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 (V_R) 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.