چکیده
کاهش تلفات و افزایش قابلیت اطمینان همواره از اهداف اصلی طراحان سیستم های قدرت الکتریکی بوده است یکی از راهکارهای پیشنهادی جهت نیل به این اهداف، استفاده از خازنهای موازی و منابع تولید پراکنده در سیستم های توزیع است. مهندسین طراح همواره بدنبال برقراری توازنی منطقی بین هزینه‏ های اقتصادی و بهبود کیفیت توان تحویلی به مشترکین می‏باشند. هدف اصلی این پایان ­نامه تعیین اندازه و مکان بهینه­ واحد تولید پراکنده و بانک خازنی با هدف بهینه‏کردن یک تابع هزینه جامع که متشکل از هزینه تلفات، هزینه قابلیت اطمینان و هزینه سرمایه‏گذاری خازن و تولید پراکنده است، می‏باشد.
جریانهای بالا منجر به بروز خرابی در کابل‏ها و خطوط هوایی خواهد شد نصب خازن و تولید پراکنده به ترتیب با کاهش مولفه‏های راکتیو و اکتیو جریان عبوری از شاخه‏های مختلف، موجب کاهش اندازه جریان عبوری از آنها شده در نهایت منجر به کاهش نرخ وقوع خرابی در آنها می‏شود. نوآوری اصلی این پایان‏ نامه جایابی همزمان تولید پراکنده و خازن بر اساس تعریف یک تابع هدف جدید، با درنظرگرفتن هزینه‏ های اقتصادی است که در آن تأثیرات نصب خازن و تولید پراکنده بر قابلیت اطمینان سیستم، از دیدگاه اثرگذاری بر نرخ خرابی کابلها و خطوط هوایی با تعریف یک ضریب جبران‏سازی جدید مورد بررسی قرار گرفته است.­ دوره طراحی 10 ساله بوده و رشد بار سیستم نیز لحاظ شده است. جهت بهینه‏سازی تابع هزینه از الگوریتم ژنتیک استفاده می‏شود. روش پیشنهادی بر روی دو سیستم توزیع شعاعی 10 شین و 33 شین IEEE اعمال می‏گردد.
واژه‏های کلیدی
قابلیت اطمینان، تلفات، تولید پراکنده، خازن، الگوریتم ژنتیک.
 

 
فهرست مطالب
صفحه
عنوان
1
فصل اول – مقدمه.
2
   1- 1- مقدمه.
4
   1- 2- نتیجه‏گیری.
5
فصل دوم – مروری بر روش های جایابی خازن، تولید پراکنده و کارهای انجام شده.
6
   2- 1- مقدمه.
6
   2- 2- خازن
7
   2- 3- تأثیرات مثبت خازن‏های متوالی و موازی در شبکه قدرت.
7
     2- 3- 1- خازن‏های متوالی
8
     2- 3- 2- خازن‏های موازی.
8
         2- 3- 2- 1- تصحیح ضریب توان
8
         2- 3- 2- 2- کاهش تلفات
9
         2- 3- 2- 3- آزادسازی ظرفیت
9
         2- 3- 2- 4- اصلاح ولتاژ.
9
         2- 3- 2- 5- بهبود قابلیت اطمینان سیستم با افزایش ظرفیت بارگیری خطوط.
10
   2- 4- توجیه اقتصادی خازن‏ها.
10
   2- 5- روش های جایابی خازن
11
     2- 5- 1- روش های تحلیلی.
12
     2- 5- 2- برنامه‏نویسی ریاضی.
13
         2- 5- 2- 1- برنامه‏ ریزی خطی
13
         2- 5- 2- 2- برنامه‏ ریزی اعداد صحیح
13
         2- 5- 2- 3- برنامه‏ ریزی دینامیکی.
14
     2- 5- 3- روش های ابتکاری.
14
     2- 5- 4- روش های مبتنی بر هوش مصنوعی
15
   2- 6- تعریف تولید پراکنده.
17
   2- 7- مزایای تولید پراکنده
18
   2- 8- روش های جایابی تولید پراکنده
19
     2- 8- 1- روش های بهینه‏سازی.
27
     2- 8- 2- روش های تحلیلی.
28
   2- 9- نتیجه‏گیری.
30
فصل سوم – مروری بر مفاهیم قابلیت اطمینان و بررسی اثرات جریانهای زیاد بر قابلیت اطمینان.
31
   3- 1- مقدمه.
33
   3- 2- روش های پایه‏ای ارزیابی
33
     3- 2- 1- ارزیابی تقریبی قابلیت اطمینان سیستم.
33
     3- 2- 2- سیستم های با شبکه متوالی.
37
   3- 3- سایر شاخصهای قطع برق
37
     3- 3- 1- مفاهیم
38
     3- 3- 2- شاخص‏های مبتنی بر بار و انرژی.
39
   3- 4- کاربرد در سیستم های شعاعی
40
   3- 5- رابطه هزینه با ارزش قابلیت اطمینان.
41
   3- 6- خرابی‏های تجهیز.
42
   3- 7- کابل
43
     3- 7- 1- کابل زیرزمینی
44
   3- 8- خطوط هوایی.
48
   3- 9- اثرات نصب خازن و تولید پراکنده بر کاهش نرخ خرابی
50
   3- 10- نتیجه‏گیری
51
فصل چهارم – معرفی تابع هدف پیشنهادی برای مسئله جایابی بهینه خازن و تولید پراکنده
52
   4- 1- مقدمه.
52
   4- 2- تابع هدف
52
     4- 2- 1- هزینه تلفات.
53
     4- 2- 2- هزینه بهبود قابلیت اطمینان.
55
     4- 2- 3- هزینه سرمایه‏گذاری
55
         4- 2- 3- 1- محاسبه هزینه خازن
56
         4- 2- 3- 2- محاسبه هزینه تولید پراکنده
57
   4- 3- بیان مسئله
58
   4- 4- قیود حاکم بر سیستم.
58
     4- 4- 1- قید ظرفیت توان اکتیو تولیدی DG
58
     4- 4- 2- محدودیت‏های ولتاژ.
59
     4- 4- 3- محدودیت‏های جریان
59
   4- 5- پخش بار
60
     4- 5- 1- دلایل ماهیت متفاوت انتقال با توزیع
60
     4- 5- 2- پخش بار پسرو-پیشرو.
61
   4- 6- مدل DG مورد استفاده
62
   4- 7- الگوریتم ژنتیک
62
     4- 7- 1- کدبندی مسئله مورد بررسی.
63
         4- 7- 1- 1- قسمت اول رشته کروموزوم
64
         4- 7- 1- 2- قسمت دوم رشته کروموزوم
65
         4- 7- 1- 3- قسمت سوم رشته کروموزوم
65
         4- 7- 1- 4- قسمت چهارم رشته کروموزوم.
65
     4- 7- 2- مراحل اجرای الگوریتم ژنتیک
67
   4- 8- نتیجه‏گیری.
68
فصل پنجم – جایابی بهینه خازن و مولد تولید پراکنده
69
   5- 1- سیستم‏های مورد مطالعه.
70
   5- 2- سیستم استاندارد 10شین IEEE
70
   5- 3- سیستم استاندارد 33 شین IEEE.
 
71
   5- 4- تعیین اندازه و مکان بهینه‏ی یک بانک خازنی و یک مولد تولید پراکنده در سیستم استاندارد 10 شین IEEE.
 
75
   5- 5- تعیین اندازه و مکان بهینه‏ی یک بانک خازنی و یک مولد تولید پراکنده در سیستم استاندارد 33 شین IEEE.
 
78
   5- 6- تعیین اندازه و مکان بهینه‏ی دو بانک خازنی و دو واحد تولید پراکنده در سیستم استاندارد 10 شین IEEE.
 
81
   5- 7- تعیین اندازه و مکان بهینه‏ی دو بانک خازنی و دو واحد تولید پراکنده در سیستم استاندارد 33 شین IEEE.
85
فصل ششم – نتیجه‏گیری و ارائه پیشنهادات.
86
   6- 1- نتیجه‏گیری.
88
   6- 2- ارائه پیشنهادات.
89
مراجع.
 
 
 
 
 
 
 
 
 

 
فهرست شکل‏ها
صفحه
عنوان
7
شکل 2- 1- بانک خازنی نصب‏شده در سیستم توزیع
17
شکل 2- 2- منابع تولید پراکنده.
34
شکل 3- 1- نمودار فضای حالت سیستم دو عضوی
35
شکل 3- 2- نمایش سیستم دو عضوی با شبکه متوالی
38
شکل 3- 3- نمایش Lp، La،Ed  و t
40
شکل 3- 4- هزینه نسبی در بهسازی قابلیت اطمینان
41
شکل 3- 5- قابلیت اطمینان و هزینه‏ های کلی سیستم
43
شکل 3- 6- ساختار یک کابل XLPE.
44
شکل 3- 7- یک درخت آبی نمونه در یک کابل XLPE.
47
شکل 3- 8- تغییر خصوصیات مکانیکی سیم سخت کشیده شده 5/99 AL قبل و بعد از تابیده‏شدن.
48
شکل 3- 9- کاهش استقامت کششی هادی‏های آلومینیومی تحت دما و زمان متفاوت بر اساس روش مورگان.
54
شکل 4- 1- تابع CCDF نمونه.
63
شکل 4- 2- ساختار کروموزوم مسئله جایابی
63
شکل 4- 3- قسمت اول رشته کروموزوم
64
شکل 4- 4- یک نمونه از قسمت اول رشته کروموزوم.
64
شکل 4- 5- قسمت دوم رشته کروموزوم.
65
شکل 4- 6- قسمت چهارم رشته کروموزوم.
67
شکل 4- 7- فلوچارت الگوریتم ژنتیک
70
شکل 5- 1- نمودار تک‏خطی یک سیستم 10 شین IEEE.
70
شکل 5- 2- نمودار تک‏خطی یک سیستم 33 شین IEEE.
73
شکل 5- 3- مقایسه پروفیل ولتاژ سیستم 10 شین در سال دهم دوره مطالعه، قبل و بعد از نصب خازن و DG.
78
شکل 5- 4- مقایسه پروفیل ولتاژ سیستم 33 شین در سال دهم دوره مطالعه، قبل و بعد از نصب خازن و DG.
81
شکل 5-5- مقایسه پروفیل ولتاژ سیستم 10 شین در سال دهم طراحی، برای سه حالت.
84
شکل 5-6- مقایسه پروفیل ولتاژ سیستم 33 شین در سال دهم طراحی، برای سه حالت.