عنوان : برنامه ریزی توان راکتیو شبکه با در نظر گرفتن عدم قطعیت باربا بهره گیری از یک روش تکاملی

دانشگاه آزاد اسلامی

واحد علوم تحقیقات گیلان

 پایان نامه کارشناسی ارشد ناپیوسته رشته برق قدرت

 عنوان:

برنامه ریزی توان راکتیو شبکه با در نظر گرفتن عدم قطعیت باربا بهره گیری از یک روش تکاملی

 استاد راهنما:

دکترسید سعید محتوی پور

استاد مشاور:

دکتر عبدالرضا توکلی

 سال تحصیلی 93

برای رعایت حریم خصوصی نام نگارنده پایان نامه درج نمی گردد
(در فایل دانلودی نام نویسنده موجود می باشد)
تکه هایی از متن پایان نامه به عنوان نمونه :
(ممکن می باشد هنگام انتقال از فایل اصلی به داخل سایت بعضی متون به هم بریزد یا بعضی نمادها و اشکال درج نشود اما در فایل دانلودی همه چیز مرتب و کامل می باشد)
فهرست مطالب
چکیده:……………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………. 1
فصل اول……………………………………………………………………………………………………………………………………………………………… 2
1-1  مقدمه…………………………………………………………………………………………………………………………………………………………….. 2
1-2  طرح موضوع…………………………………………………………………………………………………………………………………………………… 3
1-3  ساختار گزارش………………………………………………………………………………………………………………………………………………… 3
فصل دوم توان راکتیو، ادوات تامین کننده و برنامه ریزی آن…………………………………………………………………… 5
2-1  کلیاتی در تعریف توان راکتیو……………………………………………………………………………………………………………………………… 5
2-2  وسایل تولید قدرت راکتیو………………………………………………………………………………………………………………………………….. 5
2-2-1  ژنراتورهای سنکرون…………………………………………………………………………………………………………………………………….. 6
2-2-2  کندانسورهای سنکرون…………………………………………………………………………………………………………………………………… 6
2-2-3  موتورهای سنکرون………………………………………………………………………………………………………………………………………. 6
2-2-4  خازن…………………………………………………………………………………………………………………………………………………………. 6
2-2-5  محل نصب خازن………………………………………………………………………………………………………………………………………. 10
2-2-6 خازن گذاری در جهت کاهش تلفات……………………………………………………………………………………………………………… 11
2-3  علل تشدید نیاز به خازن گذاری در شبکه های ایران…………………………………………………………………………………………….. 12
2-4 پیشینه موضوع برنامه ریزی توان راکتیو……………………………………………………………………………………………………………….. 13
2-5 روش‌های مورد بهره گیری برای حل مساله برنامه‌ریزی توان راکتیو……………………………………………………………………………….. 19
2-5-1 روش‌های تحلیلی (AM)…………………………………………………………………………………………………………………………….. 20
2-5-2  روش‌های برنامه‌ریزی عددی (NP)………………………………………………………………………………………………………………. 20
2-5-3 روش های اکتشافی (HM)…………………………………………………………………………………………………………………………… 20
2-5-4  روش‌های هوش مصنوعی (AI)……………………………………………………………………………………………………………………. 21
2-5-5 روش‌های ترکیبی (AI)………………………………………………………………………………………………………………………………… 22
2-6  تبیین مختصری بر بعضی از الگوریتم‌های مبتنی بر هوش مصنوعی (AI)……………………………………………………………………. 24
2-6-1  الگوریتم (PSO)………………………………………………………………………………………………………………………………………… 24
2-6-2 الگوریتم (GA)…………………………………………………………………………………………………………………………………………… 26
2-6-2-1 کدگذاری………………………………………………………………………………………………………………………………………………. 26
2-6-2-2 ارزیابی………………………………………………………………………………………………………………………………………………….. 26
2-6-2-3 ترکیب…………………………………………………………………………………………………………………………………………………… 27
2-6-2-4 جهش…………………………………………………………………………………………………………………………………………………… 28
2-6-2-5 رمزگشایی……………………………………………………………………………………………………………………………………………… 28
2-7  الگوریتم بهینه‌سازی مبتنی بر آموزش-یادگیری (TLBO)……………………………………………………………………………………….. 29
2-7-1 مرحله مدرس……………………………………………………………………………………………………………………………………………… 29
2-7-2  فاز یادگیرنده…………………………………………………………………………………………………………………………………………….. 30
2-8  طبقه بندى کارهای ارائه شده……………………………………………………………………………………………………………………………. 30
فصل سوم الگوریتم PSO…………………………………………………………………………………………………………………………….. 33
3-1  مروری بر الگوریتم  PSO……………………………………………………………………………………………………………………………….. 33
3-2  انواع توپولوژی ذرات……………………………………………………………………………………………………………………………………… 34
3-2-1  توپولوژی ستاره ……………………………………………………………………………………………………………………………………….. 34
3-2-2  توپولوژی حلقه…………………………………………………………………………………………………………………………………………. 34
3-2-3  توپولوژی چرخی………………………………………………………………………………………………………………………………………. 35
3-3  طریقه الگوریتم PSO……………………………………………………………………………………………………………………………………….. 35
3-4  مراحل اجرای الگوریتم PSO……………………………………………………………………………………………………………………………. 37
3-5 مطالعه تاثیرات پارامترهای PSO………………………………………………………………………………………………………………………… 38
3-5-1 ثابت های شتاب………………………………………………………………………………………………………………………………………….. 38
3-5-2 تعداد ذرات ……………………………………………………………………………………………………………………………………………….. 38
3-5-3 حداکثر سرعت……………………………………………………………………………………………………………………………………………. 39
3-5-4 وزن اینرسی………………………………………………………………………………………………………………………………………………… 39
فصل چهارم……………………………………………………………………………………………………………………………………………………… 41
4-1 مقدمه……………………………………………………………………………………………………………………………………………………………. 41
4-2 چارچوب عملکرد مالک بهردار در مسئله برنامه ریزی خازن گذاری…………………………………………………………………………. 41
4-3 کاهش سناریو…………………………………………………………………………………………………………………………………………………. 46
4-4 الگوریتم پسروی کاهش سناریو………………………………………………………………………………………………………………………….. 48
4-5- فرمول بندی ریاضی مسئله برنامه ریزی تصادفی خازن گذاری………………………………………………………………………………. 49
4-6مطالعات تحلیلی…………………………………………………………………………………………………………………………………………….. 58
فصل پنجم:……………………………………………………………………………………………………………………………………………………….. 85
5-1 نتیجه گیری……………………………………………………………………………………………………………………………………………………. 85
5-2 پیشنهادات………………………………………………………………………………………………………………………………………………………. 87
منابع انگلیسی…………………………………………………………………………………………………………………………………………………………. 88
چکیده انگلیسی………………………………………………………………………………………………………………………………………………………. 94
 
فهرست جداول
جدول (2-1) طبقه بندى مقالات…………………………………………………………………………………………………………………………………. 7
 
فهرست اشکال
شکل(2-1)  نمایش های برداری برای یک مدار با ضریب قدرت تأخیری…………………………………………………………………………. 9
شکل (2-2) نمایی کلی از روش‌های مورد بهره گیری برای حل مساله برنامه‌ریزی توان راکتیو………………………………………………….. 23
شکل (2-3) مسیر حرکت یک ذره در دو تکرار متوالی…………………………………………………………………………………………………. 25
شکل (2-4) فلوچارت الگوریتم ژنتیک…………………………………………………………………………………………………………………….. 27
شکل(4-1) مالک-بهره­بردار و متغیرهای تصمیم­گیری پیش رو ……………………………………………………………………………………… 42
شکل(4-2) ساختار مسئله برنامه­ریزی خازن­گذاری……………………………………………………………………………………………………… 43
شکل (4-3) ساختار مسئله برنامه ریزی تصادفی………………………………………………………………………………………………………….. 44
شکل(4- 4) درخت سناریوی برنامه­ریزی تصادفی……………………………………………………………………………………………………….. 45
شکل(4-5) هزینه خازن سه پله ای……………………………………………………………………………………………………………………………. 50
شکل(4-6) شماتیک مدل تپ ترانس………………………………………………………………………………………………………………………….. 52
شکل (4-7) شبکه استاندارد 30 باسه…………………………………………………………………………………………………………………………. 58
شکل (4-8) شبکه استاندارد 57 باسه…………………………………………………………………………………………………………………………. 59
شکل (4-9  )  شبکه استاندارد 118 باسه……………………………………………………………………………………………………………………. 60
شکل (4-10) هزینه انتظاری بر حسب تعداد سناریو در شبکه 30 باسه…………………………………………………………………………….. 61
شکل (4-11) هزینه انتظاری بر حسب تعداد سناریو در شبکه 57 باسه…………………………………………………………………………….. 61
شکل (4-12) هزینه انتظاری بر حسب تعداد سناریو در شبکه 118 باسه………………………………………………………………………….. 62
شکل (4-13) درخت سناریو بار مصرفی اکتیو 30 باسه………………………………………………………………………………………………… 63
شکل(4-14) درخت سناریو کاهش داده شده بار مصرفی اکتیو 30 باسه……………………………………………………………………………. 63
شکل (4-15) درخت سناریو بار مصرفی اکتیو 57 باسه………………………………………………………………………………………………… 64
شکل (4-16) درخت سناریو کاهش داده شده بار مصرفی اکتیو 57 باسه………………………………………………………………………….. 64
شکل (4-17) درخت سناریو بار مصرفی اکتیو 118 باسه………………………………………………………………………………………………. 65
شکل (4-18) درخت سناریو کاهش داده شده بار مصرفی اکتیو 118 باسه………………………………………………………………………… 65
شکل (4-19) درخت سناریو بار مصرفی راکتیو 30 باسه………………………………………………………………………………………………. 66
شکل (4-20) درخت سناریو کاهش داده شده بار مصرفی راکتیو 30 باسه………………………………………………………………………… 66
شکل (4-21) درخت سناریو بار مصرفی راکتیو 57 باسه………………………………………………………………………………………………. 67
شکل (4-22) درخت سناریو کاهش داده شده بار مصرفی راکتیو 57 باسه ……………………………………………………………………….. 67
شکل (4-23) درخت سناریو بار مصرفی راکتیو 118 باسه…………………………………………………………………………………………….. 68
شکل (4-24) درخت سناریو کاهش داده شده بار مصرفی راکتیو 118 باسه………………………………………………………………………. 68
شکل (4-25) درخت سناریو قیمت توان اکتیو…………………………………………………………………………………………………………….. 69
شکل (4-26) درخت سناریو کاهش داده شده قیمت توان اکتیو  …………………………………………………………………………………… 69
شکل (4-27) درخت سناریو قیمت توان راکتیو ………………………………………………………………………………………………………….. 70
شکل (4-28) درخت سناریو کاهش داده شده قیمت توان راکتیو ……………………………………………………………………………………. 70
شکل (4-29)هزینه انتظاری بر حسب معیار ریسک 30 باسه………………………………………………………………………………………….. 72
شکل )4-30)هزینه انتظاری بر حسب معیار ریسک 57 باسه………………………………………………………………………………………….. 74
شکل (4-31)هزینه انتظاری بر حسب معیار ریسک 118 باسه………………………………………………………………………………………… 74
شکل (4-32) ظرفیت خازن  بر حسب معیار ریسک در شبکه 30 باسه……………………………………………………………………………. 75
شکل (4-33) ظرفیت خازن  بر حسب معیار ریسک در شبکه 57 باسه……………………………………………………………………………. 76
شکل (4-34) ظرفیت خازن  بر حسب معیار ریسک در شبکه 118 باسه………………………………………………………………………….. 77
شکل (4-35)توان راکتیو انتظاری بر حسب معیار ریسک 30 باسه…………………………………………………………………………………… 78
شکل (4-36)توان راکتیو انتظاری بر حسب معیار ریسک 57 باسه…………………………………………………………………………………… 79
شکل (4-37)توان راکتیو انتظاری بر حسب معیار ریسک 118 باسه………………………………………………………………………………… 80
شکل (4-38) نوسانات  ولتاژ شبکه 30 باسه بر حسب مقدار ……………………………………………………………………………………. 82
شکل (4-39) نوسانات  ولتاژ شبکه 57 باسه بر حسب مقدار ……………………………………………………………………………………. 83
شکل (4-40) نوسانات  ولتاژ شبکه 118باسه بر حسب مقدار …………………………………………………………………………………… 84
چکیده:
در شبکه­های الکتریکی، هزینه­های ناشی از تلفات سیستم و عیوب ناشی از انحراف ولتاژ از حدود مجاز از بزرگترین معضلاتی هستند که گریبان­گیر تولید، انتقال و توزیع نیرو می­باشد. از این رو کاهش هزینه­های برنامه­ریزی و بهره­برداری سیستم­های قدرت، و در عین حال، رعایت حدود و قیود آن از اهداف اصلی طراحان سیستم­های قدرت بوده می باشد. بهره گیری از خازن های موازی و تغییر نسبت Tap Changerها از اقتصادی ترین روش­ها جهت تامین بار راکتیو و تنظیم حدود ولتاژ محسوب می شوند. خازن ها با کاستن تقاضای بار راکتیو ژنراتورها می­توانند سایز و اندازه آنها را کوچک کنند. همچنین خازن ها می توانند جریان خطوط از محل خازن تا نیروگاه را کمتر کرده و در نتیجه تلفات و بارگذاری روی خطوط، ترانسفورماتورها و خطوط انتقال را کاهش دهند. بکارگیری خازن به صورت همزمان با تغییر نسبت Tap Changer علاوه بر موردها مذکور باعث به تاخیر انداختن یا حذف سرمایه جهت توسعه شبکه قدرت می شوند. در این پایان‌نامه به مطالعه چگونگی برنامه­ریزی خازن­گذاری با در نظر گرفتن عدم قطعیت­های تاثیرگذار در سطح شبکه انتقال پرداخته می­گردد. در این راستا، مالک شبکه انتقال به عنوان بازیگر مالک­­­-بهره­بردار در نظر گرفته شده می باشد که به دنبال کمینه­سازی هزینه‌های خود می­باشد. در راستای کمینه­سازی هزینه­ها، مالک‌بهره­بردار با دو دسته متغیر تصمیم­گیری روبروست. دسته اول متغیرهای تصمیم­گیری مربوط به خازن‌گذاری در سطح شبکه انتقال می­باشد که در ابتدای دوره برنامه­ریزی اثرگذار می­باشند. دسته دیگر متغیرهای کنترلی در اختیار بهره­بردار شامل تنظیم تپ ترانس، دیسپچ کردن توان اکتیو و راکتیو ژنراتورها که در طول دوره بهره­برداری مورد نظر قرار خواهند گرفت. این دو دسته متغیر به عنوان متغیرهای در اختیار مالک-بهره­بردار لحاظ شده‌اند. به بیانی دیگر مالک-بهره­بردار شبکه با تصمیم­سازی در ارتباط با این متغیرها به دنبال کمینه­سازی هزینه­های سرمایه­گذاری و بهره­برداری خود می­باشد. از سوی دیگر پارامترهایی در شکل‌دهی تعریف مسئله برنامه­ریزی مالک­-بهره­بردار تأثیر اساسی اعمال می­کنند. این پارامترها شامل قیمت، اندازه بار مصرفی، قیمت توان اکتیو و راکتیو و هزینه خازن­گذاری می­باشد که با عدم قطعیت همراه بوده و تاثیر آن­ها به کمک مدلسازی ریسک در برنامه­ریزی تصادفی و درخت سناریو بر روی تصمیمات مالک‌بهره‌بردار قابل ارزیابی خواهند بود. در این پایان­نامه با شبیه­سازی برنامه­ریزی تصادفی طراحی شده بر روی شبکه­های 30، 57 و 118 باسه IEEE به ارزیابی صحت مدل برنامه­ریز شده پرداخته شده می باشد.
Abstract:
The costs of loss and the lack of adeuqtae voltage are the most shortcomings of the generation, transmission and distribution system. Thus, reducing the cost of planning and operation of power systems in accordance with technical constraints of the system is the most fundamental goal of designers. Using capacitors and tap-changers are among the most economic tools to reach these goals. Capacitors redude the rective demand from generators and thus reduce the loss of the system. Using capacitors and tap-changers could deter the investment requirement of the system.
The purpose pf this thesis is to evaluate the capacitor placement in transmission system considering uncertainty of the parameters. The owner of the transmission system is considered as an owner-operator of the system who is pursuing the minimum cost. The owner-operator faces two groups of variables: firstly, capacitor placements decision at the beginning of the planning period, and secondly, control variables including taps, active and reactive power dispatch during the operation of the system. These two groups of variables are tools to be handled by the owner-operator to minimize the cost. On the other hand there are parameters such as demand, the cost of active and reactive power and the cost of capacitors bearing specific uncertainties. Thus, in this thesis, stochastic programming, risk analysis and scenario generations are proposed to examine the effect of these parameters on capacitor placement decision making. Simulations are carried out on standard 30, 57 and 118 buses systems to verify the proposed model.
1 مقدمه
اهمیت انرژی الکتریکی امروزه بر کسی پوشیده نیست. به دلیل سادگی تبدیل به سایر انواع انرژی، سهولت انتقال، کنترل آسان و ملاحظات زیست محیطی انرژی الکتریکی بیش از سایر انواع انرژی کاربرد پیدا کرده می باشد. تامین انرژی الکتریکی مورد نیاز مشتریان با کمترین قیمت و بهترین کیفیت ممکن هدف اصلی یک سیستم قدرت می باشد. در شبکه­های الکتریکی، تلفات یکی از بزرگترین معضلات می باشد که گریبان­گیر تولید،انتقال و توزیع نیرو می­باشد. از این رو کاهش تلفات و بهبود پروفیل ولتاژ از اهداف اصلی طراحان سیستم­های قدرت بوده می باشد و یکی از راهکارهای پیشنهادی جهت نیل به این اهداف،بهره گیری از خازنهای موازی و تغییر نسبت Tap Changerها در شبکه  می باشد ]1[.
توان حقیقی در نیروگاه­ها تولید می­گردد در حالی که توان راکتیو در نیروگاه (کندانسورهای سنکرون) و یا توسط نصب خازن ها و  تغییر نسبت Tap Changerها تامین می گردد. بهره گیری از خازن های موازی و تغییر نسبت Tap Changerها از اقتصادی ترین روش­ها جهت تامین بار راکتیو محسوب می شوند. خازن ها با کاستن تقاضای بار راکتیو ژنراتورها می توانند سایز و اندازه آنها را کوچک کنند. همچنین خازن ها می توانند جریان خطوط از محل خازن تا نیروگاه را کمتر کرده و در نتیجه تلفات و بارگذاری روی خطوط، ترانسفورماتورها و خطوط انتقال را کاهش دهند. بکارگیری خازن به صورت همزمان با تغییر نسبت Tap Changer علاوه بر موردها مذکور باعث به تاخیر انداختن یا حذف سرمایه جهت توسعه شبکه قدرت می شوند. در این پایان نامه با بهره گیری از خازن­گذاری در تأثیر ادمیتانس های موازی و تغییر نسبت TapChanger اهداف فوق میسر می گردد]2-4[ .
– طرح موضوع
در صنعت برق طراحی و بهره برداری بهینه و مؤثر اقتصادی همواره مورد توجه بوده می باشد از این رو کاهش هزینه های سالانه در شبکه امری ضروری می باشد. پس جهت کنترل ولتاژ باس­ها در محدوده حداقل و حداکثر مقدار مجاز، در شرایط تغذیه بارهای مختلف از خازن های موازی و با تغییر نسبت Tap بهره گیری می­گردد ]5[.
به رغم مطالعات گسترده جایابای خازن در شبکه­های قدرت، فقدان مطالعه عمیق در ارتباط با دو مسئله اساسی به چشم می­خورد. اول آنکه مطالعه همزمان سایر متغیرهای در اختیار بهره­بردار همچون تنظیم تپ ترانس و خازن­گذاری در سیستم­های قدرت و ارتباط این فعالیت­ها با سایر پارامترهای در اختیار بهره‌بردار سیستم در خور توجه بیشتری می­باشد. دوم آنکه مطالعه اقتصادی و تحلیل­های مبتنی بر آن به عنوان حلقه پیوند دهنده تصمیمات فنی با اقتصادی توجه بیشتری را می­طلبد. به علاوه لحاظ کردن عدم قطعیت در پارامترها تاثیر گذار بر خارن­گذاری نیز عاملی می باشد که لحاظ نمون آن طیف گسترده­تر و کاملتری از انتخاب­ها را پیش روی تصمیم­سازان شبکه می­نهد. بدین مقصود سوال اساسی این پژوهش چگونگی برنامه­ریزی توان راکتیو با در نظر گرفتن سایر متغیرها و پارامترهای در اختیار تصمیم­ساز شبکه می­باشد. در این راستا لحاظ کردن اثر عدم قطعیت بار با رعایت قیود محدوده توان راکتیو ژنراتورها، محدوده ولتاژ باس ها، محدوده تغییرات Tap و محدوده تغییرات اندازه ادمیتانس شنت مورد تحلیل و مطالعه قرار گرفته می باشد.
با لحاظ کردن عدم قطعیت در پارامترهای تاثیرگذار بر فعالیت­های تصمیم­سازی شبکه، ساختار برنامه­ریزی توان راکتیو شمایلی تصادفی به خودگرفته و مطالعه­های مبتنی بر فاکتورهای اقتصادی ریسک و سناریو سازی را می­طلبد. در اینجا خاطر نشان می گردد که برای در اختیار داشتن تحلیلی مناسب، ساختار برنامه­ریزی نیازمند راهکار حل مسئله مناسب می­باشد. پس کاهش ابعاد مسئله و در عین حال داشتن پاسخ­های دقیق با بهره گیری از تکنیک­های رایج در ادبیات موضوع کاهش ابعاد مسئله همچون تکنیک­های کاهش سناریو در طرح موضوع این پژوهش لحاظ شده­اند. در ادبیات موضوع، بهره گیری از روش­های      بهینه­سازی هوشمند برای حل مسائلی با چنین ابعادی پیشنهاد شده می باشد. بدین مقصود در این پژوهش از الگوریتم ازدحام ذرات به مقصود حل مسئله و در اختیار داشتن پاسخ بهینه فعالیت­های تصمیم­سازی شبکه بهره گیری شده می باشد.
1-3 ساختار گزارش
در فصل دوم کلیاتی در ارتباط با تجهیزات قدرت راکتیو و پیشینه پژوهش پیش رو پرداخته شده می باشد. فصل سوم الگوریتم تجمع ذرات باینری به عنوان یک روش هوشمند ابتکاری در حل مسائل بهینه سازی معرفی شده می باشد. در فصل چهارم به موضوع کاهش سناریو و مدلسازی برنامه­ریزی توان راکتیو پرداخته شده می باشد. در ادامه این فصل نتایج شبیه سازی به همراه تحلیل­های اقتصادی و فنی تصمیم­ساز شبکه ارائه شده می باشد. در فصل پنجم نتیجه گیری و پیشنهاد ادامه کار ارائه شده می باشد.
تعداد صفحه : 108
قیمت : 14700 تومان

این مطلب رو هم توصیه می کنم بخونین:   سمینار کارشناسی ارشد رشته برق - کنترل :کنترل و تعیین موقعیت ماهواره

بلافاصله پس از پرداخت لینک دانلود فایل در اختیار شما قرار می گیرد

و در ضمن فایل خریداری شده به ایمیل شما ارسال می گردد.

پشتیبانی سایت :        ****       serderehi@gmail.com

در صورتی که مشکلی با پرداخت آنلاین دارید می توانید مبلغ مورد نظر برای هر فایل را کارت به کارت کرده و فایل درخواستی و اطلاعات واریز را به ایمیل ما ارسال کنید تا فایل را از طریق ایمیل دریافت کنید.

***  *** ***

دسته‌ها: مهندسی برق