مقاله ﺟﺎﯾﺎﺑﯽ ادوات ﺣﻔﺎﻇﺘﯽ در ﺷﺒﮑﻪ ﺗﻮزﯾﻊ ﺗﺒﺮﯾﺰ

بخشی از مقاله

چکیده

در این مقاله الگوریتمی جهت جایابی ادوات حفاظتی از جمله فیوزها، رله هاي ثانویه خطوط، اتوریکلوزرها و سکشنالایزرها ارائه می شود. ابتدا با توجه به اصول حفاظتی نقاط کاندید مناسب براي نصب فیوزها، رله هاي ثانویه خطوط و اتوریکلوزرها تعیین و جایابی آنها بطور همزمان انجام می شود. در مرحله بعدي با توجه به مکان حاصل از مرحله قبلی براي اتوریکلوزرها، نقاط کاندید مناسب براي سکشنالایزرها تعیین و جایابی آنها انجام می شود. در هر دو مرحله جایابی بر اساس الگوریتم ژنتیک می باشد.تابع هدف در بهینه سازي به حداکثر رساندن سود اقتصادي حاصل از کاهش هزینه انرژي توزیع نشده، CENS، متوسط مدت زمان خاموشی سیستم، SAIDI ، متوسط تعداد دفعات قطعی سیستم، SAIFI، و متوسط تعداد دفعات قطعی گذراي سیستم، MAIFI، می باشد. جهت اثبات کارایی الگوریتم پیشنهادي، برنامه اي در نرم افزار MATLAB نوشته شد و بر روي یک شبکه واقعی از شرکت توزیع نیروي برق تبریز اجرا گردید. نتایج نشاندهنده کارایی مناسب برنامه هاي پیشنهادي براي جایابی بهینه تجهیزات حفاظتی می باشد.

کلید واژه- اتوریکلوزر، الگوریتم ژنتیک، رله ثانویه، سکشنالایزر، قابلیت اطمینان، کات اوت فیوز

-1 مقدمه

با توجه به اینکه وقوع خطاهاي اتصال کوتاه در شبکه هاي توزیع بویژه در شبکه هاي هوایی امري اجتناب ناپذیر است ایجاد یک سیستم حفاظتی کارآمد نقش قابل توجهی در برطرف سازي بموقع خطاها و جلوگیري از تسري خاموشی به سایر بخشهاي سیستم دارد. از طرفی نصب تجهیزات حفاظتی در شبکه خود مستلزم صرف هزینه می باشد و بدیهی است که براي اقتصادي بودن کار لازم است این تجهیزات در مکان هایی قرار گیرند که بیشترین صرفه جویی حاصل از بهبود قابلیت اطمینان حاصل شود.تاکنون مقالات متعددي در مور د بهبود شاخصهاي قابلیت اطمینان شبکه هاي توزیع ارائه شده است. در مرجع [1] براي بهبود شاخص هاي قابلیت اطمینان به جایابی دژنکتور و سکسیونر پرداخته شده و سود حاصل هم محاسبه شده است. در مرجع [2] فقط به جایابی جداکننده ها پرداخته شده است. مرجع [3-6] به تاثیر ادوات حفاظتی بر کاهش میزان خاموشیها و به طبع آن بهبود سایر شاخصهاي قابلیت اطمینان پرداخته است.

در مرجع [7] نیز به تاثیر هماهنگی بین اتوریکلوزر، سکشنالایزر و فیوز پرداخته شده و در مرجع 8]تا[ثیر کلیدزنی مناسب براي بازِیابی سریع بارها شبیه سازي شده و تاثیر آن را بر قابلیت اطمینان شبکه هاي توزیع بیان نموده است.در این مقاله تابع هدفی مناسب بر اساس شاخص هاي قابلیت اطمینان براي جایابی بهینه تجهیزات حفاظتی شامل: فیوز، رله، اتوریکلوزر و سکشنالایزر ارائه می شود. نحوه تاثیر نوع ادوات حفاظتی در پارامترهاهاي قابلیت اطمینان در خطاهاي دائم و گذرا مدلسازي شده و الگوریتم جایابی مناسب ارائه می شود . در نهایت الگوریتم پیشنهادي بر روي یک فیدر واقعی از شبکه توزیع نیروي برق تبریز اجرا می گردد.

-2 تابع هدف

در برخی مقالات تابع هدف جایابی تجهیزات حفاظتی بصورت مجموع وزنی شاخص هاي SAIDI، CENS، SAFIF و MAIFI در نظر گرفته شده است. در این حالت مقدار تابع هدف متاثر از ضرایب وزنی می باشد. انتخاب ضریب وزنی مناسب براي هر شاخص بسیار مشکل است. در این مقاله براي جلوگیري از عدم تاثیر ضرایب وزنی در مکان بهینه تجهیزات حفاظتی، تابع هدف بصورت حاصلضرب شاخص هاي مذکور لحاظ می گردد. براین اساس بغیر از چهار شاخص SAIDI، CENS، SAIFI و MAIFI پارامتر دیگري در مقدار تابع هدف تاثیر نخواهد داشت.براي محاسبه شاخص هاي SAIDI، CENS، SAIFI و MAIFI پارامترهاي زمان عیب یابی و نرخ خطاي هر سکشن براساس زمان عیب یابی و نرخ خطاي متوسط کل سیستم از روابط زیر محاسبه می شود:که در آن داریم:

: Li طول سکشن iام : Lt طول کل فیدر

: rloc زمان عیب یابی کل فیدر : نرخ خطاي کل سیستم

-3 مدل سازي تاثیر ادوات حفاظتی در پارامترهاي قابلیت اطمینان

فرض می کنیم مانند شکل - 1 - در یک شبکه توزیع n تجهیز حفاظتی وجود دارد. با توجه به اینکه در یک تجهیز حفاظتی نیز در ابتداي فیدر و در پست فوق توزیع وجود دارد شبکه به n+1 بخش تقسیم می شود.ناحیه مابین تجهیز مورد نظر تا تجهیز جلوتر و یا اگر تجهیزي در جلو وجود ندارد تا انتهاي ناحیه حفاظتی تجهیز مورد نظر بالادست تجهیز و ناحیه مابین تجهیز مورد نظر تا تجهیز ماقبل پایین دست تجهیز نامیده می شود. به این ترتیب پامترهاي قابلیت اطمینان براي هر بخش محاسبه و ماتریسهایی بصورت زیر تعریف می شود.

که در آن:

:λp ماتریس نرخ خطاي دائمی

: rp ماتریس زمان عیب یابی در خطاي دائم

:Pp ماتریس توان اکتیو خاموشی در عیب یابی خطاي دائم :Np ماتریس تعداد مشترکین خاموشی در عیب یابی خطايدائم

:λi ماتریس نرخ خطاي گذرا

:ri ماتریس زمان عیب یابی در خطاي گذرا

:Pi ماتریس توان اکتیو خاموشی در عیب یابی خطاي گذرا :Ni ماتریس تعداد مشترکین خاموشی در عیب یابی خطاي گذرا

:rt ماتریس زمان تعمیرات در خطاي دائم

:Pt ماتریس توان اکتیو خاموشی در تعمیرات خطاي دائم :Nt ماتریس تعداد مشترکین خاموشی در تعمیرات خطاي دائم

:T زمان متوسط تعمیرات به ازاي هر خطاي دائم

البته درایه هاي ماتریس هاي r، P و N بر اساس نوع تجهیز می تواند تغییر کند که در ذیل مورد بررسی قرار می گیرد.

-1-3 محاسبه زمان عیب یابی در خطاهاي دائم

با توجه به اینکه در زمان عیب یابی خطاي دائم سکسیونر نمی تواند در کاهش زمان عیب یابی موثر باشد لذا در محاسبه زمان عیب یابی سکسیونر در نظر گرفته نمی شود. بر این اساس زمان عیب یابی بالادست تجهیز ماقبل سکسیونر و زمان عیب یابی بالادست سکسیونر بصورت زیر تغییر می کند.

که در آن:

:rp,dgsec زمان عیب یابی بالادست تجهیز ماقبل سکسیونر در خطاي دائمی

:rp,sec زمان عیب یابی بالادست سکسیونر در خطاي دائمی

-2-3 محاسبه توان خاموشی و تعداد مشترکین دچار خاموشی شده در زمان عیب یابی خطاهاي دائم در زمان عیب یابی خطاي دائم، سکسیونر و آشکارساز نمی تواند در میزانP و N موثر باشد. لذا داریم:

که در آن:

:Pp,dgsec توان خاموشی در زمان عیب یابی خطاي دائم بالادست تجهیز ماقبل سکسیونر

:Pp,sec توان خاموشی در زمان عیب یابی خطاي دائم بالادست سکسیونر

:Pp,dgdet توان خاموشی در زمان عیب یابی خطاي دائم بالادست تجهیز ماقبل آشکارساز

:Pp,det توان خاموشی در زمان عیب یابی خطاي دائم بالادست اشکارساز

:Np,dgsec تعداد مشترکین خاموشی در زمان عیب یابی خطاي دائم بالادست تجهیز ماقبل سکسیونر

:Np,sec تعداد مشترکین خاموشی در زمان عیب یابی خطاي دائم بالادست سکسیونر

:Np,dgdet تعداد مشترکین خاموشی در زمان عیب یابی خطاي دائم بالادست تجهیز ماقبل آشکارساز

:Np,det تعداد مشترکین خاموشی در زمان عیب یابی خطاي دائم بالادست اشکارساز