تجدید آرایش شبکه توزیع به منظور کاهش تلفات با استفاده از الگوریتم ژنتیک

دسته بندي : کالاهای دیجیتال » رشته برق و مخابرات (آموزش_و_پژوهش)

فرمت فایل:PDF

تعداد صفحه:154

فهرست مطالب :

فصل اول : بررسی روشهای مختلف بازآرایی
چکیده
-1 مقدمه 1 -1
1 [ -2-1 روش سیوانلار و همکاران [ 1
-1-2-1 فرمول کاهش تلفات 5
-2-2-1 تخمین کاهش تلفات بر مبنای مدل بار با توزیع یکنواخت 10
13 [ -3-1 روش شیرمحمدی و هانگ [ 2
-1-3-1 الگوی پخش بار بهینه 20
برای شبکه های توزیع شعاعی و حلقوی ضعیف 23 AC -2-3-1 یک روش پخش بار
26 [ -4-1 روش گلاموکانین [ 10
33 [ -5-1 روش مک درموت [ 21
37 [ -6-1 روش هاک [ 11
با استفاده از بازآرایی شبکه 38 PLa -1-6-1 کاهش تلفات
-1-6-1 کاهش تلفات راکتیو 40
41 [ -7-1 روش اول وی – مین لین و همکاران [ 26
53 [ -8-1 روش دوم وی – مین لین و همکاران [ 13
54 N.O -1-8-1 روش جستجوی کلید
55 N.C -2-8-1 روش جستجوی کلید
-3-8-1 شبکه چند فیدری و تک فیدری 56
56 N.C و N.O -4-8-1 بیان فازی روشهای جستجوی کلیدهای
57 V -1-4-8-1 مجموعه فازی
57 L -2-4-8-1 مجموعه فازی
-3-4-8-1 انتخاب جفت فیدر کاندید 58
58 S -4-4-8-1 مجموعه فازی
59 D -5-4-8-1 تصمیم گیری فازی
-9-1 روش هونگ – چان چین و همکاران 60
64 [ -10-1 باز آرایی با استفاده از روش فازی [ 19
68 [ -11-1 بازآرایی با استفاده از روش ترکیبی فازی ژنتیک [ 20
-1-11-1 فرموله کردن مساله بازآرایی 69
-1-1-11-1 تابع هدف بازآرایی شبکه 69
-2-1-11-1 محدودیتهای شبکه شعاعی 70
برای بازآرایی 71 (FCEP) -2-11-1 استفاده از برنامه ریزی تکاملی کنترل شده با فازی
-1-2-11-1 تعریف وضعیت کلید 71
-2-2-11-1 تولید جمعیت آغازین 71
-3-2-11-1 فرموله کردن شبکه جدید 72
72 [ -4-2-11-1 تعریف ساختمان داده برای سیستم توزیع [ 20
5-2-11-1 - جستجوی فیدرها 72
-6-2-11-1 رقابت بر اساس تابع هدف یا انطباق 73
-7-2-11-1 پیاده سازی کنترل کننده ی فازی جهش 74
77 [ -12-1 مقاله مرجع [ 23
86 [ -13-1 مقاله مرجع [ 6
89 [ -14-1 بازآرایی شبکه در سسیتم قدرت باتولید پراکنده برای کاهش تلفات [ 8
90 [ -15-1 مقاله مرجع [ 9
91 [ -16-1 یک الگوریتم سریع برای تولید جنگل برای بازآرایی سیستم توزیع [ 5
92 [ -17-1 یک روش بازآرایی سیستم توزیع در جهت کاهش تلفات در یک سیستم چند لایه [ 16
92 [ -18-1 یک الگوریتم مؤثر برای بازآرایی شبکه در سیستم های توزیع بزرگ [ 17
93 [ -19-1 بهبود بخشیدن الگوریتم ژنتیک بر پایه فازی در بازآرابی شبکه توزیع [ 18
94 (SSOM) -20-1 روش کلید گشایی ترتیبی
-1-20-1 تشریح روش کلیدگشایی ترتیبی 96
-2-20-1 الگوی پخش جریان بهینه 99
-3-20-1 مقایسه دو روش 99
فصل دوم : به کارگیری بهینه الگوریتم ژنتیک در بازآرایی شبکه توزیع
1-2 مقدمه 101
-2-2 طرح و تعریف مسئله 101
-3-2 قیود و تابع هدف 102
-4-2 شرط لازم جهت شعاعی بودن یک شبکه توزیع 103
-5-2 بررسی شعاعی بودن شبکه و ایزوله نشدن بار 105
-6-2 قید ولتاژ 106
-7-2 قید جریان 107
8 مدل ریاضی تابع هدف 107 -2
-9-2 روش بهینه سازی 108
-10-2 کد گذاری یک شبکه (ساختن یک کروموزوم): 110
-11-2 تقاطع و تکثیر 111
-12-2 مسأله جهش و رفع مشکل آن 112
1-12-2 تابع برازندگی و تعیین مقدار آن 113
-13-2 همگرایی الگوریتم ژنتیک 116
-14 معیار توقف الگوریتم ژنتیک 117 -2
-15-2 الگوریتم پیشنهادی بازآرایی شبکه توزیع با استفاده از الگوریتم ژنتیک 118
فصل سوم : شبکه های نمونه و نتایج عددی آنها
1-3 - مقدمه 120
2-3 - شبکه سیوانلار و نتایج آن 120
-1-2-3 بحث پیرامون نتایج 122
-3-3 شبکه آزمون 69 باسه و نتایج آن 124
1-3-3 بحث پیرامون نتایج 130
فصل چهارم : نتیجه گیری و پیشنهادات
-1-4 مقدمه 131
-2-4 نتایج 132
-3-4 پیشنهادات 132
خذ 133 Ĥ - منابع و م
- چکیده انگلیسی 134

چکیده:

امروزه با پیشرفت و توسعه سیستمهای کامپیوتری و مخابراتی، استفاده از این پیشرفتها در سیستم
قدرت در حال گسترش می باشد. یکی از این موارد استفاده از سیستم اتوماسیون در شبکه های توزیع
می باشد که منجر به بهر هبرداری مناسب و بهینه شبکه می گردد. یکی از اجزاء سیستم اتوماسیون توزیع
عملیات بازآرایی 1 می باشد که می تواند به منظورهای مختلفی از جمله کاهش تلفات و تعادل بار شبکه
صورت گیرد. در این پایان نامه به بررسی مساله بازآرایی به منظور کاهش تلفات در شبکه های توزیع و
ارتباط آن با سیستم اتوماسیون توزیع در مراحل طراحی و بهر هبرداری پرداخته م یشود و پس از بررسی
روشها و تکنیکهای بازآرایی که در مقالات و کنفرانسهای داخلی و خارجی مطرح شد هاند یک
الگوریتم بازآرایی بر پایه الگوریتم ژنتیک ارائه شده است .
یک موضوع مهم که در شبکه های توزیع قدرت مورد توجه بسیار می باشد، این است که هزینه
بهره برداری سیستم کاهش یابد. از جمله هزین ههای بهره برداری از شبک ههای توزیع، هزینه انرژی توزیع نشده
در مواقع قطعی شبکه و همچنین هزینه غرامت دادن به مصر فکنندگان برای زمان قطعی شبکه (که البته این
مورد فعلاً در ایران وجود ندارد) و از همه مهمتر هزینه انرژی تلف شده در شبکه است. برای کم کردن
هزینه های فوق الذکر، روشهای متعددی وجود دارد.
استفاده از سیستم اتوماسیون در شبک ههای توزیع برای کاهش هزینه در هر سه مورد فو قالذکر کاربرد
دارد و برای کاهش انرژی تلف شده روش بازآرایی شبکه از جمله بهترین روشهایی است که در سیستم
اتوماسیون استفاده م یشود. از طرفی برای انجام عملیات بازآرایی در شبکه به طوری که مناسب و قابل
استفاده باشد باید مقدمات دیگری نیز فراهم کرد. برای اجرای الگوریتم بازآرایی شبکه نیاز به سیستمهای
١- Reconfiguration
کامپیوتری پیشرفته م یباشد، لذا برای انجام عملیات بازآرایی، بهترین محیط برای اجرای الگوریتمهای آن در
1 می باشد . DMS شبکه های توزیع، محیط
ابزارهای کنترل، بررسی و آنالیز شبکه را در اختیار اپراتورهای مرکز دیسپاچینگ قرار DMS
درنظر گرفته شود در سیستم DMS می دهد. حال اگر الگوریتم بازآرایی شبکه به عنوان یکی از ابزارهای
را برای DMS می توان به انجام عملیات بازآرایی پرداخت. یکی دیگر از عوامل مهمی که محیط DMS
عملیات بازآرایی مناسب ساخته، این است که برای انجام بازآرایی نیاز به مشخصات زیادی از شبکه مانند
این مشخصات را در اختیار دارد. DMS توپولوژی فعلی شبکه، وضعیت بارهای فعلی شبکه و … می باشد و
در فصل ا ول روشهای مختلف بازآرایی مورد بررسی قرار گرفته ودر فصل دوم یک الگوریتم
بازآرایی بر پایه ا لگوریتم ژنتیک ارایه شده و نتایج شبیه سازی و تست این الگوریتم جدید بر روی چند
شبکه نمونه در فصل سوم ارائه می گردد. در فصل چهارم نتایج وپیشنهادات آورده شده است .
١- Distribution Management System
حدود دو دهه است که مطالعه بر روی استفاده از عملیات بازآرایی برای کاهش تلفات
آغاز شده است و در نتیجه ی این مطالعات روش های متعددی برای انجام عملیات بارآرایی در
مجلات و کنفرانس های مهندسی برق ارائه گردیده است. در بیشتر این مقالات بار نقاط مختلف
در شبکه به صورت ثابت فرض شده و هدف پیدا نمودن آرایشی از شبکه بوده که در آن آرایش
کمترین تلفات در شبکه اتفاق بیافتد .در این فصل به بررسی این مقالات و روش های مطرح شده
در آنها پرداخته می شود.
[ -2-1 روش سیوانلار 1 و همکاران [ 1
روش سیوانلار به نامهای روش جستجوی اکتشافی 2 و روش تعویض شاخه 3 در مقالات
شناخته می شود. الگوریتم این روش کار خود را از یک آرایش شعاعی شبکه شروع می نماید.
را انتخاب نموده و می بندد، با بستن این کلید یک حلقه در N.O بدین ترتیب که یکی از کلیدهای
حلقه ایجاد N.C شبکه ایجاد می شود در این موقع با استفاده از قوانین و روابط یکی از کلیدهای
شده را انتخاب نموده و باز می نماید بدین ترتیب شبکه مجدداً ساختار شعاعی خود را باز می یابد.
به این عمل اصطلاحاً عمل تعویض شاخه یا گزینه کلیدزنی گویند.
با استفاده از روش های تجربی و اکتشافی N.O در حلقه ایجاد شده در اثر بستن یک کلید
حلقه محاسبه N.C و یکسری فرمولهای تقریبی میزان تلفات در اثر باز نمودن هر یک از کلیدهای
می شود و کلیدی که بیشترین کاهش تلفات را در بر داشته باشد به عنوان کلید مناسب انتخاب می
شبکه انجام می گیرد و بدین ترتیب ضمن حفظ N.O شود و این عمل برای تمامی کلیدهای
1 - S. Civanlar
2 - Heuristic Search Method
3 - Branch Exchange Method
آرایش شعاعی شبکه و تغذیه بارها، تلفات توان در شبکه کاهش داده می شود.
با این روش یک آرایش بهینه یا نزدیک بهینه شبکه از نظر میزان تلفات را می توان پیدا
نمود [ 3]. این روش دو زیربرنامه مختلف را برای محاسبه میزان کاهش تلفات به کار می گیرد.
در حالت کلی نحوه عمل بدین صورت است که ابتدا کلیه حالتهای ممکن، برای انجام
عمل تعویض شاخه در شبکه مشخص شده، سپس با پیدا نمودن شاخه ای که بیشترین میزان تلفات
را دارد و انجام عمل تعویض بر روی آن، وارد زیربرنامه دوم می شوند و در آن ولتاژها و
جریانهای شبکه جدید مورد بررسی قرار گرفته و هر گونه تجاوز از محدوده های مورد قبول
مشخص می گردد. البته فرض می شود در شبکه اولیه جریان و ولتاژ در محدوده مجاز قرار دارند و
در غیر این صورت، ابتدا بایستی با استفاده از برنامه های دیگر از قبیل تعادل بار 4 یا کنترل وار 5
برای برطرف کردن مشکل اقدام نمود.
در صورتی که یک عمل تعویض شاخه منجر به نقض محدودیت های ولتاژ و جریان شود،
آن گزینه کلیدزنی حذف و گزینه بعدی که بیشترین کاهش تلفات را به همراه دارد انتخاب می
شود و عملیات فوق ادامه می یابد تا دیگر گزینه ای که باعث کاهش تلفات می گردد وجود
نداشته باشد.
در یک شبکه توزیع با ابعاد واقعی تعداد گزینه های کلیدزنی نسبتاً زیاد می باشد از طرف
دیگر هر عمل تعویض شاخه منجر به کاهش تلفات نمی گردد لذا اگر بتوانیم قبل از انجام هر عمل
تعویض شاخه، میزان تغییر تلفات شبکه حاصل را برآورد نماییم، خواهیم توانست تعدادی از گزینه
های کلیدزنی را که منجر به افزایش تلفات شده و یا کاهش تلفات ناچیزی به همراه دارند حذف
4 - Load Balancing
5 - Var control
نموده و سرعت محاسبات را به طور قابل ملاحظه ای افزایش دهیم. این عمل توسط دو قاعده
تجربی 6 که در مرجع [ 1] معرفی شده انجام می گیرد. این دو قاعده عبارتند از:
N.O -1 در یک شبکه توزیع برای کاهش تلفات بایستی بار فیدر متصل به سمتی از کلید
که دارای ولتاژ کمتر می باشد به طرف دیگر آن منتقل گردد.
شبکه N.O -2 تنها در صورتی که اختلاف ولتاژ قابل ملاحظه ای در دو سر کلیدهای
وجود داشته باشد عمل تعویض شاخه منتهی به کاهش محسوس تلفات شبکه خواهد شد.
با استفاده از دو قاعده فوق، نحوه عمل بازآرایی شبکه بدین گونه است که ابتدا هر یک از
به عنوان یک گزینه کلیدزنی مدنظر قرار می گیرند. سپس با استفاده از قاعده دوم N.O کلیدهای
ناچیز باشد، از این گزینه کلیدزنی و نیز سایر کلیدهای N.O چنانچه اختلاف ولتاژ دو سر کلید
که در حلقه متناظر قرار می گیرند، صرفنظر می کنیم .برعکس چنانچه اختلاف ولتاژ قابل N.C
وجو داشته باشد، کلید را می بندیم تا یک حلقه در شبکه ایجاد N.O ملاحظه ای در دو سر کلید
این حلقه را مورد بررسی قرار داده تا کلدی که بیشترین N.C شود، سپس تمامی کلیدهای
کاهش تلفات را به همراه دارد پیدا نماییم، واضح است با استفاده از قاعده اول فقط لازم می باشد
را مورد بررسی قرار دهیم .زیرا تنها باز کردن این N.O طرف ولتاژ بالای کلید N.C کلیدهای
کلیدها منجر به کاهش تلفات شبکه خواهد شد