخصوصا وقتی محاسبات مختلط برخی دیگر نیز با استفاده از عملیات ریاضی و محاسبات جبری سعی در حل معادله پخش بار دارند[۴]،[۵]،. [۶ ] روش پسرو-پیشرو[۴] فقط برای شبکه های شعاعی قابل استفاده است و دو روش دیگر نیز که قادر به حل شبکه های حلقوی ضعیف هستند مشکلات مربوط به نسبت بالای R/X درشبکه های توزیع را به کلی حل نکرده اند.
گرچه هر کدام از روشهای ارائه شده مزایا و معایب خاص خود را دارد، ولی از بین روشهای مطالعه شده، روش پسرو-پیشرو بر اساس تصحیح جریان ([۷]) به دلیل اینکه از ماتریس مرتبه بالا استفاده نمی کند ، حافظه کمتری نیاز دارد و از سرعت همگرایی بالایی برخوردار است ، همچنین با استفاده از روش تصحیح جریان برای اکثر شبکه های شعاعی و حلقوی ضعیف مناسب است.بنابراین الگوریتم برنامه پیشنهادی تا حد زیادی با الهام از این روش نوشته شده است.

-۲ روش پسرو – پیشرو
برای پخش بار سیستم های توزیع حلقوی ضعیف ابتدا شبکه به یک شبکه توزیع شعاعی تبدیل می شود، بنابراینبه یک الگوریتم قوی برای حل شبکه های شعاعی نیاز است. روش پسرو – پیشرو برای حل پخش بار شبکه های توزیع شعاعی اولین بار توسط آقای شیر محمدی [۷] ارائهاینشد. روش حل بر پایه استفاده مستقیم از قوانین KVL و KCL است که در تعمیم این روش محاسبه تلفات هر شاخه حذف گردیده و با حذف یک مرحله از الگوریتم سرعت پاسخ بیشتر شده است. علاوه بر آن از اختلاف ولتاژ باسها و اختلاف ولتاژ نقاط شکست برای معیار همگرایی استفاده کرده ایم اما در [۷] اختلاف تلفات هر شاخه در دو تکرار متوالی معیار همگرایی بوده که با حذف این معیار بدون آنکه کوچکترین تغییری در پاسخ ها بوجود آید،سرعت پاسخ هم افزایش یافته است ( با حذف یک مرحله از الگوریتم)..

-۱-۲ پخش بار شبکه های شعاعی
در ابتدا ولتاژ تمام باسها برابر ولتاژ منبع مقداردهی می شوند. مراحل تکرارشونده الگوریتم به صورت زیر است:
( ۱ محاسبه جریان باس : در تکرار k جریان تزریقی باس Ii(k) ، در باس i از رابطه زیر محاسبه می شود:

که Vi(k-1) ولتاژمحاسبه شده باس i در تکرارقبلی (k-1) است و Si توان مشخص تزریقی به باس i است. Yi نیز جمع تمام عناصر موازی در باس i است.
( ۲ قسمت پسرو: در تکرار k با حرکت از شاخه های انتهایی به سمت باس منبع جریان شاخه ها به صورت زیر محاسبه می شود:

که IL2(k) جریان تزریقی در باس L2 است . این کاربرد مستقیم KCL است.
( ۳ قسمت پیشرو: ولتاژ باسها در این قسمت که از منبع شروع و به باسهای انتهایی می رسد ، جدید می شوند. در هرشاخه ولتاژ باس بعدی L2 از ولتاژ جدید شده باس قبل L1 استفاده می کند.جریان شاخه ها نیز از قسمت پسرو استفاده می شود.
در رابطه بالا b تعداد شاخه هاست.
-۲-۲ پخش بار شبکه های حلقوی ضعیف
شکل ۱ یک شبکه توزیع حلقوی ضعیف را نشان می دهد که دارای چهار حلقه ساده است. روش حل شبکه های شعاعی نمی تواند به طور مستقیم برای این شبکه مورد استفاده قرار گیرد. با اینحال با انتخاب چهار نقطه شکست این شبکه می تواند به یک شبکه شعاعی تبدیل شود. جریان تزریق شده به دو سرهر نقطه شکست می تواند جایگزین جریان شاخه هایی باشد که به دلیل نقاط شکست بوجود آمده است.بدون اینکه کارکرد شبکه دچارتغییر شود. سپس این شبکه شعاعی ایجاد شده می تواند به روش حل شبکه شعاعی توضیح داده شده حل شود

۱۳۱۶

در استفاده از الگوریتم حل شبکه شعاعی ، جریان در نقطه شکست ( Jj ) j باید با علامت مخالف در دو طرف نقطه شکست تزریق شود.یعنی در تکرار : k

که j1 و j2 باسهای دو سر نقطه شکست j هستند، و Ij1(k) جریان تزریقی در این دو باس خواهند بود. Jj(k) جریان نقطه شکست و p تعداد کل نقاط شکست است. در حضورجریان باسها در نقاط شکست بدلیل عناصر موازی و بارها، Jj(k) و –Jj(k) باید با جریان باسها جمع شود. این فرآیند به صورت شماتیک در شکل ۲ آمده است.یکبار که Ij1(k) و Ij2(k) جدید می شوند ، مراحل ۲ و ۳ الگوریتم حل شبکه شعاعی می تواند مورد استفاده قرار گیرد.

– ۱-۲-۲ محاسبه جریان نقاط شکست با اسـتفاده از روش تصحیح
جریان نقاط شکست را می توان با استفاده از روش تصحیح بدست آورد. شکل ۳چگونگی استفاده از این روش را نشان می دهد. در این شکل شبکه شعاعی ایجاد شده بر اثر باز کردن نقاط شکست به صورت یک مدار چند قطبی نشان داده شده به طوری که باسهای نقاط شکست پورتهای مدار هستند. بدست آوردن جریان نقاط شکست مستلزم این است که مدار شبکه شعاعی معادل دیده شده از پورتها را داشته باشیم.

برای یک شبکه خطی این مدار معادل می تواند مدار معادل تونن دیده شده از پورتها باشد. در این مدار ولتاژ تونن، بردار مدار باز ولتاژ نقاط شکست است، که از حل پخش بار شبکه شعاعی بدست می آید.[Z] ماتریس امپدانس نقاط شکست است. و J جریان نقاط شکست مورد نظر است.

درحضورمقادیر ثابت توان بارها اگرچه شبکه توزیع غیرخطی است و معادله((۵ نمی تواند به طور مستقیم مورد استفاده قرار گیرد، ولی همانطور که بعدا توضیح داده خواهد شد ما جریان نقاط شکست را با استفاده مکرر از مدار معادل تونن بدست می آوریم.
-۲-۲-۲ محاسبه امپدانس نقاط شکست
ماتریس امپدانس نقاط شکست (امپدانس معادل تونن)می تواند به روش زیر محاسبه شود:
معادله (۵) می تواند به صورت زیر نوشته شود.

این فقط قسمتی از متن مقاله است . جهت دریافت کل متن مقاله ، لطفا آن را خریداری نمایید
wordقابل ویرایش - قیمت 8700 تومان در 12 صفحه
سایر مقالات موجود در این موضوع
دیدگاه خود را مطرح فرمایید . وظیفه ماست که به سوالات شما پاسخ دهیم

پاسخ دیدگاه شما ایمیل خواهد شد