%34تخفیف

دانلود پروژه:توسعه و مدیریت بهینۀ شبکه‌های توزیع الكتريكي در حضور منابع تولید پراکنده

تعداد 190 صفحه فایل word قابل ویرایش

Site: www.filenaab.ir
فایل ناب

دانشکدة مهندسي                           

گروه آموزشی برق                

 

برای دریافت درجه کارشناسی ارشد در رشته برق گرایش قدرت                        

 

 

عنوان:

توسعه و مدیریت بهینۀ شبکه‌های توزیع الكتريكي در حضور منابع تولید پراکنده

 چكيده:در این پایان‌نامه یک هماهنگی مناسب بین بازآرایی فیدر و کنترل ولتاژ و توان واکنشی (کنترل ولت-وار) در شبکه‌های توزیع الکتریکی پیشنهاد شده است. این هماهنگی کلیدهای سکشنالایزر شبکه را به عنوان یکی از تجهیزات مشارکت‌کننده در کنترل ولت-وار معرفی می‌کند. هماهنگی پیشنهادی به صورت یک مسئله بهینه‌سازی مطرح شده و به کمک روش‌های فراابتکاری حل شده است. برای افزایش کارآیی روش‌های فراابتکاری، مطالعاتی بر نوع متغیر تصمیم‌گیری آن انجام گرفت و سپس یک روش تصحیح آرایش غیرشعاعی جدید معرفی شد. همچنین با بحث بر روی روش‌های تعویض کلید با جستجوی کامل و حداقل جریان، سناریویی برای تشکیل استراتژی ارزیابی در روش‌های فراابتکاری معرفی شد که مزایای روش حداقل جریان را به مزایای روش‌های فراابتکاری می‌افزاید. مطالعات عددی با 7 روش فراابتکاری مختلف و در 6 شبکه توزیع متفاوت انجام شد و نتایج آن‌ها برتری روش معرفی شده را در حل بازآرایی و مسائل ترکیبی با بازآرایی نشان داده است. همچنین یک روش تخمین برای انجام تعویض کلید با حداقل داده‌ها و دقت بالا جهت استفاده در طراحی و تنظیم کنترل‌کننده‌های محلی و تعیین استراتژی در کنترل‌های چندعامله معرفی شده است. اثر حضور منابع تولید پراکنده در هر بخش پایان‌نامه اعم از تعیین استراتژی کنترل ولت-وار و اثر آن بر نحوه حل روش‌های مطرح شده در این پایان‌نامه مورد بررسی قرار گرفت. همچنین علاوه بر تلفات معیارهای پایداری ولتاژ، قابلیت اطمینان، پروفیل ولتاژ و معیار فرورفتگی ولتاژ بارهای حساس نیز در نظر گرفته شده است. در آخر نیز به لزوم هماهنگی بین توسعه و استراتژی بهره‌برداری اشاره شده و با معرفی یک استراتژی ارزیابی مناسب برای حل مسئله جایابی تجهیزات در کنار بازآرایی با روش‌های فراابتکاری، تاثیر هماهنگی پیشنهادی در جایابی خازن و منابع تولید پراکنده مورد ارزیابی قرار گرفته است.
واژه­های کلیدی: شبکه توزیع الکتریکی، بازآرایی، کنترل ولتاژ و توان واکنشی، جایابی خازن و منابع تولید پراکنده، منابع تولید پراکنده، بهینه‌سازی فراابتکاری.

فهرست مطالب

فهرست جداول.. ج‌

فهرست اشکال.. ح‌

فصل 1-    مقدمه. 3

1-1-    پیشگفتار 3

1-1-1-     ضرورت توجه به شبکه‌های توزیع الکتریکی.. 3

1-1-2-     مدیریت و بهره‌برداری.. 3

1-1-3-     حضور منابع تولید پراکنده 4

1-2-    اهداف پایان‌نامه و طرح مسئله. 6

1-3-… فرضیات… 7

1-4-    مروری بر مطالب پایان‌نامه. 8

فصل 2-   مبانی مدل‌سازی شبکه توزیع و حل مسئله. 11

2-1-… مقدمه. 11

2-2-    قیود شبکه توزیع.. 12

2-2-1-     آرایش شعاعی.. 12

2-2-2-     معادلات پخش بار 12

2-2-3-     حدود مجاز 14

2-2-4-     تعداد عملکرد روزانه. 14

2-2-5-     مدل منابع تولید پراکنده 15

2-3-    معیار‌های شبکه. 16

2-3-1-     تلفات توان حقیقی.. 17

2-3-2-     پایداری ولتاژ 17

2-3-3-     قابلیت اطمینان.. 18

2-3-4-     فرورفتگی ولتاژ 20

2-3-5-     پروفیل ولتاژ 20

2-3-6-      معیار‌های دیگر. 20

2-4-    روش‌های بهینه‌سازی فرا ابتکاری.. 21

2-4-1-     بهینه‌سازی تجمع ذرات… 21

2-4-2-     الگوریتم جستجوی گرانشی.. 21

2-4-3-     جستجوی الگانیسم همزیستی.. 23

2-4-4-     الگوریتم جستجوی داخلی.. 24

2-4-5-     الگوریتم تکامل دیفرانسیلی.. 24

2-4-6-      جستجوی هارمونی.. 25

2-4-7-     بهینه‌سازی حرکت شعاعی.. 26

2-5-    گسسته سازی.. 27

2-6-    تامین قیود در بهینه‌سازی.. 28

2-7-    حل چند هدفه. 29

فصل 3-   بازآرایی در شبکه‌های توزیع.. 35

3-1-    مقدمه. 35

3-2-    مروری بر فعالیت محققین.. 36

3-3-    بازآرایی مبتنی بر الگوریتم‌های فراابتکاری.. 42

3-3-1-     انواع متغیر تصمیم گیری.. 43

3-3-2-     مقایسه فضای مسئله با متغیر‌های مختلف… 45

3-4-    تصحیح آرایش شعاعی.. 48

3-5-    روش‌های بازآرایی مبتنی بر تعویض کلید. 52

3-5-1-     جستجوی کامل جهت تعویض کلید بهینه. 53

3-5-2-     روش حداقل جریان.. 54

3-5-3-     همگرایی روش‌های تعویض کلید. 54

3-6-    بازآرایی با معیار‌های مختلف… 57

3-7-    تاثیر حضور منابع تولید پراکنده 59

3-8-    الگوریتم پیشنهادی برای مسائل ترکیبی.. 61

فصل 4-   کنترل ولتاژ و توان واکنشی.. 67

4-1-    مقدمه. 67

4-2-    مروری بر مطالب محققین.. 68

4-3-    کلیات کنترل ولت-وار 73

4-3-1-     افت ولتاژ در شبکه‌های توزیع.. 74

4-3-2-     اصول تنظیم ولتاژ 74

4-4-    تجهیزات کنترل‌کننده ولتاژ و توان واکنشی در شبکه‌های توزیع.. 75

4-5-    تجهیزات مرسوم کنترل ولت-وار و اصول کارکرد آن‌ها 76

4-5-1-     تپ‌چنجر قابل قطع زیر بار 77

4-5-2-     خازن‌های پله‌ای موازی.. 78

4-6-    نمونه‌ای از کنترل ولتاژ و توان واکنشی به روش محلی.. 79

4-7-    تاثیر حضور DG.. 82

4-8-    بهبود بهره‌برداری در شبکه توزیع دارای منابع تولید پراکنده 85

4-9-    کنترل ولت-وار و روش‌های بهینه‌سازی فراابتکاری.. 88

فصل 5-   هماهنگی بازآرایی و کنترل ولت-وار. 93

5-1-    مقدمه. 93

5-2-    مروری بر مطالب مقالات… 94

5-3-    لزوم هماهنگی بین دو مسئله کنترل ولت-وار و بازآرایی.. 96

5-4-    نحوه هماهنگی.. 98

5-5-    روش حل مسئله پیشنهادی.. 99

5-6-    طرح بازآرایی جهت استفاده در کنترل محلی و یا چندعامله. 100

5-6-2-      کاهش تعداد کلیدزنی و به کارگیری بازآرایی.. 108

5-7-    بازآرایی در برنامه‌ریزی و بهره‌برداری.. 111

5-8-    هماهنگی توسعه و بهره‌برداری شبکه. 113

5-8-1-     جایابی خازن و منابع تولید پراکنده 114

5-8-2-     روش حل پیشنهادی برای مسئله جایابی-بازآرایی.. 115

5-9-    بهبود معیار‌های مختلف… 118

فصل 6-    مطالعات عددی و بحث بر نتایج.. 123

6-1-    شبکه ها 123

6-1-1-      شبکه 14 شین.. 123

6-1-2-      شبکه 33 شین.. 123

6-1-3-      شبکه 69 شین شعاعی.. 124

6-1-4-      شبکه 84 شین.. 125

6-1-5-      شبکه 119 شین شعاعی.. 126

6-1-6-      شبکه 136 خط… 127

6-2-    نتایج عددی بازآرایی.. 128

6-2-1-      مقایسه بین انواع مختلف متغیر تصمیم‌گیری در حل فراابتکاری.. 128

6-2-2-      مقایسه به کارگیری روش‌های مختلف فراابتکاری.. 129

6-2-3-      مقایسه روش‌های تعویض کلید. 137

6-2-4-      استراتژی تصحیح وضعیت غیرشعاعی و روش پیشنهادی برای مسائل ترکیبی.. 140

6-2-5-      حل بازآرایی با معیار‌های مختلف شبکه. 144

6-2-6-      مقایسه روش تعویض کلید پیشنهادی و روش فراابتکاری در چند هدفه. 146

6-3-    کنترل ولتاژ و توان واکنشی.. 147

6-3-1-      مقایسه در نظر‌گیری بازآرایی در کنترل ولت-وار 147

6-3-2-      مقایسه حضور و عدم حضور DG… 150

6-3-3-      کنترل ولتاژ در طول روز 153

6-4-    جایابی خازن و منابع تولید پراکنده 160

فصل 7-   نتیجه‌گیری و پیشنهادات… 167

7-1-    جمع بندی.. 167

7-2-    پیشنهادات… 169

منابع.. .. 171

فهرست جداول

جدول (‏5‑1)     روند تعویض کلید ترتیبی برای ساختار پایه در شبکه 33 شین.. 109

جدول (‏6‑1)      مقایسه حل بازآرایی با روش‌های مختلف کلیدزنی در شبکه توزیع 14 شین با    100 تکرار 129

جدول (‏6‑2)      نتایج 100 بار تکرار حل بازآرایی به کمک روش‌های فراابتکاری ساده در شبکه     14 شین 131

جدول (‏6‑3)      نتایج 100 بار تکرار حل بازآرایی به کمک روش‌های فراابتکاری ساده در شبکه     33 شین 132

جدول (‏6‑4)      نتایج 100 بار آزمایش روش‌های فراابتکاری مختلف در شبکه 69 شین.. 133

جدول (‏6‑5)      نتایج 100 بار آزمایش روش‌های فراابتکاری مختلف در شبکه 84 شین.. 134

جدول (‏6‑6)      نتایج 100 بار آزمایش روش‌های فراابتکاری مختلف در شبکه 119 شین.. 135

جدول (‏6‑7)      مقایسه روش‌های مختلف تعویض کلید در شبکه 14 شین.. 138

جدول (‏6‑8)      مقایسه روش‌های مختلف تعویض کلید در شبکه 33 شین.. 138

جدول (‏6‑9)      مقایسه روش‌های مختلف تعویض کلید در شبکه 69 شین.. 138

جدول (‏6‑10)   مقایسه روش‌های مختلف تعویض کلید در شبکه 84 شین.. 139

جدول (‏6‑11)   مقایسه روش‌های مختلف تعویض کلید در شبکه 119 شین.. 139

جدول (‏6‑12)   مقایسه روش‌های مختلف تعویض کلید در شبکه 136 شین.. 140

جدول (‏6‑13)   نتایج 100 بار آزمایش سه بلوک ارزیابی مختلف با روش‌های فراابتکاری مختلف در شبکه 33 خط شعاعی  141

جدول (‏6‑14)   نتایج 100 بار آزمایش سه بلوک ارزیابی مختلف با روش‌های فراابتکاری مختلف در شبکه 69 خط شعاعی  142

جدول (‏6‑15)   نتایج 100 بار آزمایش سه سناریو مختلف با روش‌های فراابتکاری مختلف در شبکه 84 خط شعاعی  142

جدول (‏6‑16)    نتایج 100 بار آزمایش سه سناریو مختلف با روش‌های فراابتکاری مختلف در شبکه 119 شین شعاعی  143

جدول (‏6‑17)   نتایج 100 بار آزمایش سه سناریو مختلف با روش‌های فراابتکاری مختلف در شبکه 136 شین شعاعی  143

جدول (‏6‑18)   مقایسه نتایج بازآرایی شبکه 33 شین شعاعی به ازای معیار‌های مختلف… 145

جدول (‏6‑19)   مقایسه درصد بهبود معیار‌ها در حالت ایده‌آل و حل چند هدفه در شبکه 33 شین شعاعی  145

جدول (‏6‑20)   مقایسه نتایج بازآرایی شبکه 69 شین شعاعی به ازای معیار‌های مختلف… 146

جدول (‏6‑21)   مقایسه درصد بهبود معیار‌ها در حالت ایده‌آل و حل چند هدفه در شبکه 33 شین شعاعی 146

جدول (‏6‑22)   نتایج مقایسه حل معیارهای غیر از تلفات در 33 شین با روش‌های تعویض کلید و جستجوی ارگانیسم همزیستی  146

جدول (‏6‑23)   نتایج سناریوهای کنترل ولتاژ و بازآرایی برای شبکه 33 شین شعاعی.. 148

جدول (‏6‑24)   نتایج سناریوهای کنترل ولتاژ و بازآرایی برای شبکه 69 شین شعاعی.. 149

جدول (‏6‑25)   نتایج سناریوهای کنترل ولتاژ و بازآرایی با DG برای شبکه 33 شین شعاعی.. 151

جدول (‏6‑26)    نتایج سناریوهای کنترل ولتاژ و بازآرایی با DG برای شبکه 69 شین شعاعی.. 152

جدول (‏6‑27)   مقایسه روش با قابلیت کلیدزنی و بدون آن در شبکه 69 شین فاقد DG.. 154

جدول (‏6‑28)   وضعیت کلید‌های باز در حالت دارای قابلیت بازآرایی در شبکه 69 فاقد DG.. 155

جدول (‏6‑29)   مقایسه روش با قابلیت کلیدزنی و بدون آن در شبکه 69 شین دارای DG.. 158

جدول (‏6‑30)   وضعیت تپ‌چنجر‌های شبکه نیز در ساعات مختلف روز با امکان 14 بار تغییر در شبکه دارای DG  159

جدول (‏6‑31)   نتایج عددی جایابی منابع تولید پراکنده برای شبکه 33 شین شعاعی.. 161

جدول (‏6‑32)   نتایج عددی جایابی خازن برای شبکه 33 شین شعاعی.. 162

جدول (‏6‑33)   نتایج عددی جایابی منابع تولید پراکنده برای شبکه 69 شین شعاعی.. 163

جدول (‏6‑34)   نتایج عددی جایابی خازن برای شبکه 69 شین شعاعی.. 163

فهرست اشکال

شکل )‏1‑1(       ساختار شبکه‌ی سنتی – ساختار شبکه‌ی دارای منابع تولید پراکنده 5

شکل )‏2‑1(       دیاگرام تک خطی از یک شبکه شعاعی.. 13

شکل )‏2‑2(       مدار معادل دو شین یک شبکه توزیع شعاعی مرسوم. 17

شکل )‏2‑3(       مقایسه توابع تبدیل مختلف V-شکل و S-شکل.. 27

شکل )‏3‑1(       دیاگرام تک خطی شبکه نمونه 14 شین شعاعی.. 43

شکل )‏3‑2(       بخش‌های غیرممکن و ممکن فضای مسئله، با کد‌بندی بر اساس شماره کلید – شبکه 14 شین  47

شکل )‏3‑3(       بخش‌های غیرممکن و ممکن فضای مسئله، با کد‌بندی بر اساس حلقه‌ها – شبکه  14 شین  48

شکل )‏3‑4(       توزیع هزینه در فضای مسئله، با کد‌بندی بر اساس حلقه‌ها – شبکه 14 شین.. 48

شکل )‏3‑5(       بخش ارزیابی از الگوریتم‌های بهینه‌سازی جهت یافتن حداقل تلفات… 49

شکل )‏3‑6(       مثال تصحیح آرایش غیرشعاعی در یک شبکه 14 شین.. 51

شکل )‏3‑7(       الگوریتم کلی بازآرایی به روش تعویض کلید. 52

شکل )‏3‑8(       جریان خطوط تشکیل دهنده LCSL حلقه ایجاد شده به ازای اتصال کلید. 56

شکل )‏3‑9(       تلفات آرایش ایجاد شده به ازای باز کردن هر یک از کلید‌های تشکیل دهنده LCSL حلقه ایجاد شده به ازای وصل بودن کلید (منحنی حلقه) 56

شکل )‏3‑10(     معیار پایداری آرایش ایجاد شده به ازای باز کردن هر یک از کلید‌های تشکیل دهنده LCSL حلقه ایجاد شده به ازای وصل بودن کلید. 58

شکل )‏3‑11(     معیار دسترس ناپذیری آرایش ایجاد شده به ازای باز کردن هر یک از کلید‌های تشکیل دهنده LCSL حلقه ایجاد شده به ازای وصل بودن کلید. 58

شکل )‏3‑12(     تغییر پروفیل مقدار ولتاژ به ازای نصب DG در شین 14 (عضو هشتم LCSL) در حلقه تشکیل شده از کلید 35، وضعیت پایه شبکه 33 شین………………………………………………………………………………….. 60

شکل )‏3‑13(     مقدار جریان به ازای حلقه ایجاد شده با بستن کلید 35 – تغییرات ناشی از نصب DG با ضریب توان 1، در شین 14 شبکه 33 شین.. 60

شکل )‏3‑14(     دیاگرام بلوک ارزیابی پیشنهادی برای حل بازآرایی.. 62

شکل )‏4‑1(       دیاگرام تک خطی و دیاگرام فازوری برای نمایش افت ولتاژ در یک شبکه توزیع شماتیک   74

شکل )‏4‑2(       ساختار ساده یک تپ‌چنجر قابل قطع زیر بار 77

شکل )‏4‑3(       دیاگرام تصویری روش کنترل ولتاژ و توان واکنشی محلی ارائه شده در 80

شکل )‏4‑4(       دیاگرام تک خطی یک شبکه شعاعی ساده برای تصویر افت ولتاژ در یک شبکه توزیع با حضور DG. 83

شکل )‏4‑5(       دیاگرام تک خطی برای بررسی تاثیر حضور DG بر کنترل ولتاژ و توان واکنشی.. 83

شکل )‏5‑1(       طرح جایابی و بازآرایی پیشنهادی با الگوریتم کلونی مورچگان.. 95

شکل )‏5‑2(       دیاگرام تک خطی شبکه دو فیدر و شش شین.. 97

شکل )‏5‑3(       ساختار بلوک ارزیابی استفاده شده جهت حل مسئله ترکیبی بازآرایی و کنترل   ولت-وار 100

شکل )‏5‑4(       تعیین تعویض خط بهینه در یک حلقه. 102

شکل )‏5‑5(       دیاگرام یک حلقه ساده شده از شبکه توزیع.. 104

شکل )‏5‑6(       تعویض کلید به ازای نقطه ژرف فرضی در روش تخمین پیشنهادشده 107

شکل )‏5‑7(       بلوک ارزیابی پیشنهادی برای حل یکپارچه جایابی تجهیزات (خازن و DG) به کمک الگوریتم‌های فراابتکاری  117

شکل )‏6‑1(       دیاگرام تک خطی شبکه 14 شین شعاعی.. 123

شکل )‏6‑2(       دیاگرام تک خطی شبکه 33 شین شعاعی 124

شکل )‏6‑3(       دیاگرام تک خطی شبکه 69 شین شعاعی 124

شکل )‏6‑4(       منحنی بار روزانه بار‌های مختلف شبکه 69 شین شعاعی 125

شکل )‏6‑5(       دیاگرام تک خطی شبکه 84 شین شعاعی 126

شکل )‏6‑6(       دیاگرام تک خطی شبکه 119 شین شعاعی 126

شکل )‏6‑7(       دیاگرام تک خطی شبکه 136 شین شعاعی.. 127

شکل )‏6‑8(       مقایسه همگرایی نتایج 100 بار تکرار حل بازآرایی به کمک روش‌های فراابتکاری ساده در شبکه 33 شین و جمعیت 10. 132

شکل )‏6‑9(       مقایسه همگرایی نتایج 100 بار تکرار حل بازآرایی به کمک روش‌های فراابتکاری ساده در شبکه 69 شین و جمعیت 10. 133

شکل )‏6‑10(     مقایسه همگرایی نتایج 100 بار تکرار حل بازآرایی به کمک روش‌های فراابتکاری ساده در شبکه 69 شین و جمعیت 30. 134

شکل )‏6‑11(     مقایسه همگرایی نتایج 100 بار تکرار حل بازآرایی به کمک روش‌های فراابتکاری ساده در شبکه 84 شین و جمعیت 25. 135

شکل )‏6‑12(     مقایسه همگرایی نتایج 100 بار تکرار حل بازآرایی به کمک روش‌های فراابتکاری ساده در شبکه 119 شین و جمعیت 50. 136

شکل )‏6‑13(     مقایسه ولتاژ شین‌ها در سناریو‌های مختلف بازآرایی و کنترل ولت-وار در شبکه 33 شین شعاعی  149

شکل )‏6‑14(     مقایسه ولتاژ شین‌ها در سناریو‌های مختلف بازآرایی و کنترل ولت-وار در شبکه 69 شین شعاعی  150

شکل )‏6‑15(     مقایسه ولتاژ شین‌ها در سناریو‌های مختلف بازآرایی و کنترل ولت-وار با حضور DG در شبکه 33 شین شعاعی  151

شکل )‏6‑16(     مقایسه ولتاژ شین‌ها در سناریو‌های مختلف بازآرایی و کنترل ولت-وار با حضور DG در شبکه 69 شین شعاعی  152

شکل )‏6‑17(     مقایسه تلفات سناریو‌های مختلف در شبکه 33 شین فاقد و دارای DG.. 153

شکل )‏6‑18(     مقایسه تلفات سناریو‌های مختلف در شبکه 69 شین فاقد و دارای DG.. 153

شکل )‏6‑19(     منحنی خروجی منابع تولید پراکنده نصب شده در شبکه 69 شین.. 154

شکل )‏6‑20(     وضعیت روزانه خازن در شبکه 69 شین فاقد DG در سناریو T&C.. 155

شکل )‏6‑21(     وضعیت روزانه خازن در شبکه 69 شین فاقد DG در سناریو T&C&R.. 156

شکل )‏6‑22(     مقایسه تلفات روزانه دو سناریو مختلف در شبکه 69 شین فاقد DG.. 156

شکل )‏6‑23(     نمودار کمترین ولتاژ روزانه در دو سناریو مختلف در شبکه 69 شین فاقد DG.. 157

شکل )‏6‑24(     مقایسه تلفات روزانه دو سناریو مختلف در شبکه 69 شین دارای DG.. 157

شکل )‏6‑25(     نمودار کمترین ولتاژ روزانه در دو سناریو مختلف در شبکه دارای DG.. 158

شکل )‏6‑26(     وضعیت خازن‌های شبکه در سناریو T&C در شبکه دارای DG.. 159

شکل )‏6‑27(     وضعیت خازن‌های شبکه در سناریو T&C&R در شبکه دارای DG.. 160

قبلا حساب کاربری ایجاد کرده اید؟
گذرواژه خود را فراموش کرده اید؟
Loading...
enemad-logo