بخشی از مقاله
خلاصه
امروزه با توجه به گسترش تکنولوژی منابع تولید پراکنده و مزایای متعددی که دارند، استفاده از این منابع بسیار رواج پیدا کرده است. اما استفاده از این منابع با وجود مزایای زیاد، مشکلاتی را نیز به همراه خواهد داشت که از جمله آن میتوان به تولید اعوجاجات هارمونیکی اشاره کرد. این اعوجاجات هارمونیکی ممکن است از سطح مجاز هارمونیک تجاوز کرده و موجب بروز مشکلاتی در شبکه شوند.
بنابراین هنگام اتصال منابع تولید پراکنده به شبکه باید تأثیر آنها در تولید اعوجاجات هارمونیکی را درنظرگرفت. آنچه در این مقاله انجام شده است استفاده از منابع تولید پراکنده در شبکه توزیع به منظور کاهش تلفات در این شبکههاست به گونهای که اعواجاجات هارمونیکی در محدوده مجاز قرار بگیرند. به منظور یافتن مقدار بهینه منابع تولید پراکنده از الگوریتم ژنتیک استفاده شدهاست. برای نشان دادن کارایی روش مطالعات شبیه سازی روی یک شبکه 14 شینه شعاعی انجام شده است که نتایج در ادامه یادداشت شده است.
.1 مقدمه
در حال حاضر با گسترش تکنولوژی منابع تولید پراکنده، به دلیل مزایای زیادی که این منابع دارند استفاده از آن ها روز به روز بیشتر می شود. ازجمله مزایایی که استفاده از این منابع در شبکه دارد می توان به اتصال این منابع به شبکه به منظور کاهش تلفات اشاره کرد. از آن جا که با اتصال این منابع به شبکه میتوان قسمتی از توان مورد نیاز بارها را در محل تأمین نمود، لذا جریانهای عبوری از خطوط کاهش یافته و در نتیجه تلفات کل شبکه نیز کاهش مییابد. همچنین با اتصال این منابع پروفیل ولتاژ شینها نیز بهبود مییابد.
در [1] نویسندگان با استفاده از الگوریتم کلنی زنبور عسل ظرفیت و مکان بهینه منابع تولید پراکنده را به منظور کاهش تلفات شبکه، بدست آوردند. نویسندگان [ 2] نیز با استفاده از الگوریتم بهینهسازی تجمعی ذرات این کار را با هدف کاهش تلفات و پایداری ولتاژ انجام دادهاند.
در [3] نیز به منظور کاهش تلفات مکانیابی بهینه منابع تولید پراکنده با استفاده از یک روش تحلیلی بهبود یافته، انجام شدهاست. نویسندگان در [4] مکان و ظرفیت بهینه منابع تولید پراکنده را به منظور کاهش تلفات، با استفاده از یک روش بهینه سازی جدید مبتنی بر مدل آنفلونزای خوکی، بدست آوردند. در [5] نویسندگان، مکان و ظرفیت بهینه منابع تولید پراکنده را به منظور کاهش هزینه تلفات با استفاده از الگوریتم ژنتیک بدست آوردهاند. همچنین در [6] مکان و ظرفیت بهینه منابع تولید پراکنده با استفاده از الگوریتم بهینهسازی ازدحام ذرات، به گونهای بدست آمدهاست که تلفات شبکه کاهش یابد.
با این حال استفاده از این منابع در شبکه میتواند موجب بروز مشکلاتی شود که از جمله آن میتوان به تولید اعوجاجات هارمونیکی توسط منابع تولید پراکنده که در آنها از اینورتر استفاده شده است اشاره کرد. اما در هیچ یک از مقالات اشاره شده، تأثیر منابع تولید پراکنده بر تولید اعوجاجات هارمونیکی در نظر گرفته نشده است. همان طور که پیشتر بیان شده است، منابع تولید پراکنده از نوع اینورتری موجب تولید اعوجاجات هارمونیکی میشوند. همچنین از اثر تولید هارمونیک منابع سنکرون نسبت به اینورتری صرف نظر میشود .[7] اعوجاجات هارمونیکی تولیدی توسط منابع اینورتری ممکن است از سطح هارمونیکی مجاز تجاوز کرده و مشکلاتی را ایجاد کند، بنابراین باید تأثیر این منابع بر تولید اعوجاجات هارمونیکی را در نظر گرفت.
برای این منظور نویسندگان در [7] حداکثر ظرفیت بهینه منابع تولید پراکنده را با در نظر گرفتن محدودیتهای هارمونیکی و بعد از اتصال این منابع طرح حفاظتی جدید برای شبکه را با استفاده از الگوریتم بهینه سازی تجمعی ذرات بدست آوردند.
بنابراین با توجه به روش بیان شده در [7]، آنچه در این مقاله انجام شده است تعیین مقدار بهینه منابع تولید پراکنده به منظور کاهش تلفات شبکه به گونهای است که اعوجاجات هارمونیکی در محدوده مجاز باقی بمانند. همچنین نشان می-دهیم که با اتصال این منابع پروفیل ولتاژ نیز بهبود مییابد.
ساختار کلی مقاله در ادامه به شکل زیر میباشد. در بخش2 به بیان ریاضی مسئله مدلسازی هارمونیکی پرداخته شده است. در بخش3 نیز مطالعات شبیهسازی و نتایج آمدهاست. در بخش4 نیز نتیجهگیری بیان شدهاست.
.2 بیان مسئله
با استفاده از منابع تولید پراکنده و تأمین مقداری از بار در محل مصرف، جریان عبوری از خطوط کاهش یافته لذا تلفات کل شبکه که تابعی از مجذور جریان عبوری از خطوط میباشد، کاهش مییابد. برای این منظور میتوان مسئله کاهش تلفات را به صورت یک مسئله بهینه سازی مطرح کرد که در آن تابع هدف، مینیمم کردن تلفات شبکه می باشد که میتوان آن را از رابطه - 1 - محاسبه کرد:
که در آن Ploss مجموع تلفات شبکه، r i ,j مقاومت خط متصل کننده شین i به شین j ، I i ,j جریان عبوری از خط متصل کننده شین i به شین j میباشند.
همچنین همانطور که پیشتر بیان شد اتصال این منابع میتواند از نظر تولید اعوجاجات هارمونیکی مشکلاتی ایجاد کند. برای در نظر گرفتن اثر تولید هارمونیک، این منابع به دو دسته منابع تولید پراکنده ازنوع سنکرون و اینورتری تقسیم میشوند. که از اثر هارمونیک منابع تولید پراکنده سنکرون نسبت به منابع اینورتری صرف نظر میگردد.
برای در نظر گرفتن محدودیتهای هارمونیکی در الگوریتم بهینهسازی مربوطه این محدودیتهای هارمونیکی به صورت قیودی که در ادامه بیان میشود در نظر گرفته میشوند. برای اعمال این محدودیتها ابتدا به بیان مدل هارمونیکی عناصر شبکه پرداخته و سپس محدودیتهای مورد نظر بیان میگردد .[7]
.2,1 مدل هارمونیکی عناصر شبکه
برای تعیین اعوجاجات هارمونیکی شبکه از پخش بار هارمونیکی استفاده شده است. برای این منظور از میان روش-های موجود از روش پخش بار هارمونیکی مجزا - Decoupled Harmonic Power Flow - که به دلیل سادگی بسیار رایج است استفاده میشود
برای مدل هارمونیکی عناصر شبکه، آن دسته از عناصر شبکه که هارمونیک تولید میکنند را در هارمونیک مربوطه به صورت یک منبع جریان هارمونیکی مدل کرده و سایر عناصر مدار که در یک مرتبه هارمونیکی خاص، هارمونیکی تولید نمیکنند به صورت امپدانس در آن مرتبه هارمونیکی در نظر گرفته میشوند. به همین منظور ماشینهای سنکرون، خطوط و بارهای خطی به صورت یک امپدانس در هر مرتبه هارمونیکی در نظر گرفته میشوند
برای مدل منابع تولید پراکنده نیز از آنجا که منابع تولید پراکنده از نوع اینورتری نسبت به نوع سنکرون اثر بیشتری روی سطح اعوجاجات هارمونیکی دارند، لذا منابع تولید پراکنده از نوع سنکرون در مطالعات فرکانسهای هارمونیکی به صورت امپدانس و منابع اینورتری به صورت منبع جریان هارمونیکی مدل میشوند.[7] سپس ماتریس ادمیتانس هارمونیکی را همانطور که در [7] آمده است به صورت زیر اصلاح میکنیم:
دامنه ولتاژ شین i در فرکانس اصلی، PD,i توان اکتیو مصرفی بار در شین i، QD,i توان راکتیو مصرفی بار در شین i، yci - 1 - ادمیتانس خازن متصل به شین i در فرکانس اصلی، yci - h - ادمیتانس خازن متصل به شین i در هارمونیک h ام و yi,j - h - ادمیتانس شاخه متصل کننده شین های i و j میباشد
