جایابی بهینه خازن با هدف بهبود پروفیل ولتاژ و کمینه سازی تلفات توان شبکه توزیع واقعی با مدل سازی بار
نوشته شده توسط : admin

انشگاه آزاد اسلامی

واحد اهر

دانشکده فنی و مهندسی-گروه برق قدرت

پایان ­نامه برای دریافت درجه کارشناسی­ارشد (M.Sc.)

 گرایش: الکترونیک قدرت

عنوان:

جایابی بهینه خازن با هدف بهبود پروفیل ولتاژ و کمینه­سازی تلفات توان شبکه توزیع واقعی با مدل­سازی بارهای مختلف

استاد راهنما:

دکتر آیدین سخاوتی

استاد مشاور:

دکتر محمداسمعیل اکبری

برای رعایت حریم خصوصی نام نگارنده پایان نامه درج نمی شود

(در فایل دانلودی نام نویسنده موجود است)

تکه هایی از متن پایان نامه به عنوان نمونه :

(ممکن است هنگام انتقال از فایل اصلی به داخل سایت بعضی متون به هم بریزد یا بعضی نمادها و اشکال درج نشود ولی در فایل دانلودی همه چیز مرتب و کامل است)

فهرست مطالب:

فصل اول: کلیات تحقیق

1-1 دیباچه……………………………………………………………………………………………………. .2

1-2 مطالعه­ی تاثیرگذاری خازن روی شبکه…………………………………………………………. .4

1-2-1 کاربرد بانک خازنی………………………………………………………………………………..9

1-2-2 مکان بانک خازنی بهینه………………………………………………………………………. 10

1-2-3 مزایای خازن شنت………………………………………………………………………………. 12

1-2-4 گزینه­های عملی برای کاهش تلفات………………………………………………………….. 13

1-3 معیار طراحی………………………………………………………………………………………. 14

1-4 جبران­سازی توان راکتیو…………………………………………………………………………… 15

1-5 اصلاح ضریب قدرت…………………………………………………………………………….. 17

1-6 محدوده و هدف پایان­نامه………………………………………………………………………. 19

1-7 بیان مسأله اساسی تحقیق……………………………………………………………………. 20

1-8 طرح کلی پایان­نامه……………………………………………………………………………. 22

فصل دوم: مبانی نظری و پیشینه تحقیق

2-1 دیباچه…………………………………………………………………………………………….. 24

2-2 روش­های تحلیلی………………………………………………………………………………… 24

2-3 روش­های برنامه­ریزی ریاضی…………………………………………………………………. 25

2-4 روش­های ابتکاری……………………………………………………………………………….. 27

2-5 روش­های مبتنی بر هوش مصنوعی………………………………………………………… 29

2-5-1 الگوریتم ژنتیک………………………………………………………………………………. 29

2-5-2 سیستم­های خبره…………………………………………………………………………….. 31

2-5-3 آب­کاری شبیه­سازی شده……………………………………………………………………. 32

2-5-4 شبکه­های عصبی مصنوعی…………………………………………………………………. 34

2-5-5 تئوری مجموعه فازی………………………………………………………………………. 35

فصل سوم: بهینه ­سازی اجتماع ذرات

3-1 دیباچه…………………………………………………………………………………………….. 39

3-2 کاربرد بهینه­سازی اجتماع ذرات در سیستم­های قدرت…………………………………… 40

3-2-1 جایابی و تعیین ظرفیت بهینه­ خازن……………………………………………………. 41

3-2-2 پخش بار اقتصادی……………………………………………………………………… 42

3-2-3 پخش بار بهینه……………………………………………………………………………… 42

3-2-4 کنترل ولتاژ و توان راکتیو بهینه………………………………………………………… 43

3-2-5 طراحی پایدارسازی سیستم قدرت…………………………………………………… 44

3-3 مفهوم PSO……………………………………………………………………………………..

3-4 عناصر اصلی الگوریتم PSO…………………………………………………………………

3-5 اجرای الگوریتم PSO………………………………………………………………………….

3-6 مزایای الگوریتم PSO به سایر الگوریتم­های تکاملی………………………………… 52

فصل چهارم: بهینه­ سازی تابع هدف

4-1 دیباچه…………………………………………………………………………………………….. 55

4-2 بیان مساله……………………………………………………………………………………… 57

4-3  قیود………………………………………………………………………………………………. 59

4-4 مدل بار پیشنهادی…………………………………………………………………………….. 61

4-4-1 مدل­سازی بار از لحاظ نوع مصرف…………………………………………………….. 61

4-4-2 مدل­سازی بار از لحاظ توان، امپدانس و جریان ثابت………………………………. 63

4-5 حل مساله جایابی خازن با استفاده از الگوریتم PSO…………………………………….

فصل پنجم: نتایج شبیه ­سازی

5-1 دیباچه……………………………………………………………………………………………. 67

5-2 جایابی دو خازن………………………………………………………………………………… 68

5-3 جایابی چهار خازن…………………………………………………………………………….. 71

5-4 جایابی شش خازن……………………………………………………………………………… 74

5-5 جایابی هشت خازن……………………………………………………………………………. 77

5-6  جمع بندی…………………………………………………………………………………………80

فصل ششم: بحث و نتیجه ­گیری

6-1 دیباچه………………………………………………………………………………………….. 82

6-2 نتیجه ­گیری…………………………………………………………………………………….. 82

6-3 پیشنهادها…………………………………………………………………………………….. 84

پیوست­ها

الف: اطلاعات شبکه­ نمونه……………………………………………………………………… 86

مراجع………………………………………………………………………………………………… 89

چکیده:

شبکه­ های توزیع دارای بارهای متنوعی­اند که این بارها مقادیر متفاوتی از توان راکتیو را مصرف می­کنند. با در نظر گرفتن تاثیر نوع بار روی محل و اندازه­ی بانک­های خازنی در سیستم­های توزیع، در این پایان­نامه، یک روش بدیع جهت مدل­سازی بارهای مختلف شبکه به منظور بهبود پروفیل ولتاژ و کاهش تلفات توان در حضور خازن شنت انجام می­گیرد. برای این منظور، دو مدل ارائه می­شود: الف) تجاری- خانگی- کشاورزی-عمومی- صنعتی و ب) امپدانس ثابت – جریان ثابت – توان ثابت. در واقع برتری اصلی این پایان­نامه نزدیک کردن مطالعه به دنیای واقعیست، چرا که تقریبا تمامی مطالعات انجام شده در زمینه جایابی بهینه­ی خازن اساسا از تاثیر نوع بار بر محل و ظرفیت بهینه خازن نصب شده اغماض کرده­اند، حال آنکه این پایان­نامه اثبات خواهد کرد که در نظرگیری مدل بار متفاوت روی محل/ ظرفیت خازن تاثیرگذار خواهد بود. قابلیت دیگر این پایان­نامه، فرمول­بندی تابع هدف به صورت یک مساله­­ی چند هدفه است. برای این منظور، انحراف ولتاژ به تابع تک­هدفه افزوده شده است. مساله فوق با استفاده از الگوریتم بهینه­سازی اجتماع ذرات[1] (PSO) حل خواهد شد. جهت اثبات تاثیر مدل­سازی پیشنهادی بار روی پاسخ­های مساله جایابی بهینه­ی خازن، سناریوهای زیر بکار می­رود: مدل­سازی بار و بدون آن با حضور خازن و بدون حضور آن.

فصل اول: کلیات تحقیق

1-1- دیباچه

تحلیل شبکه ­های توزیع یکی از دغدغه­ های اصلی بهره­برداران شبکه است. یک مهندس سیستم بایستی اطلاعاتی درباره­ی تعداد، اندازه، محل و نوع المان­های شبکه، به منظور تحلیل شبکه­ توزیع، بداند. از آنجائی­که اکثریت سیستم­های توزیع عملا شعاعی­اند، جهت مدل­سازی و تحلیل شبکه بایستی به چالش­های مختلفی غلبه کرد، که عبارتند از [1]:

– سیستم

شبکه­ی توزیعی دارای تنوع وسیعی از اجزاست که دارای پیچیدگی و ابعاد بزرگی­اند. به عنوان مثال، اغلب بارهای متصل شده، تنها از یکی از سه فاز تغذیه می­کنند.

– توزیع بار

توزیع بار در فیدرها و شاخه ­ها نوعا یکسان نبوده و از این رو سیستم توزیع نامتعادل است. سیستم­های نامتعادل، نامناسب­اند.

– داده

کل سیستم توزیع با حداقل نظارت و کنترل عمل می­کند. بنابراین، داده ­های واقعی موجود سیستم برای مدل­سازی و تحلیل آنها بسیار محدود است.                                                                      

طراحان نیازمند اطلاعات دقیق برای مدل­سازی و طراحی جایگزین برای سیستم­های پیچیده، به منظور غلبه بر مشکلات مختلف همراه با طراحی، بهره ­برداری و کنترل سیستم­های توزیع، هستند.   

پاسخ  برخی از انواع مشکلات مانند انتخاب هادی، تنظیم ولتاژ، جایابی خازن نیازمند مدل­­ها  و تکنیک­های دقیق است.

مطالعات تحلیلی و طراحی برای شرکت­ها به منظور اطمینان از تامین کیفیت توان انجام شده است.   

برخی از دلایل پیچیدگی جنبه­ های طراحی سیستم توزیع در ادامه ارائه شده است.

– جنبه های تجاری سیستم های توزیع

بدلیل اتصال داخلی تجهیزات مختلف شبکه­ توزیع، یک جزء روی عملکرد فنی و اقتصادی سایر اجزاء در سیستم تاثیر می­گذارد، که این موجب می­شود ارزیابی راه­ حل فنی- اقتصادی یک فرآیند پیچیده ­ای باشد.

– اندازه

تعداد زیادی اجزاء یک سیستم توزیع را تشکیل می­دهند. این بدان معناست که شناسائی و تحلیل جایگزین­ها بسیار مشکل است. ارزیابی تمامی جایگزین­های محتمل بسیار مشکل و گاهی نیز ناممکن است.

– عدم قطعیت

در برنامه­ریزی بلند مدت، پیش­بینی ارتقاء در آینده امری ضروری است. هر عدم ­قطعیتی روی طراحی شبکه­ی توزیع تاثیر می­گذارد. گاهی اوقات، بهترین پیش­بینی­های طراحی، بار و اقتصادی، عدم قطعیت در مورد بارگذاری آینده سیستم برای طراحی نامناسب شبکه توزیع را در بر نمی­گیرد. بنابراین، طراحی سیستم توزیع به منظور ارضاء تقاضای آینده با اجتناب از عدم قطعیت در پیش­بینی بار و سایر موارد شبکه ­های توزیع ضروریست.

– سایر جنبه های ایمنی

در فرآیند طراحی، طراحان سیستم قدرت بایستی جنبه­های دیگر از ایمنی شامل مراجع قانونی، گروه ­های اجتماعی، مداخله رهبران کسب و کار و سایر خدمات را در محاسبات در نظر بگیرند.

2-1- مطالعه­ تاثیرگذاری خازن روی شبکه

تجربه­ طراحان شبکه­ توزیع در قالب یک سیستم خبره به شکل تعدادی از قوانین با عنوان پایه­ی قانون[1] بیان می­شود. بسیاری از مفاهیم در طراحی شبکه­ های توزیع در توافق با تقاضاست. کل توان و تولید مورد تقاضا به سادگی «مجموع مصرف­کنندگان» نیست. تقاضای یک مصرف ­کننده (که به آن در اصطلاح «بار» اطلاق می­شود) عینا توسط تولیدکننده (که به آن «توان مفید» اطلاق می­گردد) ارضاء نمی­شود. توان مفید، توان اکتیو مورد نیاز برای تولید کارهای مفید است، این همان توان مصرفی در بخش مقاومتی مدار است. ادوات قدرت به صورت ایده ­آل مقاومتی نبوده و دارای راکتانس­اند، که این امر منجربه مصرف توان راکتیو در مدار می­شود [2].

شرکت­های الکتریکی دریافته­اند که تولید توان راکتیو در نیروگاه و تامین تمامی مصرف­کنندگان در فواصل دور از پست از نظر اقتصادی ممکن نیست. نصب بانک­های خازنی در غیاب بارها یا مراکز بار راکتیو سیستم قدرت بسیار اقتصادی است. ارسال توان راکتیو سیستم به دو صورت می­تواند صورت گیرد. یک روش، حذف دلیل یا نیاز به آن است، که با مدیریت بخشی از امپدانس بار صورت می­گیرد. این کار را می­توان با جبران­سازی راکتانس القائی توسط پست با استفاده از خازن­های سری همانند شکل­های (1-1) و (1-2) انجام داد. این روش، جبران­ سازی سری نامیده می­شود.

روش دیگر برای غلبه بر نیاز به توان القائی راکتیو، تزریق مقدار معادل توان خازنی راکتیو مورد نیاز در قالب بارها با استفاده از نصب خازن­های شنت است. خازن­های سری، جریان­های پس­فاز مورد نیاز برای بارهای القائی را می­کشد. این مفهوم در شکل (1-3) نشان داده شده است. از این شکل می­توان دریافت که خازن­های شنت منجر به تغییر در زاویه بین ولتاژ سمت فرستنده (VR) و جریان می­شود که آن را به اصلاح ضریب توان می­نامند.

ترجیحا از خازن­های سری در شبکه ­های توزیع، بدلیل نیاز به مطالعات مهندسی زیاد و حفاظت آن، استفاده نمی­شود. بعلاوه، احتمال داشتن فرورزونانس در ترانسفورماتورهای توزیع و افزایش ولتاژ ناشی از جریان پس­فاز بالا حاصل از راه­اندازی موتورهای القائی بزرگ وجود دارد. خازن­های سری، از نظر حفاظت در مقابل موج جریان خطای ولتاژهای زیاد، به خوبی حفاظت نمی­شوند. به عبارت دیگر، خازن­های شنت یا جبران­سازی راکتیو، جریان راکتیو مورد نیاز بارهای القائی را فراهم می­آورند.

در نتیجه، جریان خالص سیستم کاهش یافته و ضریب توان نیز افزایش می­یابد. تلفات کل توان­های اکتیو و راکتیو کاهش یافته و به دنبال آن توان ظاهری نیز کم می­شود. اصلاح ضریب توان برآیند منتج به افزایش صرفه­جوئی سیستم و کمینه­سازی تلفات می­شود. 

مزایای نصب بانک خازنی اقتصادی امری اثبات شده است [4]، که سبب آزادسازی ظرفیت­های تولید، انتقال و توزیع سیستم می­گردد. این امر روی افزایش ظرفیت سیستم تاثیر گذاشته و از این رو، امکان کاهش هزینه­های آیند را فراهم می­آورد. علاوه بر کاهش تلفات انرژی، تلفات تجهیزات و خط نیز کمینه می­شود.

ضریب توان اقتصادی، زمانیکه هزینه­ی نصب بانک خازنی برابر با مزایای اقتصادی نصب آن است، حاصل می­شود. ضریب توان اقتصادی را با اجراهای مکرر برنامه­ پخش بار به صورت زیر می­توان بدست آورد [4]:

– تنظیم ضریب توان سیستم در حد 90%، با اعمال خازن­های شنت در هر شین.

– محاسبه­ سود و هزینه­ی ضریب توان جریان.

– به ازای 1% افزایش ضریب توان سیستم، افزودن بانک­های خازنی به شینه­ ها و محاسبه­ ضریب توان اقتصادی.

– توقف فرآیند در زمانی که سودها و هزینه ­ها با هم برابرند.

برای دانلود پایان نامه اینجا را کلیک کنید.





لینک بالا اشتباه است

برای دانلود متن کامل اینجا کلیک کنید

       
:: بازدید از این مطلب : 356
|
امتیاز مطلب : 0
|
تعداد امتیازدهندگان : 0
|
مجموع امتیاز : 0
تاریخ انتشار : دو شنبه 4 مرداد 1395 | نظرات ()
مطالب مرتبط با این پست
لیست
می توانید دیدگاه خود را بنویسید


نام
آدرس ایمیل
وب سایت/بلاگ
:) :( ;) :D
;)) :X :? :P
:* =(( :O };-
:B /:) =DD :S
-) :-(( :-| :-))
نظر خصوصی

 کد را وارد نمایید:

آپلود عکس دلخواه: