چکیده :

یکی از راههای کاهش تلفات شبکه های توزیع بکار بردن تجدید آرایش این شبکه ها در هنگام بهره برداری است. بنابراین برای بارهای مختلف باید آرایش بهینه یک شبکه توزیع را تعیین نمود به طوریکه تلفات حداقل شود. از آنجائیکه تعداد آرایشهای یک شبکه توزیع بسیار زیاد است و امکان بررسی تمامی آرایشها نیست؛ لذا الگوریتم های مختلفی برای یافتن آرایش بهینه پیشنهاد شده است.

در این پروژه چند نمونه از الگوریتم های به کار رفته برای بازآرایی شبکه توزیع در فصل 1 معرفی وبررسی شده است. الگوریتم هایی که در این فصل بررسی شده اند عبارتند از : الگوریتم های فازی ، ژنتیک ، دایسترا ، کلونی مورچه گان ، روش کلید زنی ، جابه جایی شاخه و جبری.

در ادامه در فصل 2 الگوریتم دایسترا مورد بررسی قرار گرفته و شبیه سازی توسط این الگوریتم انجام شده است که نتایج این شبیه سازی در ادامه این فصل آورده شده است. توسط این الگوریتم، آرایش بهینه بطور مرحله به مرحله بدست می آید.

کلید واژه:

شبکه توزیع ، تجدید آرایش ، کاهش تلفات ، الگوریتم دایسترا

فهرست

عنوان                                                                                                              صفحه

مقدمه : 1

فصل اول: بررسی روش های تجدید آرایش شبکه توزیع به منظور کاهش تلفات.. 2

1-1 روش اول:روش فازی : 3

1-1-1 بهینه سازی در محیط فازی : 3

1-1-2 تابع عضویت برای کاهش تلفات توان حقیقی : 4

1-1-3 تابع عضویت برای حد اکثر انحراف ولتاژ گره : 4

1-1-4 تابع عضویت برای حداکثر مقدار جریان شاخه : 5

1-1-5 تابع عضویت برای تعادل فیدرها : 5

1-1-6 فرمول بندی چند هدفه فازی : 6

1-1-7 قواعد اکتشافی برای کمینه کردن تعداد عملیات کلید بسته شونده : 6

1-1-8 الگوریتم : 7

1-2 روش دوم: روش دایسترا : 7

1-2-1 الگوریتم دایسترا: 7

1-2-2 روش جدید پیشنهادی برای تجدید آرایش شبکه توزیع : 9

1-2-3 مطالعه روش پیشنهادی برای یک شبکه توزیع تک حلقه ای : 10

1-3 روش سوم : روش کلید زنی : 12

1-3-1 روش حل : 12

1-3-2 مرحله اول : 13

1-3-3 مرحله دوم : 13

1-3-4 راه حل پخش بار در شبکه غربالی ضعیف : 14

1-3-5 محاسبه جریان نقاط انفصال با استفاده از روش جبران سازی : 14

1-3-6 محاسبه ماتریس امپدانس نقاط انفصال : 15

1-3-7 روش تکراری جبران سازی: 15

1-4 روش چهارم: روش جبری تجدید آرایش: 16

1-4-1 روش بهینه یابی : 17

1-5 روش پنجم: روش بازآرایی با استفاده از الگوریتم ژنتیک : 18

1-5-1 الگوریتم ژنتیک : 19

1-5-2 واژگان الگوریتم ژنتیک : 20

1-5-3 مفاهیم الگوریتم ژنتیک : 21

1-5-4 عملگرهای اساسی الگوریتم ژنتیک : 22

1-5-4-1 عملگر انتخاب : 22

1-5-4-2 عملگر تبادل: 23

1-5-4-3 عملگر جهش: 24

1-5-5 چگونگی کارکرد الگوریتم ژنتیک : 25

1-5-6 مدل سازی شبکه برای باز آرایی در الگوریتم ژنتیک بر اساس مسیر های تغذیه: 26

1-5- 7 الگوریتم بهینه سازی : 30

1-6 روش ششم: روش در تجدید آرایش شبکه های توزیع با استفاده از جابجایی شاخه ها : 31

1-6-1 پخش بار سه فاز به روش جمع قدرتها : 31

1-6-2 روش شماره گذاری شاخه ها و شین ها: 32

1-6-3 معیار همگرایی : 33

1-6-4 بازآرایی به روش جابجایی شاخه ها: 33

1-6-5 روش محاسبه شاخه با کمترین جریان : 33

1-6-6 روش انتخاب جفت شاخه ها وشرط همگرایی محاسبات : 34

1-6-7 رعایت قیود درمسأله تجدید آرایش : 34

1-6-8 نتایج بازآرایی بروی یک شبکه متعادل واقعی : 35

1-6-9 نتایج بازآرایی بروی یک شبکه نا متعادل : 35

1-7 روش هفتم: الگوریتم کلونی مورچگان: 36

فصل دوم : شبیه سازی تجدید آرایش به روش دایسترا : 40

2-1 روش ارائه شده توسط دکتر شیر محمدی : 41

2-1-1 روش شماره گذاری شاخه ها : 41

2-1-2روش حل : 43

2-1-3 معیار همگرایی : 43

2-2 شبیه سازی الگوریتم دایسترا : 44

2-3 شبیه سازی بر روی یک شبکه نمونه : 45

2-4 عملیات شبیه سازی : 47

فصل سوم: نتیجه گیری: 55

3-1 نتیجه گیری.. 56

منابع : 58

فهرست اشکال

شکل 1-1 نمودار فازی.. 4

شکل 1-2  گراف استفاده شده در مثال 1-1. 9

شکل 1-3 شبکه تک حلقه ای.. 12

شکل 1-4 الگوریتم ژنتیک.. 26

شکل 1-5 شبکه نمونه برای تشریح الگوریتم. 28

شکل 1-6 شبکه نمونه. 35

شکل 1-7 فلوچارت کلونی مورچگان. 37

شکل 18 رفتار مورچه گان در یافتن مسیر. 38

شکل 2-1  یک شبکه توزیع شعاعی.. 42

شکل 2-2 شماره گذاری لایه ای شبکه توزیع شعاعی.. 42

شکل 2-3 شبکه شبیه سازی شده 45

فهرست جداول

جدول 1- 1 اطلاعات شبکه. 13

جدول 1-2  نتیجه تجدید آرایش… 13

جدول 1-3  کلیه مسیرهای تغذیه شبکه شکل (1-5) 30

جدول 1-4  ماتریس B شبکه نمونه. 31

جدول 2-1  اطلاعات شبکه. 47

جدول 2-2  مراحل شبیه سازی شبکه نمونه. 49

مقدمه :

شبکه های الکتریکی در سه نوع انتقال ، فوق توزیع و توزیع مورد بهره برداری قرار می گیرند. سطح ولتاژ شبکه انتقال در حد چند صد کیلو ولت بوده و در شبکه فوق توزیع و توزیع در حد چند ده کیلو ولت می باشد. شبکه توزیع شبکه ای الکتریکی با سطح ولتاژ پایین تر نسبت به شبکه انتقال است که به منظور برق رسانی در مناطق کوچکتر مانند یک شهر طراحی می شود. در این شبکه نسبت  بسیار بالاتر از شبکه انتقال می باشد. بدلیل اینکه مقدار جریان بالاست و هم مقاومت خطوط زیاد است تلفات اهمی در این نوع شبکه ها بالا می باشد.

همچنین این نوع شبکه ها غربالی یا حلقوی طراحی شده و شعاعی مورد بهره برداری قرار می گیرند. بهره برداری شعاعی شبکه به دلیل حفاظت بهتر می باشد زیرا که در شبکه شعاعی حفاظت راحت تر صورت می گیرد.

تجدید ساختار در شبکه توزیع به دلایل مختلفی صورت می گیرد که مهم ترین آن دلایل کاهش تلفات و تغذیه مصرف کنندگان از مسیری دیگر به دلیل قطعی قسمتی از شبکه و متعادل کردن بار فیدر ها و اصلاح پروفیل ولتاژ و . . . می باشد.

در شبکه توزیع شعاعی برای کاهش تلفات باید سعی شود که جریان های زیاد مسیر با مقاومت کمتر را برای رسیدن به بار طی کنند. معمولا در طراحی شبکه این موضوع در نظر گرفته می شود و بار های زیاد نزدیک به منبع قرار می گیرند اما به دلیل اینکه بار دائما در حال تغییر است باید شبکه نیز متناسب با آن تغییر کند تا تلفات کمتر شود. به بیان دیگر بارها در طی روز ، روزهای تعطیل وفصول ، متفاوت می باشند، هر کدام از انواع بارها(مسکونی، تجاری وصنعتی)دارای پروفیل زمانی متفاوتند وهر فیدر ترکیبی از انواع بارهای متفاوت را تغذیه می کند. بنابراین بار انشعاب ها بطور دایم در حال تغییر است واین یک فرصت برای نگهداشتن تلفات در یک مقدار می نیمم با تغییر ساختار شبکه های توزیع می باشد.

امروزه با بالا رفتن قیمت انرژی توجه به کاهش تلفات نیز بیشتر شده است. یکی از روش های کاهش تلفات، تجدید آرایش شبکه توزیع می باشد که روش های فراوانی برای این منظور ارائه شده است.

روش های تجدید آرایش در دو گروه اکتشافی و مدل سازی ریاضی قرار می گیرند که روش های ریاضی آرایش بهینه مطلق شبکه را می دهند ولی دارای سرعت کمی هستند ولی روش های اکتشافی شکل بهینه نسبی شبکه را می دهند که دارای سرعت بیشتری  در رسیدن به جواب هستند]3[.

 فصل اول :

بررسی روش های تجدید آرایش شبکه توزیعبه منظور کاهش تلفات

1-1 روش اول :

روش فازی :

در این روش مسأله تجدید آرایش شبکه توزیع به صورت مسأله چند هدفی فازی با اهداف مربوط به قیدهای عملی و الکتریکی بیان می شود]2[. مسأله پیشنهادی با چهار هدف (محدودیت مساله) به صورت زیر بیان می شود :

  • کمینه کردن تلفات توان سیستم
  • کمینه کردن انحراف ولتاژ گره ها
  • کمینه کردن خطای جریان
  • تعادل بار بین فیدر های مختلف

همزمان با رعایت چهار قید بالا ،ساختار شعاعی شبکه باید در تجدید آرایش شبکه حفظ شود در حالی که تمام بار ها تغذیه شده اند. این چهار هدف  با استفاده از ابزارهای فازی مدل می شوند تا وضعیت مبهم شان ارزیابی شود.

1-1-1 بهینه سازی در محیط فازی :

در حوزه فازی،هر هدفی با تابع عضویت بیان می شود. تابع عضویت نشان دهنده درجه رضایت هدف است . در مجموع، ارضا شدن هدفی و یا تخلف از آن با بیان مقدار عضویت به ترتیب واحد و یا صفر اشاره می شود . در مقابل، ابزارهای فازی درجات مختلفی بین صفر تا یک را قبول می کنند . بنابراین تئوری ابزار فازی  یک بیان مبسوط از تئوری ابزار استاندارد است .

حال اهداف چند گانه ای موجود هستند که باید همزمان ارضا شوند ، یک توافق بین این چند هدف باید ایجاد شود تا به بهترین راه حل برسیم .

در روش پیشنهادی برای تجدید آرایش ، علامت های L iµ ، V iµ ،i Aµ و B iµ به ترتیب نشان دهنده تابع عضویت برای کاهش تلفات توان واقعی ، حد اکثر انحراف ولتاژ گره ها ، حداکثر ظرفیت جریان شاخه ها و تعادل بار بین فیدر ها . مقدار بالای تابع عضویت دلالت بر مقدار بالای رضایت از راه حل می کند . تابع عضویت شامل مقدار بالا و پایین محدودیت همراه هم با افزایش اکیداً هم سو و مداوم تابع برای اهداف مختلف به صورت زیر تعریف می شود .


مقطع : کارشناسی

بلا فاصاه بعد از خرید به ایمیلی که در مرحله بعد وارد می کنید ارسال می شود.