فایل ورد قابل ویرایش

توضیحی مختصر از مقاله  :

دانلود مقاله كنترل بهينه توان راكتيو با استفاده از مقادير موجود بانك هاي خازني

چكيده

توسعه شبكه توزيع انرژي الكتريكي تعداد مشتركين , نياز به الگوريتمي سريع جهت كنترل بهينه توان راكتيو و بهبود وضعيت پايدار و ديناميكي سيستم را لازم مي دارد . روشهاي مرسوم نظير الگوريتم ژنتيك و... كه كند مي باشند , حتي با وجود دقت بالا , نمي توانند در اين مورد كارايي مناسب داشته باشند . روش بكار رفته در اين بررسي روش HJ بوده كه از لحاظ برنامه نويسي ساده , حجم برنامه بسيار كم , و سرعت اجرا و همگرايي آن نيز بالاست . آوردن هزينه مربوط به تجهيزات كنترل توان راكتيو و ولتاژ ( در اينجا خازن ) در تابع هدف موجب استفاده بهينه (حداقل ) از آنها شده و نرم افزار بهينه سازي سعي مي كند كه با كمترين خازنها بهترين كنترل ممكن بر روي توان راكتيو و ولتاژ انجام گيرد . هر گاه بتوان تلفات خط را بهينه (حداقل) كرد, مسلماً ولتاژ باسها نيز به واحد نزديك خواهند شد و هزينه هاي مربوط به تلفات خط حداقل مي شود.

1ـ مقدمه

كنترل توان راكتيو به عنوان يك عامل حائز اهميت در طراحي و بهره برداري از سيستمهاي قدرت الكتريكي از دير باز مورد توجه بوده است . طبق آمار و اسناد منتشره وزارت نيرو تلفات انرژي در شبكه به صورت جدول زير مي باشد :با توجه به جدول فوق مجموع تلفات در شبكه توزيع و انتقال 6/13% توليد خالص مي باشد . مقدار تلفات در شبكه توزيع 52% و در شبكه انتقال 21% كل تلفات سيستم مي باشد . با توجه به سهم عمده شبكه توزيع در تلفات كل سيستم بايد در جهت كاهش تلفات در شبكه توزيع اقدامات اساسي انجام گردد. لذا لزوم بهينه سازي در اين بخش از طريق برنامه ريزي دراز مدت و كوتاه مدت بسيار ضروري به نظر مي رسد.جابجايي و تعيين ظرفيت بهينه خازنهاي موازي  به منظور كاهش تلفات توان و انرژي و بهبود پروفيل ولتاژ يكي از مسائل مرسوم در طراحي و كنترل سيستمهاي قدرت است كه تا بحال تحقيقات وسيعي بر روي آن صورت گرفته است .از بين روشهاي مختلف به كار رفته مي توان به روش برنامه ريزي خطي , برنامه ريزي غيرخطي و روشهاي تجربي اشاره كرد .

روشهاي اوليه براي جايابي خازن ها روشهاي تحليلي بوده است كه توسطGoldberg استفاده شده است [1]. Rajicic & Bose ظرفيت آزاد شده پست و افزايش ولتاژ در بار كم را نيز در مدل در نظر گرفت [2]. اين روش تحليلي سپس با بعضي از روشهاي ابتكاري يا تجربي تركيب شده اند تا معايب قبل برطرف شوند . Augugliaro فرمول بندي مسئله را با در نظر گرفتن كاهش تلفات انرژي و حداكثر تلفات توان كاملتر كرد و روشي براي تعيين تعداد و اندازه خازنها پيشنهاد نمود [3].Grainger محدوده هاي ولتاژ را نيز در مدل اعمال كرد [4]. سپس Dong  Chiang  رشد بار , آزاد سازي ظرفيت سيستم و افزايش ولتاژ در شرايط بار كم را در نظر گرفته و از يك تكنيك بهينه سازي محلي استفاده نمودند [5]. Kim & You به كمك روش الگوريتم ژنتيك به بهبود پروفيل ولتاژ در سيستمهاي توزيع نامتعادل پرداخته اند . تابع هدف بكار رفته متشكل از دو قسمت هزينه انرژي صرف شده براي تلفات و هزينه خريد و نصب خازن بوده است . در اين تحقيق از خازنهاي موجود استاندارد استفاده شده است [6]. Delfanti & et  al با استفاده از الگوريتمهاي deterministic و ژنتيك به مسئله جايابي بهينه خازن پرداخته اند . در اين كار هزينه نصب خازن بعنوان تابع هدف در نظر گرفته شده است . [7]. در [8] جهت بهبود كيفيت توان از جايابي بهينه خازن بعنوان تابع هدف هزينه تجهيزات مربوط به خازن , THD , ولتاژ باسها , ولتاژ مؤثر باسها و بار خطوط مختلف بوده است . در [9] انديسهاي ولتاژ و افت توان باسهاي سيستم توزيع با توابع فازي مدل شده و از يك سيستم خبره فازي جهت جايابي بهينه خازن استفاده شده است .در [10]  از روش جستجوي HJ براي جايابي بهينه خازن با توابع هدف مختلف استفاده شده است. تلفات خطوط , افت ولتاژ در خطوط و هزينه نصب خازن جزو توابع هدف انتخاب شده است. در اين مقاله خازن بصورت ايده آل و پيوسته مورد استفاده قرا گرفته است و لذا ممكن است نتيجه حاصل مستقماً و بدون تغييرات كاربرد نداشته باشد. در [11] نيز از الگوريتم ژنتيك برا ي جايابي بهينه خازن به منظور كاهش تلفات و نيز بهبود پروفيل ولتاژ استفاده شده است.با توجه به رشد روز افزون مصرف انرژي الكتريكي و نياز به كنترل توان راكتيو و ولتاژ جهت حصول نتايج بهينه و نيز وجود كامپيوتر هاي با پردازنده هاي خيلي سريع, حافظه زياد و سرعت بالا, و دستيابي به اطلاعات از طريق كارتهاي آنالوگ به ديجيتال و بالعكس (Flash A/D & D/A) , امكان كنترل زمان واقعي (on Line) , توان راكتيو و ولتاژ حاصل شده است.

توسعه شبكه توزيع و تعداد مشتركين , نياز به الگوريتمي سريع  جهت اين امر را لازم  دارد . بنابراين روشهاي مرسوم نظير الگوريتم ژنتيك و ... كه كند مي باشند , حتي با وجود دقت بالا , نمي توانند در اين مورد كارايي مناسب داشته باشند . روش بكار رفته در اين بررسي روش HJ بوده كه از لحاظ برنامه نويسي ساده , حجم برنامه بسيار كم, و سرعت اجرا و همگرايي آن نيز بالاست. [10]. در آن از گراديان يا مشتق تابع هدف استفاده نشده است و براحتي قابل اعمال به مسائل پيوسته و گسسته است. با توجه به وجود شبكه هاي حلقوي در سيستمهاي امروزي , جهت بهينه سازي استفاده از نتايج پخش بار در هر مرحله ضروري به نظر مي رسد . از آنجائيكه افزايش سرعت در اجراي برنامه (جهت كاربرد زمان واقعي آن ) از اهميت اساسي برخوردار است لذا از روش پخش بارFD استفاده شده است.اين مقاله در ادامه [10] كار شده و در آن از خازنهاي موجود و استاندارد كه شركتهاي توانير استفاده مي كنند بهره جسته شده است. لذا نتايج حاصله قابل كاركرد مستقيم بوده و ديگر نيازي به دستكاري مقادير خازن پيشنهادي حاصل از بهينه سازي نيست.جهت بهينه سازي خازن گذاري , نرم افزار تهيه شده با تعريف تابع هدف مناسب در هر مرحله عمل به نتايج پخش بار مراجعه مي كند. سپس به مراجعه تابع هدف مي پردازد. نكته قابل توجه اينست كه تزريق توان راكتيو خازني , به منظور حصول شرايط بهينه, فقط با استفاده از مقادير موجود بانكهاي خازني صورت مي گيرد. بدين ترتيب از وقوع خطاهايي كه ناشي از فرض كردن بانكهاي خازني به صورت متغيرهاي پيوسته ايجاد مي شوند , دوري مي شود.آوردن هزينه مربوط به تجهيزات كنترل توان راكتيو و ولتاژ(در اينجا خازن) در تابع هدف موجب استفاده بهينه(حداقل) ار آنها شده و نرم افزار بهينه سازي سعي مي كند كه با كمترين خازنها بهترين كنترل ممكن در توان راكتيو و ولتاژ انجام گيرد . هر گاه بتوان تلفات خط را بهينه (حداقل ) كرد, مسلماً ولتاژ باسها نيز به واحد نزديك خواهند شد و هزينه هاي مربوط به تلفات خط حداقل مي شود.