بخشی از مقاله
چکیده
این مقاله به ارائه نتایج حاصل از انجام تحقیقات در زمینه حذف شبکه فشار ضعیف و یا توسعه شبکه فشار متوسط به عنوان راهکاري موثر در خصوص کاهش تلفات پرداخته است. در تحقیقات و مطالعات انجام شده مسئله طراحی شبکه توزیع به طور کامل فرموله شده و بهینه سازي آن صورت پذیرفته و منجر به رهیافتی در جهت ارتقاي نظام طراحی شبکه هاي توزیع گردیده است. در این فرمولاسیون و بر اساس نتایج پیاده سازي الگوریتم بدست آمده بر روي سه منطقه پایلوت با معماري مختلف شهري و شرایط متفاوت جغرافیایی و بهره برداري، میزان نفوذ شبکه فشار متوسط و یا حذف شبکه فشار ضعیف با توجیه فنی و اقتصادي قابل دستیابی است. در مطالعات انجام شده شاخص هاي آماري مترتب بر طرح هاي برق رسانی بهینه مناطق سه گانه پایلوت درکشور مدون گردیده و در این مقاله مواردي ارائه شده که گواه نحوه توسعه بهینه شبکه فشار متوسط است.
واژههاي کلیدي: تلفات، شبکه توزیع، توسعه شبکه فشار متوسط، بهینهسازي
مقدمه
سالهاست تلفات شبکه هاي توزیع و کاهش آن یکی از دغدغه هاي مهم مدیران و کارشناسان صنعت برق است.مطالعات بسیاري در این زمینه توسط کارشناسان متعددي انجام شده و هر یک به نوعی به بررسی موضوع تلفات وراهکارهاي کاهش آن پرداخته اند. چندي است که مسئلهحذف شبکه هاي فشار ضعیف اذهان را به خود معطوف داشته است. چه بسا که با حذف شبکه فشار ضعیف، سهم عمده اي از تلفات شبکه هاي توزیع نیز حذف شود. اما آیا این امرتوجیه اقتصادي دارد یا خیر؟ این مسئله اي است که موضوعتوسعه بهینه شبکه فشار متوسط و تعیین حدود میزان فنی و اقتصادي توسعه تا مرز حذف شبکه فشار ضعیف را موجبگردیده است. در این راستا مطالعات فراوانی در این تحقیقانجام شد و منجر به ارائه راهکاري جهت ارتقاي نظام طراحی
شبکه توزیع در ایران گردید.
از مزایاي گسترش بهینه شبکه هاي فشار متوسط می توانمواردي از قبیل کاهش اقتصادي تلفات، رفع مشکل ناشی ازعدم تعادل جریان در فیدرهاي فشار ضعیف طولانی،متعادل سازي بار ترانسفورماتورها به دلیل کاهش تعدادمشترکین تحت پوشش هر ترانسفورماتور، کاهش چشمگیرهزینه هاي مربوط به تعمیر و نگهداري فیدرهاي فشار ضعیف در مقایسه با افزایش هزینه تعمیر و نگهداريترانسفورماتورهاي توزیع و رفع مشکلات افت ولتاژ درفیدرهاي فشار ضعیف طولانی را برشمرد. البته نباید فراموشنمود که استفاده مناسب از شبکه فشار ضعیف نیز مزایایی ازجمله رفع مشکلات حریم موجود در شبکه هاي فشار متوسط، افزایش قابلیت اطمینان شبکه از طریق امکان انجام مانور درسطح فشار ضعیف، افزایش ضریب بهرهبرداري ترانسفورماتورهاي شبکه از طریق ایجاد پوشش موثر در ناحیه سرویس دهی ترانسفورماتور، افزایش زیبایی شهري از طریق کاهش تعداد ترانسفورماتورهاي منصوبه و پایین بودن هزینه هاي احداث در مقایسه با شبکه هاي فشار متوسط را در بر دارد 1]و.[2
لذا شناسایی ابعاد گسترده این مسئله و به کارگیري مناسبآن در شبکههاي توزیع نوعی در ایران در پروژهاي تحقیقاتیبا مشارکت اداره کل پشتیبانی فنی توزیع شرکت توانیر و شرکت هاي توزیع نیروي برق غرب استان تهران، تهران بزرگ و آذربایجان غربی در دستور کار قرار گرفته و مطالعات در زمینه برقرسانی با کاهش طول فیدرهاي فشار ضعیف و توسعه فیدرهاي فشار متوسط با هدف کاهش تلفات انجامشده و نتایج در خور توجهی نیز به دست آمده است. در مقاله حاضر نتایج پروژه از منظر فوق ارائه شده است. لذا در ادامهپس از پرداختن به مقوله طراحی شبکه هاي توزیع به اختصار و سایر مطالب وابسته به ارائه نتایج حاصل از مطالعات پرداخته شده است.ارتقاي طراحی شبکههاي توزیع با استفاده از
روشهاي نوین
با توجه به این امر که مرحله طراحی شبکه هاي توزیع گام نخست پروژه هاي برقرسانی به مناطق شهري و روستایی را تشکیل میدهد، لذا می توان گفت که بین قابلیت هاي شبکه هاي توزیع برق پس از احداث در مرحله بهره برداري وکیفیت طراحی مهندسی رابطه همبستگی معنی داري وجوددارد. به بیانی دیگر میزان بهره وري شبکه توزیع نیروي برق بهمقدار قابلتوجهی به رعایت کیفیت اصول مهندسی در طراحی آن سیستم بستگی دارد. لذا در مطالعات انجام شده با پرداختنبه جنبه هاي مهندسی در طراحی شبکه هاي توزیع نوعی درایران و با هدفمندي درازمدت کاهش تلفات، سعی در ایجادارتباطی متجانس مابین دو مرحله طراحی و بهره برداري درشبکه هاي برقرسانی است. تحقق این امر مستلزم تدوین الگوریتم ها و فرآیندهاي مربوطه و تست و پیاده سازي آنها درمناطق پایلوت است. لذا در تحقیقات انجام شده به این مسئلهبه تفصیل پرداخته شده است .[3]طراحی بهینه شبکه هاي توزیع یک مسئله بهینه سازي چندمتغیره بوده و متاثر از پارامترهایی به شرح زیر میباشد 2]و.[3
•هزینه احداث
•هزینه تلفات
•استانداردهاي طراحی شبکه توزیع
•گستردگی شبکه توزیع
•میزان گسترش تقاضا در آینده
•هزینه بهرهبرداري
•میزان پیک بار آینده
•میزان پراکندگی و تعداد مصرفکنندگان
•محدودیتهاي اجرایی
•وضعیت فرهنگ مصرف انرژي الکتریکی
•شرایط جغرافیایی منطقه
•جهت گسترش تقاضا در آینده
•قابلیت اطمینان
•و ...
به منظور بررسی کلیه حالات ممکن براي طراحی یک شبکه بهینه در مدت زمان قابل توجیه، نیاز به یک الگوریتم ونرم افزار می باشد که با بهینه کردن یک تابع هدف - که غالبا تابع هزینه می باشد - براي حالات گوناگون موجود در طراحی شبکه، طرح بهینه مطلق را یافته و ارایه دهد. لذا نیاز به الگوریتم هایی براي طراحی بهینه شبکه توزیع می باشد تا بتوان با تبدیل روند طراحی و بهینه سازي یک شبکه توزیع به یک نرم افزار طراحی، مشکل گستردگی محاسبات را بر عهده رایانههاي سریع گذاشت.الگوریتم هاي به کار رفته براي طراحی شبکه هاي توزیعداراي تنوع زیادي می باشند که در اغلب آنها تابع هدفی که حداقل می شود همان تابع هزینه است.
نتایج انجام مطالعات در این زمینه و مقایسه روشها و الگوریتمهاي مختلفطراحی با یکدیگر مبتنی بر آن است که در این بین، الگوریتمهاي مبتنی بر تغییر شاخه در طراحی شبکه توزیعداراي جایگاهی شاخص است. زیرا این الگوریتم سعی می کندکه آلترناتیوهاي گوناگون طراحی شبکه را ارزیابی کرده ونهایتاً حالتی را که داراي حداقل هزینه احداث و بهره برداري باشد برگزیند .[3] مقایسه روشهاي مختلف و متداول طراحی بهینه شبکههاي توزیع که در این پروژه مورد بررسی قرار گرفتهاند در جدول - 1 - درج گردیده است.شبیه سازي و پیاده سازي طراحی بهینه شبکه بااستفاده از تکنیک تغییرشاخهبراي این منظور با استناد به دو استراتژي - 1 تعیین محلبهینه پست ها توسط الگوریتم طراحی و پرهیز از اعمال سلایقو نقطه نظرات طراح در طرح شبکه و صرفنظر از کلیه محدودیت هاي اجرایی [2] و - 2 تعیین محل بهینه پستها توسط الگوریتم از میان محل هاي کاندیداي تعیین شده از سوي طراح ضمن لحاظ کلیه محدویتهاي اجرایی،شبیه سازي انجام شده و بر روي مناطق پایلوت پیاده سازي گردید و نتایج مورد تحلیل و بررسی قرار گرفت 23]،3و.[24
همگرایی دو الگوریتم در تعیین تعداد و محل پست ها در نتیجه عملکرد برنامه طراحی است بدینترتیب که برنامهطراحی شبکه با در نظر گرفتن حالت هاي گوناگون طرحشبکه و با بررسی تک تک آنها، تابع هدف را ارزیابی نموده وطرح هاي با حداقل هزینه را برمی گزیند. براي نمونه در مورد یکی از مناطق پایلوت مورد مطالعه، برنامه طراحی با بررسی بیش از 800 طرح مختلف که از نقطه نظر فنی قابل قبول بوده و داراي تعداد پستهاي مختلف و ساختار متفاوت میباشند،به طرح بهینه می رسد و این در حالی است که کارشناسان درطراحی دستی و سنتی شبکه هاي توزیع تعداد محدودي طرحارائه داده، با یکدیگر مقایسه فنی و اقتصادي نموده و طرح برتر را برمیگزینند .[28-25]
تدوین مدل اقتصادي حاکم بر طراحی شبکه هايتوزیع با توجه به این موضوع که تابع هدف طراحی شبکه توزیعرا غالبا هزینه شبکه توزیع تشکیل می دهد لذا بررسی اقتصاديشبکه توزیع و استخراج مدل اقتصادي آن، از نیازمندي هايضروري اجراي الگوریتم طراحی شبکه میباشد.در مطالعات انجام شده تابع هدف براي بهینه سازي طراحیشبکه توزیع به صورت رابطه - 1 - در نظر گرفته شده است2]و.[3که در این رابطه TC هزینه کل، Cf هزینه احداث فیدرها، Csub هزینه احداث پست ها، CLE هزینه تلفات انرژي، CLPهزینه تلفات توان، Cmaintenance هزینه تعمیر و نگهداري وCoutage هزینه خاموشی است.
