دانلود فایل های آموزشی

دانلود نمونه سوال فایل های آموزشی و پژوهشی نقد و بررسی مظالب دانشگاهی پروژه های دانشجویی تحقیق و مقاله

برای دانلود متن کامل پایان نامه ها اینجا کلیک کنید

پایان نامه-— (371)- دانلود پایان نامه


فرآیند جستجو در آنها به صورت تصادفی میباشد. عموماً روشهای کوری هستند و خصوصیات مسأله موردنظر تأثیری بر فرآیند کلی آنها ندارد. برای دسته وسیعی از مسائل قابل اعمال میباشند. تضمینی در یافتن نقطه بهینه مطلق ندارند. بهدلیل ماهیت تصادفی آنها، نقطه شروع جستجو تأثیر چندانی بر یافتن نقطه بهینه ندارد هر چند که بر …


کارشناسی ارشددانلود- — (371)- ریسرچ دانشگاه

فرآیند جستجو در آنها به صورت تصادفی میباشد. عموماً روشهای کوری هستند و خصوصیات مسأله موردنظر تأثیری بر فرآیند کلی آنها ندارد. برای دسته وسیعی از مسائل قابل اعمال میباشند. تضمینی در یافتن نقطه بهینه مطلق ندارند. بهدلیل ماهیت تصادفی آنها، نقطه شروع جستجو تأثیر چندانی بر یافتن نقطه بهینه ندارد هر چند که بر فرآیند جستجو اثرگذار میباشد. مسئله جایابی بهینه تولید پراکنده شامل تعیین مکان و اندازه این منابع می‏باشد که در حالت کلی یک مسئله غیرخطی مقید است. تابع هدف آن یک تابع ناپیوسته است و یکی از متغیرهای مستقل آن (وجود یا عدم وجود منبع در یک شین)، متغیر گسسته است. تاکنون مقالات زیادی، روشهای بهینه‏سازی را جهت حل این مسئله پیشنهاد داده‏اند. نویسندگان در ]47[ یکی از روشهای لاگرانژ (مرتبه دوم) را جهت جایابی تولید پراکنده با هدف کاهش تلفات در یک سیستم توزیع بکار بردند. در روش پیشنهادی، ابتدا فرض می‏شود که منابع در تمامی شین‏ها وجود دارد، سپس یک بار الگوریتم اجرا شده و منبع شین‏هایی که ظرفیت نصب شده در آنها از یک حد معین کمتر باشد حذف می‏شوند. در ادامه، دوباره الگوریتم بر روی شبکه جدید اجرا شده و این روند تا همگرا شدن ادامه می‏یابد. در مرجع ]48[ از ارتباط بین پخش بار بهینه و پایداری ولتاژ، بر اساس روش لاگرانژ، جهت تعیین مکانهای تولید پراکنده با هدف کاهش هزینه‏های سیستم و افزایش پایداری استفاده شده است. در این مقاله، ضرایب لاگرانژ با معادله پخش بار اکتیو و راکتیو ترکیب شده و بعنوان یک شاخص جهت مسئله جایابی تولید پراکنده بکار رفته است. خالصی، رضایی و حقی‏فام یک تابع چندهدفه برای تعیین بهینه مکان و اندازه DG در سیستمهای توزیع با کمک یک شیوه جدید براساس برنامه‏ریزی پویا (دینامیکی) ارائه کردند ]49[ اهداف مدنظر حداقل‏سازی تلفات سیستم، افزایش سطح قابلیت اطمینان و بهبود پروفیل ولتاژ بوده است مدل بار بصورت متغیر با زمان در نظر گرفته شد نتایج شبیه‏سازی نشان داد که تلفات و قابلیت اطمینان شبکه شدیداً به موقعیت مصرف‏کننده، قدرت تقاضا شده از شبکه، نوع و ظرفیت منابع تولید پراکنده و موقعیت‏شان در شبکه وابسته است. نویسندگان در مرجع ]50[ یک فرمول چند هدفه برای تعیین اندازه و مکان منابع پراکنده پیشنهاد کردند. توابع مختلفی شامل هزینه تلفات انرژی، هزینه‏های ناشی از قطع سرویس‏دهی، هزینه ارتقاء شبکه و هزینه خرید انرژی جهت حداقل‏سازی در نظر گرفته شدند. محدودیت‏های مربوط به ولتاژ شین‏ها، جریانهای اتصال کوتاه و حالت ماندگار در این کار لحاظ شده است تکنیک پیشنهادی بر اساس یک الگوریتم ژنتیک و یک روش محدود شده به ϵ اجرا می شود که منجر به کسب مجموعه‏ای از پاسخهای دقیق شده است. نتایج نشان داد که درنظر گرفتن روش فرمول چند هدفه، موثر و مفید بوده است. بیسواس و همکارانش یک فرمول جدید برای مسئله جایابی بهینه DG ارایه کردند که در آن ترکیبی از فاکتورهای تکنیکی (همچون کاهش تلفات خط، کاهش در افت ولتاژ و...) و فاکتورهای اقتصادی شبیه هزینه‏های نصب و تعمیرات در نظرگرفته شده است ]50[. این فرمول الهام گرفته از این تفکر است که جایابی بهینه DG می‏تواند در کاهش یا حذف افت‏ولتاژها در شبکه‏های توزیع ولتاژ پایین، موثر واقع شود. جهت حل مسئله از GA و برای شبیه‏سازی از سیستمهای توزیع شعاعی و حلقوی استفاده شده است. روش سخت‏کاری شبیه‏سازی شده برای حل مسئله جایابی DG در مرجع ]52[ پیشنهاد شده است. در این مطالعه، یک مدل برای جایابی به منظور حداقل‏سازی تلفات، آلودگی و پیشامد ارایه شده و نتایج حاصل با الگوریتم ژنتیک و روش جستجوی ممنوع مقایسه شده است. روش پیشنهادی بر روی یک سیستم 30 شین IEEE آزمایش شده و نشان داده شد که روش SA می‏تواند پاسخهای مطلوب مسئله را با صرف زمان محاسباتی کمتری نسبت به GA و TS بدست آورد. همچنین مسئله در حالت چند هدفه، نتایج مناسب‏تری در مقایسه با حالت یک هدفه بدست می‏دهد. گندمکار، وکیلیان و احسان یک الگوریتم جدید با ترکیب الگوریتم ژنتیک و روش سخت‏کاری شبیه‏سازی شده ایجاد کرده و به حل مسئله جایابی DG می‏پردازند ]53[. جایابی بر روی یک سیستم 34 شین IEEE نشان داد که الگوریتم پیشنهادی موثر بوده و در مقایسه با الگوریتم های مشابه، در پاسخ، کیفیت و تعداد تکرارها بهتر بوده است. در مرجع ]54 [از یک شیوه جستجوی ساده با کمک روش پخش بار نیوتن رافسون جهت جایابی DG استفاده شده است بهینه‏سازی بصورت چند هدفه بوده و هزینه و تلفات را بطور همزمان لحاظ کرده‏اند. نویسندگان بر روی بهینه‏سازی ضرایب وزنی تمرکز کرده و به یک تعادل مناسب بین ضرایب هزینه و تلفات دست یافتند که منجر به ایجاد یک تابع هدف با بیشترین سوددهی می‏شود. نتایج آزمایش بر روی سه سیستم توزیع، صحت ادعای فوق را به اثبات رساند. خان‏آبادی و همکارانش یک روش پخش بار بهینه متناوب با متغیرهای باینری، جهت جایابی بهینه DG با هدف حذف تراکم سیستم قدرت پیشنهاد داده‏اند جهت حل مسئله از برنامه‏نویسی عدد صحیح ترکیبی استفاده می‏شود ]55[. تولید پراکنده تأثیرات غیرخطی بر مشخصه‏های سیستم قدرت همچون انتقال توان بین دو نقطه در سیستم دارد. در روش پیشنهادی با استفاده از ACOPF تأثیرات نصب DG بر متغیرهای سیستم بطور کامل ثبت و ضبط می‏شود. نتایج حاصل از آزمایش بر روی یک سیستم 14 شین نشان داد که با جایابی بهینه DG، هزینه کل بهره‏برداری کاهش یافته و تراکم انتقال بطور کلی آزاد شده، که منجر به قیمت‏های انرژی پایینتر برای بارها و در نهایت بهبود سطح رفاه اجتماعی می‏شود. در مرجع ]56[ یک برنامه‏نویسی تکاملی جدید الهام گرفته از مکانیزم های ذره همچون انطباق و تداخل تحت عنوان برنامه‏نویسی الهام گرفته از ذره (QIEP) ارائه شده است. با استفاده از الگوریتم پیشنهادی و با کمک شاخص‏های حساسیت محل مناسب برای نصب DG مشخص می‏شود. در این مرجع، یک مقایسه بین الگوریتم پیشنهادی با الگوریتم تکاملی سنتی، در میزان حداقل‏سازی تلفات و زمان محاسباتی لازم صورت گرفته است همچنین یک بررسی مقایسه‏ای بین حالات نصب یک DG و چند DG انجام شده که نشان‏دهنده حصول نتایج بهتر در کاهش تلفات سیستم در حالت نصب چند DG بوده است. وانگ و سینگ یک الگوریتم اجتماع مورچگان جهت جایابی بهینه تولید پراکنده و ریکلوزر در شبکه‏های توزیع، با حداقل‏سازی یک شاخص قابلیت اطمینان ترکیبی پیشنهاد می‏دهند ]57[. در ادامه، نتایج حاصل از شبیه‏سازی در دو سیستم توزیع کاربری با نتایج بدست آمده از الگوریتم ژنتیک مقایسه شده است. زونکولی یک مسئله چند هدفه برای جایابی بهینه واحدهای تولید پراکنده با ضریب قدرت غیر واحد پیشنهاد می‏دهد الگوریتم بکار رفته در این بهینه‏سازی، الگوریتم PSO بوده و مدلهای مختلف بار در نظر گرفته شده است ]58[. تابع چندمنظوره پیشنهادی شامل محدوده وسیعی از مشخصه‏های فنی همچون تلفات توان اکتیو و راکتیو سیستم، پروفیل ولتاژ، بارگیری خط، جذب MVA توسط شبکه و یک پارامتر سطح اتصال کوتاه مدار جهت مدل‏سازی احتیاجات تجهیز حفاظتی می‏باشد. فلاحی و همکارانش از الگوریتم بهینه‏سازی کلونی زنبور جهت تعیین تعداد، مکان و اندازه بهینه DG در سیستمهای توزیع با هدف کاهش تلفات و بهبود ظرفیت خط استفاده کردند این الگوریتم از رفتار طبیعی زنبورها در حین جمع‏آوری شهد، الهام می‏گیرد. این الگوریتم بر روی یک سیستم 33 شین آزمایش شده و نتایج نشان دهنده یک همگرایی خوب در حین اجرا بوده است ]59[. مرادی و عابدینی یک الگوریتم جدید که ترکیبی از الگوریتم ژنتیک و بهینه‏سازی تجمع ذرات می‏باشد جهت حل مسئله ارائه می‏کنند. تابع هدف حداقل‏سازی تلفات توان، تنظیم ولتاژ بهتر و پایداری ولتاژ در خلال مدیریت عملیات سیستم و محدودیت‏های امنیتی سیستم در شبکه‏های توزیع می‏باشد ]60[. نویسندگان در ]61[ از برنامه CYMEDIST جهت ارزیابی تأثیر منابع تولید پراکنده بر قابلیت اطمینان، کیفیت توان و تلفات شبکه استفاده کرده‏اند تغییرات بار در طول زمان، در این بررسی در نظر گرفته شده است جهت نشان دادن تأثیر DG بر کیفیت توان یک شاخص با عنوان ITHD معرفی شده است که بیانگر میزان اعوجاج هارمونیکی شکل موج سینوسی جریان شبکه است. کانگ و همکارانش یک روش جدید اکتشافی بر مبنای جمعیت موثر برای جایابی بهینه DG در شبکه‏های توزیع با هدف حداقل‏سازی هزینه سوخت، کاهش تلفات توان و بهبود پروفیل ولتاژ ارایه دادند که در آن با داخل کردن PSO در یک بهینه‏ساز جستجوی گروهی بهبود یافته، به حل مسئله پرداخته شده است ]62[. 2-8-2- روشهای تحلیلی یکی از خصوصیات منحصر بفرد شبکه‏های شعاعی، تناظر یک به یک بین جریان بار شین‏ها و جریان شاخه‏های شبکه است. در این شبکه‏ها توسط قانون جریان کیرشهف می‏توان از روی جریانهای بار، جریان در تک‏تک شاخه‏ها را محاسبه کرد. با استفاده از اطلاعات سیستم و تشکیل ماتریسهای امپدانس می‏توان تلفات کل سیستم را بدست آورد. با نصب تولید پراکنده در یک شین بخصوص، پخش بار سیستم دستخوش تغییر شده، درنتیجه جریان شاخه‏ها و بالطبع تلفات کل سیستم تغییر می‏کند. در ادامه با نوشتن روابط و معادلات حاکم بر سیستم و ساده‏سازی آن میتوان به یک رابطه کلی برای تلفات بر حسب جریان تزریقی منبع تولید پراکنده به سیستم رسید حال جهت دستیابی به بیشترین کاهش تلفات، می‏بایست از تابع تلفات جدید نسبت به جریان تولید پراکنده مشتق گرفت. با این روش می‏توان در نهایت، قدرت بهینه منبع تولید پراکنده را برای هر شین شبکه تعیین کرد. این عملیات برای تمامی شین‏های سیستم تکرار شده، شینی که نصب تولید پراکنده در آن بیشترین کاهش تلفات را می‏دهد بعنوان مکان بهینه و اندازه منبع بدست آمده برای آن شین، بعنوان اندازه بهینه انتخاب می‏شود اغلب روشهای تحلیلی از روند یادشده تبعیت می‏کنند. البته در یک شبکه توزیع واقعی، تابع تلفات یک تابع پیوسته نیست که به آسانی بتوان از آن مشتق گرفت و نقطه بهینه را پیدا کرد بنابراین جایابی تولید پراکنده به روشی که ذکر شد وقت‏گیر می‏باشد. در مقالات متعددی از روشهای تحلیلی استفاده شده است در مرجع ]63[ روشی برای تعیین مکان بهینه منابع تولید پراکنده در یک شبکه غیرشعاعی به منظور حداقل‏سازی تلفات و بارگیری خطوط پیشنهاد شده است. در این روش توسط الگوریتم مشتق مرتبه دوم، مقدار منابع اختصاص یافته به شین‏های منتخب به منظور حداقل‏کردن تابع هدف به گونه‏ای بدست می‏آید که مجموع ظرفیت منابع مساوی یک مقدار مشخص از قبل تعیین شده باشد در این روش قیود مهمی همچون اندازه ولتاژ شین‏های مختلف لحاظ نشده است. براون و همکارانش یک الگوریتم با هدف حداقل‏سازی مجموع هزینه‏های توسعه پست‏های موجود و ساختن خطوط انتقال و پست‏های جدید و همچنین هزینه نصب تولید پراکنده ارائه دادند ]64[. که البته شاخص‏های عملکرد همچون تلفات انرژی و توان و پروفیل ولتاژ شبکه در نظر گرفته نشده است. نویسندگان در مراجع ]65 و66[ از روشهای تحلیلی برای تعیین مکان بهینه منابع تولید پراکنده با ضریب‏توان واحد در شبکه‏های توزیع شعاعی استفاده کردند که تابع هدف کاهش تلفات بوده است. در روش پیشنهادی ابتدا مکان‏یابی تولید پراکنده در یک فیدر توزیع شعاعی مورد تجزیه و تحلیل قرار گرفته، سپس بصورت تئوری، موقعیت شین مناسب جهت نصب برای انواع تولید پراکنده و بارهای مختلف بدست آمده است. پس از آن، یک روش جهت یافتن بهترین شین در یک سیستم شبکه‏ای براساس ماتریس ادمیتانس، اطلاعات تولید و توزیع بار سیستم ارائه شده است. یک توصیف تحلیلی جهت محاسبه اندازه بهینه و یک روش موثر برای تعیین محل بهینه مولد تولید پراکنده براساس رابطه دقیق تلفات، برای کاهش تلفات در سیستم‏های توزیع اولیه، در مرجع ]67[ ارائه شده است. روش پیشنهادی بر روی سه سیستم مورد آزمایش قرار گرفته و نتایج بدست آمده از آن، با پخش بار جامع و روش حساسیت تلفات مقایسه شده است. این مقایسه نشان داد که شیوه مبتنی بر فاکتور حساسیت تلفات، ممکن است منجر به بهترین جایابی برای کاهش تلفات نشود. نویسندگان در ]68[ یک شیوه جهت تعیین تأثیر نصب واحدهای تولید پراکنده بر تلفات الکتریکی، پروفیل ولتاژ و قابلیت اطمینان شبکه توزیع پیشنهاد کردند. محاسبه تلفات و پروفیل ولتاژ بر اساس یک روش پخش‏بار با در نظرگرفتن ژنراتورها بعنوان باس PV انجام گرفته است. مقالات متعددی در زمینه استفاده از روشهای تحلیلی جهت حل مسئله موضوع جایابی بهینه تولید پراکنده وجود دارد ]69 و70[. 2-9- نتیجه‏گیری آنچه مسلم است با نصب خازن موازی و DG در سیستم توزیع، می توان به فواید متعددی دست یافت جهت دستیابی حداکثری به این منافع، می‏بایست به موضوع تعیین بهینه مکان و اندازه مناسب آنها توجهی خاص معطوف داشت. همانطور که در این فصل گفته شد روشهای مختلفی برای حل مسایل بهینه سازی وجود دارد که هر کدام بر حسب مورد، مزایا و معایب خاص خود را دارند و می‏توانند برای حل عده‏ای از مسایل بهینه‏سازی از جمله جایابی بهینه خازن و تولید پراکنده بکار گرفته شوند. در این پایان‏نامه از الگوریتم ژنتیک برای حل مسئله جایابی بهینه خازن و تولید پراکنده استفاده می‏شود دلایل انتخاب این روش عبارتند از: این روش توانایی نسبتاً خوبی در یافتن جواب بهینه مطلق یا جوابی نزدیک به آن دارد نیازمند محاسبات جانبی نمی‏باشد با تغییر ساختار شبکه، نیاز به تغییر الگوریتم نمی‏باشد برنامه‏نویسی آن نسبت به سایر روشها ساده‏تر و پیاده‏سازی آن راحت‏تر است سرعت همگرایی نسبتاً خوبی دارد فصل سوم مروری بر مفاهیم قابلیت اطمینان و بررسی اثرات جریانهای زیاد بر قابلیت اطمینان 3-1- مقدمه قابلیت اطمینان یک سیستم عبارتست از "احتمال عملکرد رضایت‏بخش آن سیستم تحت شرایط کار مشخص برای مدت زمان معین" ]71[. این تعریف شامل چهار بخش اصلی است: احتمال، عملکرد رضایت‏بخش، زمان و شرایط کار معین. از یک نگاه می‏توان سیستم قدرت را به سه بخش تولید، انتقال و توزیع تقسیم نمود. سیستم توزیع مسولیت انتقال انرژی الکتریکی به مصرف‏کنندگان را برعهده دارد، به نحوی که هم از نظر اقتصادی به‏صرفه باشد و هم از نظر قابلیت اطمینان در حد مطلوبی باشد. بطور کلی در چند دهه گذشته توجه کمتری به سیستمهای توزیع نسبت به سیستمهای تولید، در مدلسازی و ارزیابی قابلیت اطمینان شده است. دلیل اصلی این موضوع آن است که نیروگاههای تولید برق به تنهایی بسیار هزینه‏بر هستند و عدم کفایت تولید می‌تواند حوادث فاجعه‏آفرین را برای جامعه و منطقه به همراه داشته باشد. در نتیجه بر تأمین کفایت و احتیاجات این بخش از سیستم قدرت بسیار تأکید شده است. سیستم توزیع نسبتاً ارزان است و قطعی‏های آن تأثیر محلی دارد، بنابراین تلاش کمی برای ارزیابی کمی کفایت طرحهای متعدد و تقویت آنها تخصیص داده می‌شود. اما از سویی، تحلیل آماری خرابی مشترک‌های اکثر شرکتهای برق نشان می‌دهد که سیستم توزیع بیشترین سهم را در عدم دسترسی منبع تغذیه به مشترک دارد. این موضوع بصورت آماری در جدول (3-1) که مربوط به یک شرکت توزیع بخصوص در کشور انگلیس است، نشان داده شده است ]72[. چنین آمارهایی، نیاز توجه به ارزیابی قابلیت اطمینان سیستمهای توزیع، به منظور ارزیابی کمی طرحهای مختلفی که در دسترس طراحان سیستم قرار دارد را تقویت می‌کند، تا اطمینان حاصل شود که منابع سرمایه‌ای محدود برای رسیدن به بیشترین حد ممکن اطمینان و بهبود آن در سیستم استفاده شده است. چندین دیدگاه دیگر نیز باید در لزوم ارزیابی قابلیت اطمینان سیستمهای توزیع در نظر گرفته شود. اولاً گرچه شاید یک طرح به منظور تقویت نسبتاً کم‏خرج باشد ولی در مجموع مبالغ هنگفتی در چنین سیستمهایی صرف خواهد شد. ثانیاً، اطمینان از ایجاد تعادل قابل قبول بین قابلیت اطمینان بخشهای متعدد متوسط عدم دسترسی بر حسب مشترک سال سهم مشارکت (دقیقه) (%) تولید/ انتقال 5/0 5/0 Kv132 3/2 4/2 Kv33 و Kv 66 8 3/8 Kv 6/6 وKv 11 8/58 7/60 فشار ضعیف 5/11 9/11 خاموشی‏های با برنامه 7/15 2/16 کل 8/96 100 جدول 3-1: آمارهای عدم دسترسی برای مشترکین نوعی ]71[ سیستم قدرت یعنی تولید، انتقال و توزیع ضروری است. ثالثاً چندین راهکار برای مهندسان توزیع به منظور دستیابی به قابلیت اطمینان قابل قبول مشترک وجود دارد که شامل طرحهای تقویت قابلیت اطمینان، تخصیص یدکی‌ها، بهبود در سیاست‏های تعمیرات و نگهداری و سیاست‏های بهره‌برداری است. مقایسه کمی بین مزیت هر کدام از طرحها یا مقایسه تأثیر مقدار پول صرف شده در آنها بدون ارزیابی کمی قابلیت اطمینان ممکن نخواهد بود. هم اکنون این مسایل کاملاً تشخیص داده می‌شود و شرکتهای زیادی در سراسر جهان با آنها آشنا هستند و بطور معمول روشهای کمی قابلیت اطمینان را بکار می‌برند. بطور همزمان، روشهای ارزیابی زیادی مرتباً در حال تعمیم و توسعه هستند بطوری که رشد سریع تعداد مقالات انتشار یافته در این بخش گواه این امر است. شناسایی اینکه از چه سالی اهمیت ارزیابی کمی قابلیت اطمینان در سیستمهای توزیع آشکار گردید چندان آسان نیست چرا که روشهای مورد استفاده ابتدایی، با کمترین تغییر یا بدون هیچ تغییری در روشهای کلاسیک سیستمهای سری و موازی بنا شده بودند. اما بیشترین اقدام در سالهای 65-1964 زمانیکه یک سری مقالات [73 و74] انتشار یافت و روشی براساس روابط تقریبی برای تعیین نرخ و مدت تداوم خاموشی‏ها پیشنهاد داده شد، انجام گرفت. این روش، پایه و نقطه شروع اغلب توسعه‌های بعدی و مدرنتر را تشکیل داده ‌است. از وقتی که این پیشرفتها حاصل شد، مقالات متعددی در زمینه بهبود روشهای پایه‌ای ارائه شدند و مدلسازیهای واقعی‏تر و مشروحتری از شبکه‌های سیستم قدرت بدست آمد. روشهای مورد نیاز برای تحلیل سیستم توزیع به نوع سیستم موردنظر و گستره تحلیل‌های مورد نیاز بستگی دارد. تحلیل سیستمهای توزیع بخاطر وابستگی آن به بخشهای تولید و انتقال بسیار پیچیده خواهد بود به همین دلیل سیستم توزیع بعنوان یک جزء جدا و مستقل تجزیه و تحلیل می‏شود [75]. 3-2- روشهای پایه‏ای ارزیابی 3-2-1- ارزیابی تقریبی قابلیت اطمینان سیستم شیوۀ مارکوف و روش‌های فراوانی و تداوم، روشهایی دقیق و کامل در مدلسازی و ارزیابی قابلیت اطمینان سیستم‏ها است، ولی انجام محاسبات با این روشها به صورت دستی و حتی با استفاده از رایانه برای سیستمهای بزرگ‌تر و پیچیده‌تر بسیار پرزحمت می‌باشد. در چنین مواردی، از روشهای دیگری بر مبنای شیوۀ مارکوف و با تشکیل مجموعه معادلات مناسب ولی تقریبی استفاده می‌شود. اساس این روشهای تقریبی مبتنی بر استخراج دستگاه معادلات مناسب برای یک سیستم متوالی و یا موازی استوار می‌باشد. سپس این معادلات در تلفیق با شیوه‌های مدل‏سازی شبکه برای حل سریع طیف وسیعی از مسایل واقعی و حصول نتایج با دقت کافی مورد استفاده قرار می‌گیرند [71]. 3-2-2- سیستمهای با شبکه متوالی سیستمی متشکل از دو عضو متوالی و تعمیرپذیر در نظر گرفته می‏شود. به منظور سهولت بیشتر در تحلیل فرآیندهای پیوسته و ناپیوسته مارکوف از نمودار فضای حالت استفاده می‏شود که در آن همه حالت‏های میسر برای یک سیستم و طرق تغییر هر حالت همراه با آهنگ تغییر آن ارائه می‏شود. برای سیستمی متشکل از دو عضو تعمیرپذیر تعداد چهار حالت وجود خواهد داشت. نمودار مربوط به فضای حالت این سیستم در شکل (3-1) با فرض امکان‌پذیری همۀ حالتها ارایه شده است. 26879552747010μ1 0μ1 232537024955500011506201438910λ2 0λ2 19011901438910μ2 0μ2 34817051423035λ2 0λ2 2686050781685μ1 0μ1 1548130161036000195008515817850012973052277110 1 فعال 2 غیرفعال 0 1 فعال 2 غیرفعال 36023552258060 1 غیرفعال 2 غیرفعال 0 1 غیرفعال 2 غیرفعال 1297305305435 1 فعال 2 فعال 0 1 فعال 2 فعال 3592830305435 1 غیرفعال 2 فعال 0 1 غیرفعال 2 فعال 199263010287001583055102870039071551019175431673010191752894965753110290449043878538665151581785002673046114935λ1 0λ1 3618534266702 002 1328089349251 001 23257011822450 233332118986500 4233876173990μ2 0μ2 42738811016000 2653996252095λ1 0λ1 36337741174754 004 13280891358903 003 2895296264160 2885771275590 23257011841500 شکل 3-1: نمودار فضای حالت سیستم دو عضوی بعنوان مثال حالت 1 عبارتست از حالت عملکرد سیستم و حالتهای 2، 3 و4 حالتهای از کارافتاده سیستم می‏باشند. حال احتمال این که سیستم در حالت عملکرد (فعال up-state) در اختیار باشد یا به عبارتی هر دو عضو دارای صحت عملکرد باشند عبارت است از: (3-1) که در آن به ترتیب عبارت است از آهنگ از کار افتادن و آهنگ بازیافت (انجام تعمیر) برای دو عضو موجود در سیستم. حال لازم است تا آهنگ از کار افتادن و آهنگ انجام تعمیر برای عضو منفردی معادل این سیستم متوالی تعیین شود. این معادل‌سازی در شکل (3-2) نشان داده شده است. احتمال اینکه چنین عضو منفردی فعال باشد بصورت رابطه (3-2) بیان می شود. (3-2) 49739556172200538861058991538620706273800630555351155λ1μ1  
 نکته مهم : هنگام انتقال متون از فایل ورد به داخل سایت بعضی از فرمول ها و اشکال (تصاویر) درج نمی شود یا به هم ریخته می شود یا به صورت کد نشان داده می شود ولی در سایت اصلی می توانید فایل اصلی را با فرمت ورد به صورت کاملا خوانا خریداری کنید: سایت مرجع پایان نامه ها (خرید و دانلود با امکان دانلود رایگان نمونه ها) : jahandoc.com   00λ1μ1 1878330360045λ2μ2 00λ2μ2 13449305981700262128061722003035935588645315468061722036068005695954278630379095λsμs 00λsμs 38261792247900 شکل 3-2: نمایش سیستم دو عضوی با شبکه متوالی برای اینکه چنین عضو منفردی معادل دو عضو متوالی فوق‌الذکر باشد باید معادله‌های (3-1)، (3-2) متناظر باشند یعنی: (3-3) همچنین، چون آهنگ تبدیل حالت از حالت فعال برای عضو منفرد معادل برابر است با λs و برای سیستم با دو عضو سری برابر است با " λ2 λ1+ " بنابراین: (3-4) با جایگذاری معادله (3-4) در معادله (3-3) و همچنین با جایگذاری آهنگ انجام تعمیر توسط معکوس مدت میانگین انجام تعمیر برای دو عضو سیستم می‌توان مدت میانگین انجام تعمیر عضو معادل را به صورت رابطه (3-5) بدست آورد. (3-5) در بسیاری از سیستمها حاصل‌ضرب λi ri خیلی کوچک است و لذا λ2r2، λ1r1 » λ2 r2 λ1 r1 می‌باشد در چنین مواردی معادله (3- 5) به صورت رابطه (3-6) ساده می‌شود. (3-6) توجه شود که اگرچه معادله (3- 6) معادله‌ای تقریبی برای سیستم با دو عضو متوالی می‌باشد که مطابق شکل (3-1) همۀ حالتهای چهارگانۀ ممکن در آن وجود دارد، ولی در صورت حذف حالت 4 از این شکل، معادله (3- 6) حل دقیقی برای سیستم مذکور به دست خواهد داد. حذف حالت 4 به مفهوم اغماض از امکان از کار افتادن یک عضو در طی زمان تعمیر عضو دیگرست. عملاً نیز در طی زمان تعمیر عضو اول اگر احتمال از کار افتادن عضو دوم صفر نباشد بسیار ناچیز خواهد بود. با کاربرد منطق بیان شده در معادله‌های (3-4) و (3- 5) می‌توان آهنگ از کارافتادن و مدت میانگین از کارافتادگی برای سیستم با n عضو متوالی را به صورت روابط (3-7) و (3-8) نوشت. (3-7) (3-8) هرگاه P(s)نمایانگر احتمال برقراری حالت (s) و همچنین m(s) نمایانگر میانگین تداوم این حالت و T(s) نمایانگر میانگین فاصله زمانی موارد برقراری حالت (s) باشد: (3-9) احتمال یافتن سیستم در حالت از کار افتاده یا به عبارتی دسترس‌ناپذیری سیستم Us را می‌توان با استناد به مفاهیم مدت میانگین از کار افتادگی و فراوانی آن، برحسب مدت میانگین از کار افتادگی rsو فراونی وقوع با چنین حالتی (fs) طبق معادله (3- 9) به صورت معادله (3-10) نوشت: (3-10) اگرچه مفاهیم مدت میانگین تا وقوع از کار افتادن و مدت میانگین بین از کار افتادگی‏ها متفاوت است، ولی در بسیاری از سیستمهای عملی مقادیر عددی تقریباً متناظری دارند. در چنین مواردی معادله (3-10) به صورت رابطه تقریبی (3-11) در می‌آید. (3-11) هرگاه واحد زمان در سنجش و rs یکسان باشد مقدار مستقیماً مبین احتمال خواهد بود و هرگاه این واحدها متفاوت باشد، مثلاً وقتی برحسب تعداد از کارافتادگی در سال و rs برحسب ساعت منظور شود، در این صورت مقدار دارای بعد شده و واحد آن مثلاً ساعت بر سال خواهد شد. یک سیستم توزیع شعاعی از گروهی عناصر سری شامل خطوط، کابلها، قطع‌کننده‌ها (یا جداکننده‌ها)، شین‏ها و غیره تشکیل شده ‌است. یک مصرف‌کننده متصل به هر نقطه بارگذاری در چنین سیستمی به تمام عناصر بین خودش و منبع تغذیه نقطه بهره‌برداری نیاز دارد. در نتیجه، اساس سیستمهای سری که در مورد آن بحث گردید، می‌تواند مستقیماً به این سیستمها اعمال شود. 3-3- سایر شاخصهای قطع برق 3-3- 1- مفاهیم شاخصهای قابلیت اطمینان که به کمک مفاهیم کلاسیک ارزیابی شدند شامل سه شاخص اولیه متوسط نرخ خرابی، متوسط دوره خاموشی و متوسط دسترس‌ناپذیری سالیانه یا متوسط زمان خاموشی سالیانه بودند. هر چند که بطور اساسی سه شاخص اولیه مهم هستند ولی همواره آنها نمایش کاملی از رفتار و پاسخ سیستم ارائه نمی‏کنند. برای نمونه، این شاخصها بدون توجه به اینکه یک مشترک یا 100 مشترک به محل بارگذاری متصل شده است یا اینکه متوسط بار در محل بارگذاری kw10 یا kw100 بوده، تعیین خواهند شد. به منظور انعکاس دقت و اهمیت خاموشی سیستم، شاخصهای اضافی قابلیت اطمینان می‌توانند محاسبه شوند. بعضی از شاخصهای اضافی که متداولتر هستند شامل شاخصهای مبتنی بر مشترک و شاخصهای مبتنی بر بار و انرژی هستند که در ادامه به معرفی گروه دوم پرداخته می‏شود [75]. 3-3-2- شاخصهای مبتنی بر بار و انرژی یکی از پارامترهای مهم مورد نیاز در تعیین شاخصهای مبتنی بر بار و انرژی، بار متوسط هر شین در محل بارگذاری است. بار متوسط La بصورت رابطه (3-12) تعریف می شود: (3-12) که Lp = بار حداکثر تقاضا f= ضریب بار (3-13) La=نظر مورد دوره در انرژی تقاضای کلنظر مورد دوره=Edt17686688898280که Ed و t از روی منحنی دوره‌ای بار که در شکل (3- 3) نشان داده شده معین می‏شوند و بطور معمول t در یک دوره یکساله است. شکل3-3: نمایش Lp، La،Ed و t 1) شاخص انرژی تأمین‌نشده، ENS (3-14) ENS=سیستم بوسیله نشده تأمین انرژی کل=La(i)Uiکه La(i) متوسط بار متصل شده به محل بارگذاری i ام است. 2) متوسط انرژی تأمین‌نشده، AENS یا شاخص متوسط قطع سیستم، ASCI (3-15) AENS=نشده تأمین انرژی کلمشترکین تعداد کل=La(i)UiNi3) شاخص متوسط قطع مشترک، ACCI (3-16) ACCI=نشده تأمین انرژی کلتاثیر تحت مشترکین تعداد کل3-4- کاربرد در سیستمهای شعاعی اغلب سیستمهای توزیع بصورت فیدرهای شعاعی مجزا طراحی و پیاده‌سازی می‌شوند. بعلاوه سیستمهای دیگری هستند که گرچه ساختار حلقوی دارند ولی مثل سیستمهای با فیدر شعاعی مجزا، توسط نقاطی که در شرایط معمولی در حلقه باز هستند، بهره‌برداری می‌شوند. هدف استفاده از این نقاط، کاهش میزان وقوع خرابی در تجهیزات هر کدام از فیدرهای مجزا است و تضمین اینکه در مدت وقوع خرابی در سیستم یا در طول دوره‌های تعمیرات با برنامه، این نقاط معمولاً باز بتوانند بسته شوند و در عوض نقطه دیگری باز گردد تا بار قطع شده حداقل گردد. روشهای توصیف شده تاکنون می‌تواند برای تعیین سه شاخص اولیه و شاخصهای اضافی مبتنی بر بار و انرژی برای تمامی این‏گونه سیستم‏ها بکار رود. 3-5- رابطه هزینه با ارزش قابلیت اطمینان واضح است که قابلیت اطمینان و اقتصاد نقش متحد و عمده‏ای در فرآیند تصمیم‏گیری بر عهده دارند. اولین گام در این فرآیند در شکل (3-4) نشان داده شده است که در آن چگونگی ارتباط میان قابلیت اطمینان یک سیستم و هزینه سرمایه‏گذاری در آن بیان می‏شود. 1213485-331 شکل 3-4: هزینه نسبی در بهسازی قابلیت اطمینان تعیین هزینه نسبی در بهبود سطح قابلیت اطمینان مطابق آنچه در شکل (3-4) ارائه شده است یکی از روشهای ارزشیابی در تصمیم‏گیری برای سرمایه‏گذاری بیشتر است که البته به میزان کافی انعکاس‏دهنده منافع قابل حصول برای شرکت، مشترکین و جامعه نیست. دو جنبه قابلیت اطمینان و صرفه اقتصادی را می‏توان از طریق مقایسه هزینه دستیابی به قابلیت اطمینان معین و ارزشهای حاصل از آن سطح از قابلیت اطمینان، به شکل منسجم‏تری ارزیابی کرد. مفهوم اساسی ارزیابی ارزش قابلیت اطمینان /هزینه قابلیت اطمینان نسبتاً ساده بوده و توسط منحنی‏های هزینه/قابلیت اطمینان می‏تواند نشان داده شود (شکل 3-5). از شکل (3-5) می‏توان دریافت که عموماً هزینه سرمایه‏گذاری برای بهبود قابلیت اطمینان افزایش می‏یابد. از طرف دیگر هزینه‏های مصرف‏کننده بعلت از کارافتادن‏ها، با زیادشدن قابلیت اطمینان کاهش خواهد یافت. از آنجایی‏که هزینه کلی دوره عمر مجموع این دو هزینه جداگانه است، دارای حداقلی می‏باشد که بعنوان سطح بهینه قابلیت اطمینان تلقی می‏شود [76]. در محاسبات مختلف، طراحان سیستم بدنبال پیدا کردن این نقطه بهینه می‏باشند. 918210264491 شکل 3-5: قابلیت اطمینان و هزینه‏های کلی سیستم قطعی‏های برق مشترکین توسط یک محدوده وسیعی از پدیده‏ها شامل خرابی تجهیزات، حیوانات، درختان، آب‏وهوای بد و خطاهای انسانی ایجاد می‏شود. این عوامل منشأ قابلیت اطمینان سیستم توزیع بوده و فهم و درک آنها اجازه می‏دهد تا موضوعاتی شبیه طراحی قابلیت اطمینان و بهینه‏سازی رایانه‏ای جهت بررسی از یک دیدگاه کاربردی، خلاصه شود. همچنین، شناسایی و نشان‏دادن ریشه فیزیکی عوامل، اغلب موثرترین روش باارزش جهت حل مشکلات قابلیت اطمینانی خواهد بود [77]. در ادامه این فصل به تبیین رابطه بین جریانهای بالا و قابلیت اطمینان پرداخته شده است. 3-6- خرابی‏های تجهیز هر قسمت از تجهیزات در یک سیستم توزیع، احتمال خراب‏شدن دارد. هنگامی‏که بار اول یک تجهیز نصب می‏شود قسمتی از آن می‏تواند بخاطر ساخت ضعیف، صدمه‏دیدن در حین حمل و نقل یا عایق‏بندی نامناسب دچار خرابی شود. تجهیز سالم می‏تواند بخاطر جریانهای زیاد، ولتاژهای زیاد، بازیگوشی حیوانات، آب‏وهوای بد و دلایل زیاد دیگری دچار خرابی شود. گاهی اوقات تجهیزات بخاطر دلایلی همچون کهولت سن، عمر حرارتی، وقوع حالتی از تجزیه شیمیایی، حالتی از آلودگی و حالتی از فرسودگی مکانیکی، فوراً دچار خرابی می‏شوند. از میان تجهیزات مختلف در ادامه به عوامل بروز خرابی در کابلهای زیرزمینی و خطوط هوایی پرداخته خواهد شد و در میان عوامل مختلف، اثرات ناشی از عبور جریانهای بالا بر این تجهیزات مورد بررسی قرار می‏گیرد. 3-7- کابل در سیستم قدرت کابلهای الکتریکی به منظور انتقال توان الکتریکی بین دو پست و یا بعنوان رابط بین یک منبع و یک دستگاه الکتریکی یا ماشین استفاده می‏شوند. شکل و اندازه کابلها متفاوت است گرچه کابلها از قسمتهایی هستند که کمتر در معرض دید می‏باشند، ولی قابلیت اطمینان آنها در سرویس‏دهی اهمیت بسیار زیادی دارد. عدم توجه کافی به اهمیت کابلها ممکن است باعث بروز خطا در شبکه و خسارات فراوانی شود [77]. در تمام عملیات مهندسی جنبه‏های اقتصادی، فنی و عملی برای طراحی بهینه کابلها در نظرگرفته می‏شوند. برای انتقال، توزیع و مصرف قدرت الکتریکی طبیعتاً یکی از دو روش استفاده از خطوط هوایی و یا کابلهای زیرزمینی انتخاب می‏گردد. به دلایل اقتصادی، خطوط هوایی در سطح گسترده‏ای برای انتقال و توزیع برق در مناطق روستایی که محدودیت‏های زیست محیطی وجود ندارد به‏کار می‏روند. در صورتی‏که در مناطق شهری استفاده از کابلهای عایق‏دار که عمدتاً در زیر زمین کشیده می‏شوند رایج است. همه کابلها معمولاً دارای یک هادی با مقاومت کم جهت هدایت جریان برق (بجز در موارد خاص نظیر کابلهای حرارتی)، عایق جهت جداسازی هادی از محیط اطراف هستند که با افزایش سطح ولتاژ، ساختمان کابل پیچیده‏تر می‏شود. اجزا دیگر کابل شامل شبکه به منظور ایجاد میدان الکترواستاتیک شعاعی، غلاف فلزی برای دور نگه‏داشتن رطوبت و یا به منظور ایجاد یک عامل فشارآورنده به کابل، زره جهت حفاظت مکانیکی و حفاظت در برابر خوردگی برای اجزاء فلزی کابل و تجهیزات اضافی دیگر نظیر استفاده از لوله در داخل یا خارج کابل برای انتقال گرمای تولیدی در کابل است. 1432560249224 شکل 3-6: ساختار یک کابل XLPE 3-7-1- کابل زیرزمینی یک نگرانی قابلیت اطمینانی عمده در ارتباط با کابلهای زیرزمینی پدیده درخت آبی و الکتروشیمیایی است [77]. تشکیل درخت وقتی که رطوبت نفوذ می‏کند در حضور یک میدان الکتریکی به وقوع پیوسته، که موجب کاهش استقامت دی‏الکتریکی عایق کابل می‏شود. هجوم رطوبت، دی‏الکتریک‏هایی همچون پلی‏اتیلن‏کراس‏لینک شده (XLPE) یا لاستیک‏پروپیلن‏اتیلن (EPR) را از قالب خود در می‏آورد. نمونه‏های شکستی که شبیه درخت می‏شوند، قابلیت تحمل ولتاژ کابل را کاهش می‏دهند. وقتی که استقامت عایقی کابل به قدر کافی کاهش یابد، ولتاژ گذرای ایجاد شده توسط صاعقه یا کلیدزنی می‏تواند به وقوع شکست الکتریکی منجر شود [77]. نتایج بررسی ها نشان داده است که "شدت پدیده درختی، شدیداً به عمر حرارتی وابسته بوده چراکه جذب رطوبت در دماهای بالا با سرعت بیشتری روی می‏دهد" [78] همچنین نتایج تحقیقات نشان می‏دهد که ازهم پاشیدگی مشخصات الکتریکی عایق کابل با افزایش جذب رطوبت زیادتر می‏شود [79]. درخت آبی یک مسئله شایع و پرهزینه برای شرکت‏هایی با کابل XLPE با طول عمر بالا می‏باشد [82-80]. نتایج تحقیقات مختلف نشان داده است که کهنگی به علت وجود درختان آبی تا حد زیادی استقامت الکتریکی عایق را کاهش می‏دهد [85-83]. 1413510181306 شکل 3-7: یک درخت آبی نمونه در یک کابل XLPE 3-8- خطوط هوایی برخلاف کابل زیرزمینی، خطوط هوایی در معرض هوای آزاد بوده در نتیجه آسیب‏هایی از جانب عوامل خارجی همچون رشد گیاهی، حیوانات و آب و هوای بد به آن وارد می‏شود. هادی بدون روکش دارای تحمل بیشتری در دماهای بالاتر نسبت به هادی‏های عایق‏دار بوده و آسیب ناشی از جریانهای بالا در آنها کم اهمیت است. صرفنظر از آن، جریانهای زیاد بر روی قابلیت اطمینان خطوط هوایی به چندین روش تأثیر می‏گذارد [86]. میزان دما و همچنین مدت زمان ماندگاری آن، بر مشخصه‏های مکانیکی هادی تأثیرگذار است. تحقیقات آزمایشگاهی بر روی دو نوع هادی نشان می‏دهد که افزایش دما اثری آشکار بر استقامت کششی هادی‏ها برجای خواهد گذاشت [86]. نتایج بدست آمده از آزمایش بر روی سیم‏های سخت کشیده شده از جنس آلومینیوم مدل 5/99AL با قطر 44/3 میلی‏متر و سیم‏های سخت کشیده شده از آلیاژ آلومینیومی ALMgLE با قطر 2/3 میلی‏متر در جدول (3-2) آمده است. علایم بکار رفته به شرح ذیل می‏باشد: استقامت کششی بر حسب 2N/mm استرس‏پروف (کشیدگی نامتناسب) در 2/0 درصد بر حسب 2N/mm فشار در ناحیه قابل ارتجاع ( قسمت خطی نمودار σ-ϵ ) بر حسب 2N/mm درصد کشیدگی (%) E ضریب الاستیسیته بر حسب 2N/mm Fm حداکثر نیروی شکست کششی بر حسب N دما بر حسب 0C. جدول3-2: میزان از دست دادن مشخصه‏های مکانیکی سیم‏های آلومینیومی در محدوده دمایی Cॱ100-20 [86] میزان کاهش به درصد اندازه سیم ALMgLE سیم AL 1/4 8/8 σm1/4 8/8 σP0.29/5 6/4 σLin5/13 6/4 ϵ0 9/1 E در جدول (3-3) درصد میزان تغییر حداکثر نیروی شکست کششی رشته‏های بهم تابیده شده آلومینیومی در هادی‏های تحت بررسی در فاصله دمایی 100-20 درجه سانتی‏گراد ارایه می‏شود [87]. جدول3-3:درصد تغییر حداکثر نیروی شکست کششی رشته های بهم تابیده شده آلومینیومی در محدوده Cॱ100-20 [87] میزان کاهش به درصد هادی 100> θ >80 80> θ >20 5/0 2/1 65/490 ACSR 3/0 1/1 70/120 AACSR 1/4 15 500 AAC در شکل (3-8) خصوصیات مکانیکی سیمهای سخت کشیده شده آلومینیومی 5/99 AL قبل و بعد از آنکه تابیده شده و بصورت هادی 65/490 ACSR درآیند بصورت تابعی از دما نشان داده شده است. 789636-7810500 شکل3-8: تغییر خصوصیات مکانیکی سیم سخت کشیده شده 5/99 AL قبل و بعد از تابیده شدن نتایج تحقیقات آزمایشگاهی هاروی [88 و89] بر روی خصوصیات مکانیکی هادی‏های یکنواخت ساخته شده از آلومینیوم و آلیاژ آلومینیومی 6201 نشان داد که میزان کاهش خصوصیات مکانیکی هادی‏ها در حالت گرم شده و تحت فشار مکانیکی طولانی، تابعی از دما، زمان و قطر سیم است. در شکل (3-9) میزان کاهش استقامت کششی سیم آلومینیومی 5/99 Al تحت دماهای مختلف در بازه‏های زمانی متفاوت نشان داده شده است که براساس الگوریتم پیشنهادی مورگان می‏باشد [90 و91]. براساس توضیحات داده شده می‏توان گفت که جریانهای بالا با ایجاد حرارت زیاد و تغییر در استقامت مکانیکی هادی‏ها، موجب ایجاد شکم (sag) در خطوط شده، فضای خالی با زمین را کاهش داده و احتمال تاب خوردن‏های هادی‏های فاز در جهت برقراری تماس الکتریکی را افزایش می‏دهند. جریانهای زیاد همچنین می‏توانند موجب تابانیدن هادی‏ها، کاهش استقامت مقاومت کششی و افزایش احتمال وقوع شکست شوند [77]. جریانهای خطا اگر با سرعت کافی بر طرف نشوند، می‏توانند موجب ذوب شدن یا آهسته سوختن هادی‏ها شوند. 994410108585 شکل3-9: کاهش استقامت کششی هادی‏های آلومینیومی تحت دما و زمان متفاوت بر اساس روش مورگان میزان جریان طبیعی خطوط هوایی اغلب توسط فضای خالی با زمین محدود می‏شود. وقتی دما زیاد می‏شود، هادی‏ها براساس ضریب انبساط حرارتی، کشیده می‏شوند. این انبساط موجب ایجاد شکم‏های پایین‏تر، افزایش احتمال تماس هادی فاز شده و ممکن است به فضاهای خالی خطرناک منجر شود [77]. بدلیل اینرسی حرارتی، شکم هادی فوراً به وقوع نخواهد پیوست. نحوه عمل در مورد محاسبات مربوط به شکم و درجات اورژانسی خط در مرجع [92] آمده است. 3-9- اثرات نصب خازن و تولید پراکنده بر کاهش نرخ خرابی همانطوری که توضیح داده شد جریانهای زیاد اثرات نامطلوبی بر کابلهای زیرزمینی و خطوط هوایی برجای می‏گذارند. از طرفی نصب خازن بصورت موازی و تولید پراکنده می‏تواند به ترتیب با کاهش مولفه راکتیو و اکتیو جریان پس‏فاز، موجب کاهش اندازه جریان عبوری از کابل و خط‏هوایی شود که منجر به کاهش احتمال وقوع خرابی در آنها می‏شود. این اثرگذاری بصورت کاهش در نرخ خرابی این تجهیزات نمایان می‏شود در این پایان‏نامه این اثر کاهشی بصورت رابطه (3-17) در نظر گرفته شده است ]93[: (3-17) که در آن: : نرخ خرابی فیدر i ام قبل از نصب خازن : نرخ خرابی فیدر iام پس از نصب خازن : ضریب جبران. در صورتی که پس از جایگذاری خازن و مولد تولید پراکنده، مولفه راکتیو یا اکتیو جریان یک شاخه فیدر بطور کامل جبران شود نرخ خرابی خط (کابل یا خط هوایی) مساوی خواهد شد که مساوی 85/0 اختیار می‏شود ]93[. در حالتی که با نصب خازن و تولید پراکنده، مولفه راکتیو و اکتیو جریان شاخه بطور کامل جبران نشود یک نرخ خرابی جدید طبق رابطه (3-17) تعریف می‏شود که ضریب جبران در آن از رابطه: (3-18) بدست می آید. که در آن: و : مولفه راکتیو جریان در شاخه i ام قبل و بعد از نصب خازن و مولد تولید پراکنده و : مولفه اکتیو جریان در شاخه i ام قبل و بعد از نصب خازن و مولد تولید پراکنده. در این پایان‏نامه، این ضریب جبران‏سازی برای محاسبه نرخ خرابی قسمت‏های ارتباط دهنده شین‏ها (کابل یا خط هوایی) در محاسبات مربوط به شاخص های قابلیت اطمینان سیستم توزیع استفاده خواهد شد. 3-10- نتیجه‏گیری یکی از شاخص‏های اصلی در ارزیابی قابلیت اطمینان یک سیستم، نرخ وقوع خرابی تجهیزات آن است. کابل زیرزمینی و خط هوایی بعنوان رابط انتقال انرژی الکتریکی، از اجزاء مهم یک سیستم توزیع الکتریکی محسوب می‏شوند. جریانهای زیاد می‏تواند اثری مخرب بر کابلهای زیرزمینی و هادی‏های خطوط‏ هوایی داشته باشد بطوریکه افزایش در نرخ وقوع خرابی این تجهیزات، در نهایت موجب کاهش سطح قابلیت اطمینان سیستم توزیع می‏شود. فصل چهارم معرفی تابع هدف پیشنهادی برای مسئله جایابی بهینه خازن و تولید پراکنده 4-1- مقدمه آنچه مسلم است جهت دستیابی به حداکثر منافع حاصل از نصب خازن و تولید پراکنده در سیستم‏های توزیع می‏بایست به مسئله جایابی مناسب آنها توجه خاصی معطوف داشت. از طرفی نتایج تحقیقات نشان می‏دهد که جایابی نادرست مولدهای تولید پراکنده در سیستم، ممکن است مضراتی همچون افزایش تلفات، کاهش ولتاژ و افزایش در هزینه‏ها را به دنبال داشته باشد بنابراین موضوع جایابی بهینه خازن و DG از اهمیت زیادی برخوردار است. در این پایاننامه از الگوریتم ژنتیک برای بهینه‏سازی یک تابع هدف جامع جهت حل مسئله جایابی بهینه خازن و مولد تولید پراکنده استفاده شده است. در این فصل ابتدا تابع هدف به طورکامل معرفی میشود سپس قیود و محدودیت‏های آن به دقت بررسی خواهد شد و همچنین روش پخش بار انتخابی به اختصار شرح داده شده است. در ادامه پس از معرفی الگوریتم ژنتیک به اختصار، کدبندی کروموزوم مسئله جایابی بهینه خازن و مولد تولید پراکنده، تهیه و ارائه می‏شود. 4-2- تابع هدف در این پایان‏نامه برای بهینه کردن اندازه و مکان بانک خازنی و مولد تولید پراکنده با استفاده از الگوریتم GA از یک تابع هدف مبتنی بر هزینه استفاده شده است. این تابع هدف از سه بخش اصلی تشکیل شده است که عبارتند از: 4-2-1- هزینه تلفات تلفات توان و انرژی در تمام سطوح سیستم قدرت از جمله تولید، انتقال و سیستم توزیع وجود دارد، ولی بیشتر این تلفات در سیستم توزیع به خاطر سطح ولتاژ پایین و ساختار شعاعی آن اتفاق می‏افتد. با استفاده بهینه از خازن و تولید پراکنده و بکارگیری آنها در اندازه و مکان مناسب در سیستم توزیع، می‏توان تلفات را تا حد زیادی کاهش داد. جایابی بهینه خازن و تولید پراکنده باعث کمتر شدن جریان خطوط انتقال از طرف نیروگاههای بزرگ به سمت ترانسهای توزیع می شود. طبیعتاً، متناسب بودن تلفات با مجذور جریان، کاهش تلفات را برای سیستم به دنبال خواهد داشت. در این پایان نامه تابع هزینه ناشی از تلفات به صورت رابطه (4-1) بیان می شود: (4-1) که در آن: LP = تلفات توان حداکثر سیستم بر حسب Kw LE = تلفات انرژی سیستم بر حسب Kwh KP= ضریب تبدیل تلفات توان حداکثر به $ KE= ضریب تبدیل تلفات انرژی به $. 4-2-2- هزینه بهبود قابلیت اطمینان نصب خازن و مولد تولید پراکنده با کاهش اندازه جریان عبوری از شاخه‏ها و انشعابات یک فیدر توزیع شعاعی، موجب کاهش اثرات منفی ناشی از جریانهای زیاد شده که بصورت کاهش در نرخ خرابی کابلها و خطوط هوایی مدل می‏شود. کاهش نرخ خرابی در این دو تجهیز، موجب افزایش سطح قابلیت اطمینان در سیستم‏های توزیع خواهد شد. سود اقتصادی بدست آمده از این بهبود شامل دو بخش است. بخش نخست، بر اساس هزینه قابل پیش بینی ناشی از قطعی برق در یک سیستم توزیع است که برای شین i ام بصورت رابطه (4-2) تعریف می شود [93]. (4-2) که در آن : متوسط بار متصل شده به نقطه بار i ام، Kw Ci: هزینه قطعی برای شین i ام، kW /$ : λi نرخ خرابی شین i ام. هزینه قطعی Ci با استفاده از تابع ترکیب خسارت مشترک (CCDF) محاسبه می‏شود. این تابع، هزینه ناشی از قطعی برق را بعنوان تابعی از مدت زمان خاموشی بدست می‏دهد. یک تابع نمونه CCDF در شکل (4-1) نشان داده شده است [94]. 594360154940 شکل4-1: تابعCCDF نمونه برای یک فیدر توزیع با N شین هزینه ECOST از رابطه (4-3) بدست می‏آید. (4-3) با محاسبه ECOST طراحان سیستم قادر به تعیین سطح قابل قبولی از قابلیت اطمینان برای مشترکین، فراهم‏نمودن توجیه اقتصادی برای تعیین استحکام شبکه و تخصیص عضو مازاد، شناسایی نقاط ضعیف در سیستم، تعیین زمان‏بندی مناسب برای نگهداری و پیشرفت سیاستهای عملکردی مناسب می‎باشند. بنابراین ECOST یک ابزار قدرتمند در طراحی سیستم است. در این پایان‏نامه از نمودار شکل (4-1) جهت محاسبه هزینه قطعی استفاده شده است. یکی از شاخصهای مهم در ارزیابی قابلیت اطمینان سیستم، شاخص انرژی تأمین نشده (ENS) است که در بخش دوم محاسبه سود حاصل از افزایش قابلیت اطمینان، از آن استفاده شده است. تابع کلی هزینه قابلیت اطمینان بصورت رابطه (4-4) بیان می‏شود. (4-4) که در آن K ضریب تبدیل انرژی تأمین نشده به $ است. 4-2-3- هزینه سرمایه‏گذاری هزینه اقتصادی یکی از گزینه‏های تأثیر‏گذار در محاسبات و طراحی‏های سیستم می‏باشد. اگرچه استفاده از منابع تولید پراکنده منافع زیادی برای سیستم قدرت بدنبال خواهد داشت اما هزینه سرمایه‏گذاری لازم برای آن عاملی است که مانع از بکارگیری وسیع آنان توسط مهندسین و طراحان سیستمهای قدرت الکتریکی می‏شود. در این پایان‏نامه تابع هزینه سرمایه‏گذاری بصورت رابطه (4-5) ارایه شده است. (4-5) که در آن: CC: هزینه سرمایه‏گذاری خازن CD: هزینه سرمایه‏گذاری تولید پراکنده. 4-2-3-1- محاسبه هزینه سرمایه‏گذاری خازن در واقع تعداد محدودی از اندازه‏های استاندارد برای بانک خازنی وجود دارد که ضریبی صحیح از اندازه ظرفیت پایه QCo می‏باشد. بنابراین می‏توان اندازه بانک‏های استاندارد موجود را بصورت رابطه (4-6) بیان کرد. (4-6) که L یک عدد صحیح مثبت می‏باشد. بطور کلی با افزایش ظرفیت خازن، قیمت آن کاهش می‏یابد. مقادیر متناظر با هزینه بانک‏های خازنی برای یک دوره یک ساله بصورت kvar/$ در جدول شماره (4-1) بیان شده است [95 و96]. جدول4-1: اندازه های استاندارد خازن و هزینه آن بصورت kvar/$ شماره 1 2 3 4 5 6 7 8 9 ظرفیت(Kvar) 150 300 450 600 750 900 1050 1200 1350 $/Kvar 5/0 35/0 253/0 22/0 276/0 183/0 228/0 17/0 207/0 شماره 10 11 12 13 14 15 16 17 18 ظرفیت(Kvar) 1500 1650 1800 1950 2100 2250 2400 2550 2700 $/Kvar 201/0 193/0 187/0 211/0 176/0 197/0 17/0 189/0 187/0 شماره 19 20 21 22 23 24 25 26 27 ظرفیت(Kvar) 2850 3000 3150 3300 3450 3600 3750 3900 4050 $/Kvar 183/0 18/0 195/0 174/0 188/0 17/0 183/0 182/0 179/0 4-2-3-2- محاسبه هزینه سرمایه‏گذاری تولید پراکنده هزینه تولید پراکنده شامل سه بخش هزینه سرمایه‏گذاری، هزینه حفاظت و نگهداری و هزینه بهره‏برداری می‏باشد. هزینه سرمایه‏گذاری شامل هزینه واحد تولید پراکنده، حق‏الزحمه تحقیقات، آماده‏سازی محل جهت نصب تولید پراکنده، ساختمان و تجهیزات مونیتورینگ و .... است. هزینه دیگر مربوط به هزینه‏های سالانه مرتبط با نوسازی قطعات و بررسی‏های مکانیکی و الکتریکی واحد تولید پراکنده می‏باشد که تحت عنوان هزینه حفاظت و نگهداری از آن یاد می‏شود. این هزینه به مکان نصب تولید پراکنده بستگی نداشته و برای همه مکانهای قابل نصب آن در سیستم، یکسان می‏باشد. هزینه عملیاتی، هزینه سوخت موردنیاز ورودی منبع تولید پراکنده است. هزینه DG را می توان بصورت رابطه (4-7) بیان کرد. (4-7) که CO&M هزینه عملیات و نگهداری DG و Cinvestment هزینه سرمایه‏گذاری DG می‏باشد. این هزینه‏ها در جدول شماره (4-2) آمده است [97]. جدول4-2: پارامترهای مربوط به هزینه‏های تولید پراکنده نوع هزینه واحد اندازه سرمایه‏گذاری $/Kw 318 حفاظت و نگهداری $/Kwh 07/0 عملیات $/Kwh 029/0 4-3- بیان مسئله مسئله جایابی بهینه بانک خازنی و مولد تولید پراکنده یک مسئله بهینه‏سازی گسسته مختلط می‏باشد. در این پایان‏نامه هدف حداقل‏سازی هزینه سالیانه سیستم با در نظرگرفتن محدودیت‏های عملیاتی است. از دید ریاضی تابع هدف مسئله بصورت معادله (4-8) تعریف می‏شود: (4-8) که Y تعداد سالهای مورد مطالعه است. مسئله جایگذاری خازن و DG برای یک دوره طراحی 10 ساله در نظرگرفته شده و حل خواهد شد. فرض می‏شود که DG و بانک خازنی در سال اول طراحی نصب می‏شوند. ضرایب ثابت مطرح در این تابع هدف در جدول (4-3) نشان داده شده است [96 و98]. جدول4-3: پارامترهای مربوط به تابع هدف مسئله ضریب واحد اندازه Kp $/Kw 168 KE $/Kwh 07/0 K $/Kwh 1/0 4-4- قیود حاکم بر سیستم4-4-1- قید ظرفیت توان اکتیو تولیدی DGتوان اکتیو تولیدی هرDG بوسیله‏ی قیود بالا و پایین ظرفیت DG طبق رابطه (4-9) محدود می‏شوند. (4-9) 4-4-2- محدودیت‏های ولتاژدامنه‏ی ولتاژ در هر شین باید طبق رابطه (4-10) در محدوده قابل قبولی باشد. (4-10) که در آن: Vi: دامنه‏ی ولتاژ در شین i است VminوVmax: به ترتیب حداقل و حداکثر حد دامنه‏ی ولتاژ می‏باشند. 4-4-3- محدودیت‏های جریان دامنه جریان در هر شاخه باید طبق رابطه (4-11) در محدوده قابل قبولی باشد. (4-11) که در آن Ii: دامنه جریان در شاخه i است Ii,max: حداکثر جریان در شاخهi می‏باشد. 4-5- پخش بار روشهای پخش بار زیادی در سیستمهای قدرت مورد استفاده قرار میگیرند مانند گوس سایدل، نیوتون رافسون یا مجزای سریع، ولی این روشها برای سیستمهای شعاعی مناسب نیستند و بیشتر برای سیستمهای انتقال به کار میروند. این امر به خاطر تفاوت ماهیت شبکه توزیع با انتقال می‏باشد. روشهای گوس سایدل و نیوتن رافسون روشهای متداولی هستند که در شبکه های انتقال مورد استفاده قرار میگیرند و به دلایل زیر مقاومت پذیری و عملکرد مطلوب خود را در سیستم های توزیع از دست میدهند و به همین خاطر برای سیستم های توزیع مناسب نیستند: ساختار شعاعی تعداد زیاد شاخهها و شینها عدم تعادل بار در شبکههای توزیع نسبت مقاومت به راکتانس بالای خطوط محدوده‏های گسترده‏تر مقاومت و راکتانس 4-5-1- دلایل ماهیت متفاوت انتقال با توزیع شبکههای توزیع دارای سطح ولتاژ پایینی می‏باشند در شبکههای توزیع نسبت شبکه پایین است این نوع شبکه‏ها از قسمت‏های بسیار زیادی تشکیل شده‏ است که در طول شبکه توزیع شده‏اند شبکههای توزیع، شعاعی بوده یا به صورت حلقههای ضعیف می‏باشند و شبکههای انتقال، بصورت حلقوی هستند. 4-5-2- پخش بار پسرو-پیشرودر این پایان‏نامه از روش پسرو- پیشرو برای پخش بار استفاده شده است. روش پسرو-پیشرو یکی از متداولترین روشها برای انجام پخش بار در شبکههای شعاعی است. در این روش ابتدا مسیر هر شین انتهایی در هر فیدر تا شین تغذیه شناسایی میگردد ( شین انتهایی، شین های هستند که تنها به یک شین دیگر متصل هستند). سپس از شین انتهایی در هر مسیر شروع شده و با فرض ولتاژ ثابت برای شین‏ها (بارها)، جریان شاخههای شبکه محاسبه می شوند این مرحله الگوریتم ، به نام مرحله پسرو خوانده میشود. در ادامه با معلوم بودن ولتاژ شین تغذیه و جریانهای شاخهها، از شین تغذیه شروع کرده و افت ولتاژ هر شاخه را محاسبه و با معلوم بودن ولتاژ ابتدای شاخهها، ولتاژ انتهای شاخهها مشخص میگردد. این روند تا شینهای انتهایی فیدرها ادامه پیدا میکند این مرحله از الگوریتم مرحله پیشرو نام دارد. این دو مرحله تا رسیدن به همگرایی در ولتاژ شین‏ها ادامه خواهد داشت. 4-6- مدل DGمورد استفاده بطور کلی چهار مدل DG از نظر توان خروجی وجود دارد ]99[: مدل اول، مدل تأمین‏کننده فقط توان اکتیو است مثلاً در سلولهای خورشیدی چون انرژی تولید شده بصورت جریان مستقیم وارد باتریها می‏شود فقط توانایی تولید توان حقیقی را دارند (مدل P). مدل دوم، مدل تأمین‏کننده فقط توان راکتیو است. تولیدات پراکنده‏ای نظیر کندانسور سنکرون بدین صورت عمل می‏کند. کندانسور سنکرون ماشین سنکرونی است که بدون بار و به منظور بهبود شرایط شبکه به آن متصل شده و با کنترل تحریک آن، گاهی توان راکتیو جذب و گاهی تولید می‏کند. مدل سوم، مدل تأمین‏کننده توان اکتیو و مصرف‏کننده توان راکتیو است بعنوان مثال توربین‏های بادی در این دسته قرار دارند که از ژنراتور القایی برای تولید برق استفاده می‏کنند و در آن توان راکتیو مصرف می‏شود تا توان اکتیو تولید شود (مدل PQ). مدل چهارم، مدل تنظیم‏کننده ولتاژ است. در این حالت واحد تولید پراکنده توان راکتیو تولید و یا جذب می‏کند تا ولتاژ شین متصل به آن ثابت بماند (مدل PV). در این پایان‏نامه از مدل اول DG جهت مسئله جایابی بهینه خازن و DG در سیستمهای مورد مطالعه با توجه به تابع هدف ذکر شده (4-8) و قیود بررسی شده استفاده می‏شود. همچنین به لحاظ عملیاتی، دو حالت برای DG در نظر گرفته می‏شود ]100[: در حالت اول، به هنگام بروز خطا DG از شبکه جدا شده و تا زمان رفع خطا این وضعیت برقرار خواهد بود. در حالت دوم، در طول مدت خطا DG متصل به شبکه باقی مانده و بر حسب ظرفیت خود بصورت موضعی، بارهای موجود در ناحیه جزیره‏ای را تغذیه می‏کند. در این مطالعه از حالت نخست عملیاتی DG استفاده شده است. 4-7- الگوریتم ژنتیک در سه دههی گذشته استفاده موثر از الگوریتمهای تصادفی گسترش یافته است. یکی از پرقدرت ترین الگوریتمهای بهینه‏سازی مبتنی بر هوش مصنوعی، الگوریتم ژنتیک (GA) میباشد که اولین بار توسط John Holland ابداع شد ]101[. الگوریتم ژنتیک یک روش بهینه‏سازی الهام گرفته از طبیعت جاندار است که مبتنی بر تکرار بوده و اصول اولیه آن از علم ژنتیک اقتباس گردیده است. الگوریتم ژنتیک دارای دو ویژگی مهم است، ویژگی اول در تصادفی‏بودن انتخاب و ترکیب راه حلها و ویژگی دوم در بکارگیری مجموعه‏ای راه‏حلها در حل مسئله می‏باشد. این الگوریتم می‏تواند راهحلهای مختلف را چندین بار با هم ترکیب کند تا به بهترین آن دست یابد. الگوریتم ژنتیک (GA) با تکیه بر روند عملگرهای تولیدمثل، بازترکیب و جهش به یک بهینهی مطلق میرسد. در این الگوریتم مجموعه‏ای از متغیرهای طراحی توسط رشته‏هایی با طول ثابت یا متغیر کدگذاری شده که به آنها کروموزوم یا فرد اطلاق می‏شود در منابع ]101 [و ]102 [به توضیح بیشتر این عملگرها پرداخته شده است. 4-7-1- کدبندی مسئله مورد بررسی این مرحله شاید مشکل‏ترین مرحله حل یک مسئله به روش الگوریتم ژنتیک باشد. الگوریتم ژنتیک بجای آنکه بر روی پارامترها یا متغیرهای مسئله کار کند، با شکل کد شده آنها سروکار دارد. یکی از روشهای کد کردن، کدکردن دودویی است که در آن هدف تبدیل جواب مسئله به رشته‏ای از اعداد باینری (در مبنای 2) می‏باشد. تعداد بیت‏هایی که برای کدگذاری متغیرها استفاده می‏شود، به دقت موردنظر برای جواب‏ها، محدوده تغییر پارامترها و رابطه بین متغیرها وابسته است. رشته یا دنباله‏ای از بیت‏ها که بعنوان شکل کدشده یک جواب از مسئله موردنظر می‏باشد، کروموزوم نامیده می‏شود. کدینگ باینری یکی از بهترین تبدیل ها برای عملگر ژنتیک است که در این پایان‏نامه مورد استفاده قرار گرفته است. ساختار کروموزوم در نظر گرفته شده در این پایان‏نامه جهت حل مسئله تعیین مکان و اندازه بهینه بانک خازنی و DG بصورت شکل (4-2) می‏باشد. 439229518415001775460184153299460101600016192518719اندازه بانک خازن مکان بانک خازن اندازه مولد تولید پراکنده مکان مولد تولید پراکنده 00اندازه بانک خازن مکان بانک خازن اندازه مولد تولید پراکنده مکان مولد تولید پراکنده شکل4-2: ساختار کروموزوم مسئله جایابی همانطور که مشاهده می‏شود هر کروموزوم از چهار قسمت اصلی تشکیل شده است. قسمت اول، محل نصب تولید پراکنده بوده که شماره شین موردنظر را تعیین می‏کند. قسمت دوم، اندازه توان خروجی تولید پراکنده را بر حسب وات خروجی نشان می‏دهد. به همین ترتیب بخش سوم کروموزوم، نشان‏دهنده شماره شینی است که بانک خازنی در آن نصب می شود و قسمت چهارم اندازه بانک خازنی را برحسب کیلووار مشخص می‏کند. در این پایان‏نامه از یک تکنیک مناسب جهت کدینگ مسئله استفاده شده است که از مزایای آن میتوان به کوتاه شدن طول رشته کروموزوم اشاره کرد که به نوبه خود موجب بالارفتن سرعت اجرا و همگرایی برنامه شده است. نحوه تشکیل ساختار کروموزوم برای سیستم 10 شین در حالتی که قرار است یک بانک خازنی و یک واحد تولید پراکنده جایابی شود در ادامه توضیح داده می‏شود. 4-7-1-1- قسمت اول رشته کروموزوم این قسمت نشان دهنده شماره شینی است که مولد تولید پراکنده باید در آن نصب شود که هر شینی غیر از شین شماره 1 که شین اسلک است، می‏تواند باشد بنابراین 9 شین کاندیدای نصب هستند. در اینحالت بخش نخست شامل سه ژن است که بصورت شکل (4-3) نشان داده می‏شود. 18424661397000 شکل4-3: قسمت اول رشته کروموزوم در هنگام تحلیل باینری با توجه به ارزش بیت ها، حداکثر اندازه عددی هر قسمت به ترتیب عبارت است از: (4-12) P1=7,P2=1,P3=1شماره شین موردنظر جهت نصب تولید پراکنده طبق رابطه (4-13) بدست می‏آید. (4-13) موردنظر شین شماره=P1+P2+P3بعنوان مثال شکل (4-4) نشان می دهد که شماره شین موردنظر مساوی 5 می‏باشد. 18078452128600 شکل4-4: یک نمونه از قسمت اول رشته کروموزوم 4-7-1-2- قسمت دوم رشته کروموزوم این قسمت نشان‏دهنده اندازه توان خروجی تولید پراکنده است در این پایان‏نامه توان مولد تولید پراکنده بصورت اکتیو و اندازه آن حداکثر 5000 کیلووات فرض می‏شود. بنابراین با تجزیه عدد 106×5 بصورت باینری، قسمت دوم کروموزوم بصورت نشان داده شده در شکل (4-5) تشکیل می‏شود. 35306020990800 شکل4-5: قسمت دوم رشته کروموزوم همانطور که از شکل دیده می‏شود این قسمت از مجموع 10 ژن و 111 بیت تشکیل می‏شود. اندازه‏ی توان مولد تولید پراکنده طبق رابطه (4-14) بدست می‏آید. (4-14) پراکنده مولد توان اندازه=P1+P2+P3+…+P104-7-1-3- قسمت سوم رشته کروموزوم این بخش نشان‏دهنده شینی است که بانک خازنی در آن نصب می‏شود نحوه نمایش آن همانند بخش اول است یعنی از سه ژن بهم پیوسته تشکیل شده که در مجموع 7 بیت دوتایی را بوجود می‏آورند. نحوه محاسبه شماره شین از روی ارزش هر ژن، همانند رابطه (4-13) است. 4-7-1-4- قسمت چهارم رشته کروموزوم در حالت واقعی اندازه‏های بانک خازنی بصورت استاندارد بوده و ضریبی از یک ظرفیت پایه است. در این پایان‏نامه، ظرفیت پایه مساوی 150 کیلووار انتخاب شده است درنتیجه اندازه سایر ظرفیت‏های قابل قبول جهت نصب، ضریبی از عدد 150 می‏باشند. حداکثر ظرفیت قابل نصب در سیستم، مساوی 4050 کیلووار در نظر گرفته شده است بنابراین 27 انتخاب ممکن وجود خواهد داشت. ساختار قسمت چهارم بصورت نشان داده شده در شکل (4-6) خواهد بود. 7772408732600 شکل4-6: قسمت چهارم رشته کروموزوم با توجه با ارزش دودویی هر ژن، اندازه ظرفیت بانک خازنی بدست آمده از اجرای برنامه، مطابق رابطه (4-15) بدست می‏آید. (4-15) خازنی بانک ظرفیت=P1+P2+P3+P4+P54-7-2- مراحل اجرای الگوریتم ژنتیک الگوریتم GA برای بهینه‏سازی مسئله مورد بررسی در این پایان‏نامه به صورت زیر می‏باشد: مرحله (1): تعیین پارامترهای الگوریتم GA (تعداد جمعیت اولیه، احتمال ترکیب، احتمال جهش، شرط توقف و...) مرحله (2): انجام عملیات پخش بار شعاعی و پیدایش برازندگی اولیه برای تابع هدف مسئله (4-8) (محاسبه تلفات، نرخ خرابی خطوط ارتباطی شین‏ها، شاخص های ENS ,ECOST و...) مرحله (3): انجام عملیات ترکیب و جهش و رسیدن به جمعیت جدید مرحله (4): انجام پخش بار برای دستیابی به برازندگی جدید برای تابع هدف و بررسی قیود مسئله مرحله (5): جستجو برای رسیدن به بهترین پاسخ مرحله (6): ادامه اجرای الگوریتم از مرحله (3) تا رسیدن به همگرایی. فلوچارت این الگوریتم در شکل (4-7) نشان داده شده است. انتخاب مناسب پارامترهای مربوط به الگوریتم ژنتیک در سرعت همگرایی آن موثر است اندازه پارامترهای مورد استفاده در این پایان‏نامه در جدول (4-4) مشاهده می‏شود. شرط توقف اجرای الگوریتم رسیدن به حداکثر تکرار است. جدول4-4: پارامترهای مربوط به الگوریتم ژنتیک مورد اندازه جمعیت اولیه 30 احتمال جهش 2/0 احتمال ترکیب 8/0 حداکثر تعداد تکرار 1000 2618105421309شروع 00شروع 16275051391920انجام عملیات ترکیب و جهش و ایجاد جمعیت جدید 00انجام عملیات ترکیب و جهش و ایجاد جمعیت جدید 29159201201420001394957888337پخش بار و محاسبه تابع هدف و مشخص کردن شایستگی اعضا 00پخش بار و محاسبه تابع هدف و مشخص کردن شایستگی اعضا 2899410240969002909901711835002197431406400خواندن اطلاعات از ورودی 00خواندن اطلاعات از ورودی 4575175114300020421601382699آیا شرط توقف برقرار است؟ 00آیا شرط توقف برقرار است؟ 29298901218869002136775907084جستجو برای یافتن بهترین پاسخ 00جستجو برای یافتن بهترین پاسخ 42303701104900035452051395095خیر 00خیر 2923540719455001908175435279پخش بار و محاسبه شایستگی جدید اعضا 00پخش بار و محاسبه شایستگی جدید اعضا 292100026512600 2930221862330003215971728345آری 00آری 381952540289424288751069009چاپ نتایج 00چاپ نتایج شکل47: فلوچارت الگوریتم ژنتیک 4-8- نتیجه‏گیری تعریف مناسب تابع هدف، گامی اساسی در حل مسئله جایابی بهینه خازن و مولد تولید پراکنده است که در این فصل بطور جامع به ‏آن پرداخته شد. این تابع با کمک الگوریتم ژنتیک بهینه‏سازی می‏شود که برای این کار، نحوه کدبندی کروموزوم مسئله برای حالت جایابی بهینه یک خازن و یک DG در سیستم 10 شین بیان شد. فصل پنجم جایابی بهینه خازن و مولد تولید پراکنده 5-1- سیستم های مورد مطالعه در این پایان‏نامه مطالعات تعیین اندازه و جایابی بهینه بانک خازنی و DG بر روی دو سیستم توزیع استاندارد IEEE تست و بررسی خواهد شد. جهت انجام شبیه‏سازی دو حالت در نظر گرفته شده است. در حالت اول، جایابی بهینه یک بانک خازنی و یک واحد DG با هدف حداقل‏سازی تابع هدف پیشنهادی انجام می‏شود. در حالت دوم، تعیین مکان و ظرفیت بهینه برای دو بانک خازنی و دو واحد DG در سیستمهای مورد آزمایش، صورت می‏پذیرد در ادامه، نتایج بدست آمده بررسی و تحلیل می‏شوند. حد بالا و پایین برای ولتاژ شین‏ها مساوی 9/0 و 1/1 پریونیت فرض شده است. در یک سیستم توزیع بین دو شین علاوه بر خط ارتباطی (کابل یا خط هوایی) ممکن است تجهیزات دیگری همچون کلید جداکننده قدرت، کلید قطع‏کننده/جداکننده، فیوزها، ترانس‏ها و ... واقع شده باشد که در این پایان‏نامه، قابلیت اطمینان آنها صددرصد فرض شده است. نرخ خرابی خط (کابل زیرزمینی یا خط هوایی) با بیشترین مقاومت اهمی مساوی (f/year) 5/0 و نرخ خرابی خط با کمترین مقاومت اهمی مساوی (f/year) 1/0 انتخاب شده است ]93[. از آنجایی که نرخ خرابی یک خط با طول آن متناسب است ]71[ در نتیجه نرخ خرابی سایر خطوط ارتباطی بین شین‏های سیستم، براساس مقاومت اهمی‏شان، بصورت درصدی از نرخ خرابی حداکثر و حداقل محاسبه شده است جهت محاسبه نرخ خرابی خطوط از رابطه (3-17) استفاده می‏شود. یک کلید جداکننده در ابتدای فیدر اصلی هر سیستم قرار دارد که زمان عملکرد آن 5/. ساعت فرض شده است طراحی برای یک دوره زمانی ده ساله انجام شده است. ضریب رشد سالیانه بار سیستم مساوی 5 درصد در نظر گرفته شده است که بصورت رابطه (5-1) نشان داده می‏شود. (5-1) که در آن: n، شماره سال، Si,0، بار اولیه متصل به شین iام، Si,n، بار متصل به شین iام در سال nام است. 5-2- سیستم استاندارد 10 شین IEEE نمودار تک خطی 23 کیلو ولت یک سیستم استاندارد 10 شین IEEE در شکل (5-1) نشان داده شده است، اطلاعات این سیستم از مرجع ]103[ بدست آمده است. بار کلی سیستم مورد نظر مساوی (4186j + 12368) کیلو ولتآمپر است. 102616010604500 شکل 5-1: نمودار تک‏خطی یک سیستم 10 شین IEEE5-3- سیستم استاندارد 33 شین IEEE 153035130078400نمودار تک‏خطی 66/12 کیلو ولت با 4 شاخه فرعی توزیع یک سیستم استاندارد 33 شین IEEE در شکل (5-2) نشان داده شده است، اطلاعات این سیستم از منبع ]104[ بدست آمده است. بار کلی سیستم مورد نظر (2875j + 4643) کیلو ولتآمپر است. شکل 5-2: نمودار تک‏خطی یک سیستم 33 شین IEEE 5-4- تعیین اندازه و مکان بهینه‏ی یک بانک خازنی و یک مولد تولید پراکنده در سیستم استاندارد 10 شین IEEE از دید فنی شین شماره 1 بعنوان شین اصلی یا اسلک شناخته می‏شود. بانک خازنی و واحد DG در هر شینی غیر از این شین می‏توانند قرار گیرند. نتایج شبیه‏سازی بر روی سیستم 10 شین برای یک دوره طراحی 10 ساله در جدول (5-1) نشان داده شده است. در این بهینه‏سازی، DG و خازن در سال اول دوره طراحی نصب می‏شوند. جدول5-1: نتایج جایابی بهینه خازن و مولد تولید پراکنده در سیستم 10 شین مورد شماره شین ظرفیت بهینه مولد تولید پراکنده 10 Kw 127/316 خازن 6 Kvar 3900 همانطور که مشاهده می‏شود بهترین مکان برای نصب مولد تولید پراکنده در شین شماره 10 با ظرفیت بهینه 127/316 کیلووات و ظرفیت مناسب بانک خازنی مساوی 4050 کیلوار، نصب شده در شین شماره 6 می‏باشد. نصب خازن و DG با تغییر در پخش بار سیستم، موجب کاهش اندازه جریان عبوری از شاخه‏های مختلف شبکه خواهد شد که در نهایت، به کاهش نرخ خرابی خطوط ارتباطی سیستم (کابل یا خطوط هوایی) منجر می‏شود. میزان این بهبود در جدول (5-2) آمده است که در آن متوسط نرخ خرابی خطوط برای بازه زمانی طراحی با در نظرگرفتن رشد بار سیستم در دوره طراحی محاسبه شده است. همانطور که مشاهده می‏شود میزان کاهش در نرخ وقوع خرابی خطوط بیش از 4% می‏باشد. جدول5-2: مقایسه متوسط نرخ خرابی خطوط ارتباطی سیستم 10 شین، قبل و بعد از جایابی خازن و تولید پراکنده شماره خط فیدر ارسال کننده فیدر دریافت کننده نرخ خرابی در حالت پایه نرخ خرابی بعد از نصب بهینه خازن و تولید پراکنده درصد بهبود 1 1 2 106/0 09502/0 33/10 2 2 3 100/0 0888/0 2/11 3 3 4 153/0 1347/0 96/11 4 4 5 150/0 1305/0 13 5 5 6 247/0 2314/0 31/6 6 6 7 165/0 1572/0 73/4 7 7 8 252/0 2389/0 2/5 8 8 9 459/0 4304/0 23/6 9 9 10 500/0 4602/0 96/7 کاهش در نرخ خرابی خطوط منجر به بهبود در شاخص‏های قابلیت اطمینان همچون ENS و ECOST خواهد شد که در نهایت موجب افزایش سطح قابلیت اطمینان سیستم توزیع می‏شود. همانطور که گفته شد جایابی بهینه تولید پراکنده و بانک خازنی باعث کمترشدن اندازه جریان خطوط و کاهش تلفات خواهد شد با استفاده بهینه از خازن و DG و بکارگیری آنها در اندازه و مکان مناسب در سیستم توزیع، می‏توان تلفات را تا حد زیادی کاهش داد. تأثیرات ناشی از جایابی بهینه خازن و DG بر کاهش تلفات شبکه و بهبود قابلیت اطمینان سیستم در جدول (5-3) نشان داده شده است. جهت بررسی بهتر این تأثیرات، حالتهای قبل و بعد از نصب خازن و تولید پراکنده مقایسه شده است. همانطور که از جدول (5-3) میتوان دریافت نصب بهینه خازن و تولید پراکنده تأثیر بسزایی در کاهش تلفات کل سیستم و بهبود شاخص‏های قابلیت اطمینان آن بر جای خواهد گذاشت. تلفات اکتیو و راکتیو سیستم به میزان 09/21 و 8/21 درصد کاهش یافته است و هزینه کل سیستم برای دوره طراحی به میزان 543/10 درصد بهبود یافته است که قابل توجه است. جدول5-3: مقایسه پارامترهای سیستم قبل و بعد از جایابی بهینه خازن و تولید پراکنده در سیستم 10 شین مورد در حالت پایه بعد از نصب خازن و DG درصد بهبود هزینه کل دوره طراحی ($) 9/14.699.168 5/13.149.324 543/10 هزینه ($)ECOST 3.434.890 3.140.815 561/8 ENS(Kwh) 1.131.176 1.034.800 52/8 تلفات توان اکتیو (Kw) 4/14.274 3/11.263 09/21 تلفات توان راکتیو (Kvar) 7/18.569 8/14.521 8/21 چون خازن و DG به ترتیب بخشی از توان راکتیو و اکتیو مورد نیاز بار را تأمین می‌کنند، باعث کاهش جریان عبوری خطوط شده، در نتیجه موجب افزایش ولتاژ شین‏ها و بهبود پروفیل ولتاژ خواهند شد. این بهبود در شکل (5-3) به تصویر کشیده شده است. این شکل تأثیر نصب خازن و تولید پراکنده را بر بهبود پروفیل ولتاژ شین‏ها برای سال دهم دوره مطالعه نشان می‏دهد. 90973410604500 شکل 5-3: مقایسه پروفیل ولتاژ سیستم 10 شین در سال دهم دوره مطالعه، قبل و بعد از نصب خازن و DG در ادامه جهت بررسی میزان نزدیکی نتایج حاصل از الگوریتم ژنتیک با جواب بهینه مطلق، جایابی بهینه خازن و DG به روش یکایک شماری صورت می‏گیرد. در این روش نتایج حاصل برای تابع هدف، به ازای تمامی حالتهای موجود ممکن برای اندازه و محل نصب خازن و تولید پراکنده بدست آمده، سپس از بین آنها بهترین جواب که همان پاسخ بهینه مطلق مسئله است انتخاب می‏شود. نتایج بدست آمده از این روش در جداول (5-4) و (5-5) نشان داده شده است. جدول5-4: نتایج جایابی بهینه خازن و مولد تولید پراکنده در سیستم 10 شین به روش یکایک شماری مورد شماره شین ظرفیت بهینه مولد تولید پراکنده 10 Kw 3/290 خازن 6 Kvar 4050 جدول5-5: مقایسه پارامترهای سیستم قبل و بعد از جایابی بهینه خازن و تولید پراکنده در سیستم 10 شین در روش یکایک شماری مورد در حالت پایه بعد از نصب خازن و DG درصد بهبود هزینه کل دوره طراحی ($) 9/14.699.168 8/13.127.724 69/10 هزینه ($)ECOST 3.434.890 3.139.490 6/8 ENS(Kwh) 1.131.176 1033781 61/8 تلفات توان اکتیو (Kw) 4/14.274 43/11.352 47/20 تلفات توان راکتیو (Kvar) 7/18.569 22/14.473 06/22 همانطوری که از نتایج بدست آمده می‏توان دریافت بهبود نسبتاً محسوسی در پارامترهای مختلف تابع هدف مشاهده می‏شود که این میزان در جدول (5-6) نشان داده شده است. البته قابل ذکر است که روش یکایک شماری از روشهای تحلیلی بوده که بدلیل صرف زمان زیاد جهت انجام محاسبات برای سیستمهای توزیع با تعداد شین‏های زیاد و گسترده‏تر توصیه نمی‏شود. جدول5-6: میزان بهبود پارامترهای سیستم 10 شین در روش یکایک شماری نسبت به الگوریتم ژنتیک مورد درصد بهبود هزینه کل دوره طراحی ($) 147/0 هزینه ($)ECOST 039/0 ENS(Kwh) 09/0 تلفات توان اکتیو (Kw) 62/0 تلفات توان راکتیو (Kvar) 26/0 5-5- تعیین اندازه و مکان بهینه‏ی یک بانک خازنی و یک مولد تولید پراکنده در سیستم استاندارد 33 شین IEEE نتایج جایابی بهینه‏ی خازن و مولد تولید پراکنده با استفاده از الگوریتم ژنتیک برای سیستم 33 شین، در جدول (5-7) نشان داده شده است. بهترین مکان برای نصب و اندازه بهینه برای خازن و DG به ترتیب شین‏های 30 ، 15 و ظرفیت 2400 کیلووار، 106/80 کیلووات می‏باشد. جدول5-7: نتایج جایابی بهینه خازن و مولد تولید پراکنده در سیستم 33 شین مورد شماره شین ظرفیت بهینه مولد تولید پراکنده 15 Kw 106/80 خازن 30 Kvar 2400 کاهش اندازه جریان عبوری از خطوط که ناشی از جبران مولفه‏های اکتیو و راکتیو شاخه‏ها بر اثر نصب خازن و DG در سیستم است منجر به کاهش در نرخ وقوع خرابی خطوط ارتباطی سیستم (کابل یا خط هوایی) می‏شود که میزان تغییرات در متوسط نرخ خرابی خطوط ارتباطی سیستم برای دوره طراحی، در جدول (5-8) آمده است. جدول5-8: مقایسه متوسط نرخ خرابی خطوط ارتباطی سیستم 33 شین، قبل و بعد از جایابی خازن و DG شماره خط فیدر ارسال کننده فیدر دریافت کننده نرخ خرابی در حالت پایه نرخ خرابی بعد از نصب بهینه خازن و تولید پراکنده درصد بهبود 1 1 2 1/0 09136/0 64/8 2 2 3 2/0 18135/0 325/9 3 3 4 168/0 14865/0 51/11 4 4 5 1713/0 15077/0 984/11 5 5 6 28/0 24592/0 17/12 6 6 7 1234/0 12076/0 14/2 7 7 8 5/0 48837/0 32/2 8 8 9 3316/0 32302/0 58/2 9 9 10 3351/0 32601/0 71/2 10 10 11 1258/0 12221/0 94/2 11 11 12 17/0 16490/0 3 12 12 13 44/0 42635/0 1/3 13 13 14 211/0 20405/0 3/3 14 14 15 2232/0 21461/0 85/3 15 15 16 2616/0 25744/0 6/1 16 16 17 3956/0 38909/0 64/1 17 17 18 258/0 25350/0 74/1 18 2 19 1177/0 11660/0 93/0 19 19 20 4488/0 44459/0 94/0 20 20 21 1784/0 17672/0 941/0 21 21 22 2523/0 24993/0 94/0 22 3 23 1887/0 18688/0 96/0 23 23 24 3/0 29711/0 1/1 24 24 25 2985/0 29561/0 963/0 25 6 26 1274/0 11253/0 67/11 26 26 27 1474/0 13085/0 23/11 27 27 28 3388/0 30234/0 76/10 28 28 29 276/0 24748/0 33/10 29 29 30 2026/0 18504/0 67/8

ارسال نظر آزاد است، اما اگر قبلا در بیان ثبت نام کرده اید می توانید ابتدا وارد شوید.
شما میتوانید از این تگهای html استفاده کنید:
<b> یا <strong>، <em> یا <i>، <u>، <strike> یا <s>، <sup>، <sub>، <blockquote>، <code>، <pre>، <hr>، <br>، <p>، <a href="" title="">، <span style="">، <div align="">
تجدید کد امنیتی
Designed By Erfan Powered by Bayan