بخشی از مقاله
چکیده
یکی از موضوعات مهمی که توجه بسیاری از متخصصین صنعت برق را به خود جلب کرده است تلفات در شبکههای توزیع است. اولین گام در مطالعات مرتبط با بهینهسازی و کاهش تلفات در شبکههای توزیع، اندازهگیری و ارزیابی تلفات در آنهاست.
تاکنون روشهای مختلفی برای محاسبه تلفات توان و انرﮊی شبکههای برقرسانی ارائه شده است که در اکثر آنها وجود و آگاهی از ضریب تلفات منطقه ضروری است. در این مقاله روشی جدید برای محاسبه تلفات توان و انرﮊی در فیدرهای فشارمتوسط و ترانسفورماتورهای توزیع با بکار گیری اطلاعات حاصل از تخمین بار پستهای توزیع ارائه شده است.
با استفاده از این روش میتوان انواع پارامترهای مرتبط با تلفات شبکه فشارمتوسط را به دست آورد علاوه بر این میتوان سهم تلفات اهمی فیدرهای فشارمتوسط و تلفات بیباری و بارداری ترانسفورماتورهای توزیع را از کل تلفات شبکه فشارمتوسط تعیین نمود. الگوریتم پیشنهادی در منطقه افسریه تهران اجرا شده که بخشی از نتایج آن در این مقاله ارائه شده است.
مقدمه
تلفات در شبکههای برقرسانی همواره یکی از موضوعاتی بوده است که توجه بسیاری از متخصصین و کارشناسان صنعت برق را به خود جلب نموده است به طوریکه درصد قابل توجهی از تحقیقات و مطالعات به مبحث تلفات و راهکارهای کاهش آن مربوط میشود. شبکههای توزیع نیز به عنوان گستردهترین بخش سیستم قدرت از این موضوع مستثنی نیستند.
درصد قابل توجهی از تلافت سیستم قدرت به تلفات توان ناشی از مقاومت اهمی فیدرهای موجود در شبکه توزیع مربوط میشود و کاهش آن همواره یکی از اهداف با اهمیت در بهرهبرداری و برنامهر زی این شبکهها محسوب میشود. به جرأت میتوان گفت اندازهگیری و ارزیابی تلفات اولین و مهمترین گام در مطالعات مرتبط با آن به شمار میرود چراکه بدون اندازهگیری درست و دقیق میزان تلفات نمیتوان انتظار داشت که دیگر مطالعات و برنامهر زیها همچون خازنگذاری، بازآرایی و ... که با هدف کاهش تلفات اهمی در ارتباطند پاسخی مناسب، دقیق، و کاربردی را به دست دهند.
مقدار تلفات ناشی از مقاومت اهمی در شبکههای توزیع تابعی است از مقاطع هادیها و جریان عبوری از خطوط و ترانسفورماتورها اما در عمل جریان الکتریکی دائماﹲ در حال تغییر میباشد که میزان تغییرات آن تابعی است از ماهیت بار شبکه، لذا محاسبات تلفات انرﮊی در یک دورهی بلند مدت بسیار پیچیده میباشد و برای دستیابی به پاسخ مناسب میبایست تغییرات جریان بار در آن دوره مشخص و قابل دسترس باشد اما در شبکههای توزیع اطلاعات مربوط به تغییرات بار در نقاط بار به دلیل فقدان سیستم اتوماسیون و عدم وجود تجهیزات اندازهگیری دردسترس نمیباشد. حتی در شبکههایی نیز که دارای فنآوری اتوماسیون میباشند به علت تعداد زیاد نقاط بار امکان نصب سیستمهای مونیتورینگ و لوازم اندازهگیری بر روی همه آنها میسر نمیباشد.
تخمین بار در نقاط مصرف شبکههای توزیع فرآیندی است که در اغلب کشورها از آن برای آگاهی تغییرات مصرف در نقاط بار استفاده میشود بذم. در این مقاله روش جدیدی برای محاسبه تلفات توان و انرﮊی در ترانسفور ماتورهای توزیع و فیدرهای فشارمتوسط با استفاده از اطلاعات بار حاصل از مطالعات تخمین بار و بازسازی بار پستهای توزیع ارائه شده است. با توجه به اینکه در تخمین بار سعی میشود تغییرات بار در پستهای توزیع هر چه بیشتر به وافعیت نزدیک باشد، میتوان انتظار داشت نتایجی که از محاسبه تلفات با استفاده از این اطلاعات به دست میآید نیز به میزان تلفات واقعی توان و انرﮊی در شبکه مورد مطالعه نزدیک باشد.
در ادامه ابتدا پس از مروری مختصر بر الگوریتم تخمین و بازسازی بار پستهای توزیع که از مرجع بزم اخذ شده است، نحوه محاسبه تلفات در فیدرهای فشارمتوسط و ترانسفورماتورها با استفاده از اطلاعات تخمین بار آمده است. سپس نتایج حاصل از پیادهسازی و اجرای مطالعات در شبکه فشارمتوسط منطقه افسریه تهران آورده شده است.
تخمین و بازسازی بار پستهای توزیع
همانطور که عنوان شد، تخمین بار پستهای توزیع یک مسألهی پیچیده و با اهمیت است که در بهرهبرداری، طراحی، توسعه و نیز اتوماسیون شبکههای توزیع کاربرد فراوانی دارد بلم. تاکنون مقالات محدودی به بررسی تخمین بار شبکههای توزیع پرداختهاند و کاربردهای آنرا در طراحی و آنالیز شبکههای توزیع مورد بحث قرار دادهاند بذ-زم. در مرجع بزم روشی جدید برای تخمین بار پستهای توزیع متناسب با ساختار و اطلاعات موجود در شبکههای توزیع ایران ارائه شده است و نتایج به بکارگیری آن در یک شبکه توزیع واقعی آورده شده است. خلاصه این الگوریتم دراین قسمت ارائه میشود.
آنچه از شبک ه توزیع در اختیار داریم، بار ابتدای فیدر تل کیلوولت و اطلاعات بارگیری پستها است که اغلب سالی یک بار در تابستان انجام میشود، همچنین در برخی از پستها - مصارف مختلف - امکان نصب ثبات وجود دارد که اطلاعات جامعتری را از منحنی بار پستها فراهم میکند. بر این اساس الگوریتم نهایی تخمین بار پستهای توزیع به صورت زیر میباشد:
- با توجه به نوع بار و الگوی مصرف پستهای توزیع منطقه را به چند دسته تقسیم میکنیم.
- از هر دسته چند پست را انتخاب کرده، در آن ثبات نصب میکنیم و منحنی های بار هر دسته را برای فصول پر بار و کم بار و روزهای عادی و تعطیل هفته به دست میآوریم. برای دستیابی به نتایج دقیقتر بهتر است تعداد منحنی های مربوط به هر گروه کاربری را افزایش دهیم، مثلاﹰ به جای دو فصل پربار و کمبار، برای هر چهار فصل، منحنی ها را به دست آوریم. همچنین با توجه به این موضوع که رفتار بارهای صنعتی به ندرت باهم مشابه هستند، پیشنهاد میشود برای هر پستی که دارای مصرف صنعتی است، ثبات نصب شود و هر یک به عنوان دستهای جداگانه منظور شود.
- اطلاعات نوع کاربری و بارگیری شامل بار اندازهگیری شده، تاریخ و ساعت اندازهگیری را برای کلیه پستها ثبت میکنیم.
- با توجه به اطلاعات مربوط به مرحله ص ، منحنی بار هر پست تنظیم میگردد.
- نام فیدر - F - ، پستهای فیدر، فصل و روز و ساعت - h - مورد نظر برای تخمین بار را دریافت کرده و بر مبنای آن منحنی بار نمونه مناسب را برای هر یک از پستهای فیدر مربوطه تعیین میکنیم.
- با توجه به مقدار بار ابتدای فیدر که در پست فوق توزیع موجود است و منحنی بار پستهای تعیین شده در مرحله قبل، بار هر یک از پستهای توزیع در زمان مورد نظر از رابطه - ذ - محاسبه میشود:
که:
I si,h : جریان بار پست iام در ساعت h
IF ,h : جریان بار ابتدای فیدر در ساعت h
Isilc,h : جریان بار پست iام در ساعت h روی منحنی بار مورد نظر پست iام
: ns تعداد پستهای موجود روی فیدر
حال مقدار جریان بار کلیه پستهای موجود روی فیدر در ساعت مورد نظر معلوم است.
لازم به توضیح است که در مرجع بزم علاوه بر ذکر جزئیات بطور کامل، نحوه بکارگیری مجموعههای فازی برای منظور نمودن عدم قطعیت در اطلاعات در این الگوریتم تشریح شده است.
- محاسبه تلفات
با بهکارگیری روش مطرح شده در قسمت قبل برای تخمین بار، اطلاعات تغییرات بار در پستهای توزیع برای تمامی ساعات سال - تخ،ن ساعت - حاصل میگردد. بنابراین با استفاده از اطلاعات بار ابتدای فیدر در هر ساعت بار پستهای توزیع در آن ساعت تخمین زده میشود و با اجرای نرمافزار پخشبار میتوان میزان تلفات توان ناشی از مقاومت اهمی در فیدرهای فشارمتوسط و ترانسفورماتورهای توزیع را در ساعت مورد نظر محاسبه نمود. با تکرار این فرآیند برای تمامی ساعات سال و محاسبه تلفات توان در هر ساعت میزان و نحوه تغییرات تلفات در طول سال - یا دوره مورد مطالعه - حاصل میگردد. با توجه به اینکه تلفات انرﮊی در واقع سطح زیر منحنی تغییرات تلفات توان است با استفاده از این نتایج به راحتی میتوان تلفات انرﮊی را در هر بازه از دوره مورد مطالعه به دست آورد.
