عنوان : جایابی بهینه خازن با هدف بهبود پروفیل ولتاژ و کمینه­ سازی تلفات توان شبکه توزیع واقعی با مدل­سازی بارهای مختلف

دانشگاه 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 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:
فصل اول: کلیات پژوهش
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 اظهار مسأله اساسی پژوهش……………………………………………………………………. 20
1-8 طرح کلی پایان­نامه……………………………………………………………………………. 22
فصل دوم: مبانی نظری و پیشینه پژوهش
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 اظهار 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 بهره گیری 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 مقصود بهبود پروفیل ولتاژ و کاهش تلفات توان در حضور خازن شنت انجام می­گیرد. برای این مقصود، دو مدل ارائه می­گردد: 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، زیرا 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 نمود 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 می باشد. برای این مقصود، انحراف ولتاژ به تابع تک­هدفه افزوده شده می باشد. مساله فوق با بهره گیری از الگوریتم بهینه­سازی اجتماع ذرات[1] (PSO) حل خواهد گردید. 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 پژوهش
1-1- دیباچه
تحلیل شبکه ­های توزیع یکی از دغدغه­ های اصلی بهره­برداران شبکه می باشد. یک مهندس سیستم بایستی اطلاعاتی درمورد­ی تعداد، اندازه، محل و نوع المان­های شبکه، به مقصود تحلیل شبکه­ توزیع، بداند. از آنجائی­که اکثریت سیستم­های توزیع عملا شعاعی­اند، جهت مدل­سازی و تحلیل شبکه بایستی به چالش­های مختلفی غلبه نمود، 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 می باشد. سیستم­های نامتعادل، نامناسب­اند.
– داده
کل سیستم توزیع با حداقل نظارت و کنترل اقدام می­کند. پس، داده ­های واقعی موجود سیستم برای مدل­سازی و تحلیل آنها بسیار محدود می باشد.                                                                      
طراحان نیازمند اطلاعات دقیق برای مدل­سازی و طراحی جایگزین برای سیستم­های پیچیده، به مقصود غلبه بر معضلات مختلف همراه با طراحی، بهره ­برداری و کنترل سیستم­های توزیع، هستند.   
پاسخ  بعضی از انواع معضلات مانند انتخاب هادی، تنظیم ولتاژ، جایابی خازن نیازمند مدل­­ها  و تکنیک­های دقیق می باشد.
مطالعات تحلیلی و طراحی برای شرکت­ها به مقصود اطمینان از تامین کیفیت توان انجام شده می باشد.   
بعضی از علت های پیچیدگی جنبه­ های طراحی سیستم توزیع در ادامه ارائه شده می باشد.
– 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 می­گردد ارزیابی راه­ حل فنی- اقتصادی یک فرآیند پیچیده ­ای باشد.
– اندازه
تعداد زیادی اجزاء یک سیستم توزیع را تشکیل می­دهند. این به آن معناست که شناسائی و تحلیل جایگزین­ها بسیار مشکل می باشد. ارزیابی تمامی جایگزین­های محتمل بسیار مشکل و گاهی نیز ناممکن می باشد.
– عدم قطعیت
در برنامه­ریزی بلند مدت، پیش­بینی ارتقاء در آینده امری ضروری می باشد. 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. پس، طراحی سیستم توزیع به مقصود ارضاء تقاضای آینده با اجتناب از عدم قطعیت در پیش­بینی بار و سایر موردها 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] اظهار می­گردد. 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 می­گردد) عینا توسط تولیدکننده (که به آن «توان مفید» اطلاق می­گردد) ارضاء نمی­گردد. توان مفید، توان اکتیو مورد نیاز برای تولید کارهای مفید می باشد، این همان توان مصرفی در بخش مقاومتی مدار می باشد. ادوات قدرت به صورت ایده ­آل مقاومتی نبوده و دارای راکتانس­اند، که این امر منجربه مصرف توان راکتیو در مدار می­گردد [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 می باشد. ارسال توان راکتیو سیستم به دو صورت می­تواند صورت گیرد. یک روش، حذف دلیل یا نیاز به آن می باشد، که با مدیریت بخشی از امپدانس بار صورت می­گیرد. این کار را می­توان با جبران­سازی راکتانس القائی توسط پست با بهره گیری از خازن­های سری همانند شکل­های (1-1) و (1-2) انجام داد. این روش، جبران­ سازی سری نامیده می­گردد.
روش دیگر برای غلبه بر نیاز به توان القائی راکتیو، تزریق مقدار معادل توان خازنی راکتیو مورد نیاز در قالب بارها با بهره گیری از نصب خازن­های شنت می باشد. خازن­های سری، جریان­های پس­فاز مورد نیاز برای بارهای القائی را می­کشد. این مفهوم در شکل (1-3) نشان داده شده می باشد. از این شکل می­توان دریافت که خازن­های شنت منجر به تغییر در زاویه بین ولتاژ سمت فرستنده (VR) و جریان می­گردد 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، بهره گیری نمی­گردد. بعلاوه، احتمال داشتن فرورزونانس در ترانسفورماتورهای توزیع و افزایش ولتاژ ناشی از جریان پس­فاز بالا حاصل از راه­اندازی موتورهای القائی بزرگ هست. خازن­های سری، از نظر حفاظت پیش روی موج جریان خطای ولتاژهای زیاد، به خوبی حفاظت نمی­شوند. به بیانی 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 بالتبع توان ظاهری نیز کم می­گردد. اصلاح ضریب توان برآیند منتج به افزایش صرفه­جوئی سیستم و کمینه­سازی تلفات می­گردد. 
مزایای نصب بانک خازنی اقتصادی امری اثبات شده می باشد [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 می­گردد.
ضریب توان اقتصادی، زمانیکه هزینه­ی نصب بانک خازنی برابر با مزایای اقتصادی نصب آن می باشد، حاصل می­گردد. 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.
1-2-1- کاربرد بانک خازنی
اگر واحدهای خازن انفرادی به صورت موازی نصب شوند، ظرفیت kVAr مجموعه افزایش می­یابد، در حالیکه اگر به صورت سری نصب گردد، مقدار KV مجموعه بیشتر می­گردد. مطالعه­ای روی منحنی طول مدت بار راکتیو فیدر می­توان انجام داد، به گونه­ای که کمترین توان راکتیو مورد نیاز (رخ داده در دوره­های بارگذاری سبک، معروف به حالت پایدار) می­تواند با اعمال بانک­های خازنی شنت حاصل گردد، در حالیکه بانک­های خازنی کلیدزنی را می­توان در دوره ­های پیک بار بکار گرفت.
[1]  The rule base
[1]  Particle Swarm Optimization
تعداد صفحه : 90
قیمت : 14700 تومان

این مطلب رو هم توصیه می کنم بخونین:   سمینار ارشد برق قدرت: جایابی تجهیزات اندازه گیری به منظور تخمین حالت شبکه های توزیع

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