جایابی بهینه واحدهای اندازه گیری فازور در سیستم قدرت

امروزه رشد روزافزون تقاضای مصرف، عدم توسعه مناسب سیستم های تولید و انتقال انرژی الکتریکی و طرح مسأله تجدید ساختار در صنعت برق از جمله عواملی است که موجب افزایش سطح بارگذاری شبکه های موجود و متعاقباً کاهش حاشیه پایداری این شبکه ها شده است. در چنین شرایطی، اطمینان از عملکرد پایدار و مناسب شبکه، نیازمند مشاهده دقیق حالات سیستم می باشد. معمولاً این امر با استفاده از سیستم اسکادا انجام می شود. در سیستم اسکادا، تخمین حالت سیستم به کمک اندازه گیری هایی صورت می گیرد که معمولاً همزمان نبوده و مقداری اختلاف زمانی بین آنها وجود دارد؛ از این رو، حالت پایدار یا در خوش بینانه ترین وضعیت، حالت شبه پایدار سیستم قدرت توسط سیستم اسکادا نمایش داده می شود. در نتیجه بهره بردار سیستم در مرکز کنترل، دسترسی به حالت دینامیکی سیستم نخواهد داشت تا به کمک آن قادر به حفظ عملکرد عادی سیستم باشد. برای جبران این کاستی موجود در سیستم اسکادا، به تازگی سیستم دیگری به نام سیستم پایش، حفاظت و کنترل فراگیر مطرح شده است که جزء اصلی آن واحدهای اندازه گیری فازور می باشد. این واحدها که به سیگنال پالس ساعت ماهواره های سیستم موقعیت یاب جهانی مجهز شده اند، قادرند تا همزمانی در انجام اندازه گیری ها را فراهم آورند. از آنجایی که این واحدها، می توانند به غیر از فازور ولتاژ شین ها، فازور جریان خطوط متصل به آنها را نیز اندازه گیری کنند، می توان در حالت مانا از روی قوانین کیرشهف، فازور ولتاژ شین های مجاور را نیز به دست آورد. از این رو، برای رویت پذیری کامل شبکه به منظور تخمین حالت آن، نیازی به نصب این واحدها در همه شین های شبکه نیست. علاوه بر این، نصب واحدهای اندازه گیری فازور در همه شین های شبکه به دلیل هزینه بالای آنها و عدم وجود امکانات مخابراتی در همه شین های شبکه، غیرممکن نیز به نظر می رسد. بنابراین یکی از مسایل مهم، پیدا کردن تعداد و محل بهینه نصب واحدهای اندازه گیری فازور، با توجه به هدف ها و محدودیت های مختلف مورد نظر می باشد. در این پژوهش، روش جدیدی برای جایابی بهینه واحدهای اندازه گیری فازور براساس یک مسأله برنامه ریزی عدد صحیح ارائه می گردد. این روش قادر است تعداد و مکان های بهینه نصب واحدهای اندازه گیری فازور را برای تأمین اهداف مختلف تعیین نماید. این اهداف شامل رویت پذیری کامل شبکه در حالت کارکرد عادی آن و همچنین در حالت از دست رفتن تکی واحدهای اندازه گیری فازور و یا خروج تکی خطوط در زمان بهره برداری می باشد. قیود لازم برای تضمین دستیابی به هر یک از این اهداف نیز بدون نیاز به تغییر ساختار شبکه و به صورت نامعادلاتی کاملاً خطی بیان می شود. در کلیه این حالت ها، اثر وجود شین های با توان تزریقی صفر سیستم لحاظ می گردد. توانایی روش پیشنهادی در حل هر یک از مسایل فوق با اعمال آن در شبکه های استاندارد 14، 30، 39، 57 و 118 شینه ieee و همچنین سه شبکه بسیار بزرگ 300، 2383 و 2746 شینه نشان داده می شود. نتایج به دست آمده، حاکی از کارایی موثر و مناسب روش پیشنهادی در مقایسه با روش های دیگر می باشد.