در این پایان نامه مشخصات ذاتی سیستم های توزیع سه فاز چهارسیمه(mgn) به صورت نامتعادل را بررسی نموده و به تشریح اثرات نوترال ، سیستم زمین، حالات گذرای اضافه ولتاژ و کاهش ولتاژ که به دلیل خطا در سیستم ایجاد گردیده پرداخته ایم. در سیستم قدرت اغلب از اثرات موارد ذکر گردیده صرف نظر کرده و به آنالیز سیستم می پردازند. با شبیه سازی در نرم افزار مطلب که توانایی و قابلیت بالایی در معادل سازی سیستم سه فاز چهار سیمه به طور عملی و منطبق با واقعیت را دارد، تمامی مطالب مذکور را بررسی نموده ایم. در شبیه سازی، اثرات سیم نوترال و سیستم زمین بر مشخصات سیستم سه فاز چهار سیمه اعم از نامتعادلی ولتاژ، افزایش ولتاژ و کاهش ولتاژ در اثر ایجاد خطا در سیستم و بهبود پروفیل ولتاژ در دو حالت دائمی و گذرا در قیاس با سیستم سه فاز سه سیمه را مورد بررسی قرار داده و به نتایج مطلوبی دست یافته ایم.

یکی از مراحل اصلی، در طراحی سیستم قدرت، طراحی بهینه ی سیستم توزیع است. مسأله ی طراحی سیستم توزیع، یک مسأله ی بهینه سازی غیر خطی عدد صحیح و np کامل است که توجه محققین را در چهار دهه ی گذشته به خود جلب کرده است. در کاربردهای طراحی، سیستم توزیع به دو زیر سیستم پست و فیدر تقسیم می شود. در این پایان نامه، روشی نوین برای طراحی بهینه ی زیر سیستم پست و زیر سیستم فیدر پیشنهاد شده است. در مرحله ی اول، مسأله ی طراحی پست، که شامل تعیین بهینه ی ظرفیت، مکان، ناحیه سرویس، و زمان بندی نصب ترانسفورماتورهای توزیع است، حل می شود. در مرحله ی دوم، بر پایه نتایج به دست آمده از مرحله اول، مسأله ی طراحی شبکه ی فشار ضعیف، که شامل تعیین سطح مقطع بهینه، مسیر مناسب و زمان بندی تعویض سطح مقطع خطوط lv است، حل می شود. مدل ارائه شده، با روشی نوین به مسأله ی برنامه ریزی خطی عدد صحیح، تبدیل شده است که به آسانی توسط نرم افزارهایی مانند aimms قابل حل می باشد. بسیاری از معایب روش های پیشین در این مدل رفع شده و ویژگی های جدیدی نیز به آن افزوده شده است.

بحث تاثیر مفید استفاد از منابع تولید پراکنده، در سالهای اخیر در اکثر مباحث علمی مورد بررسی قرار گرفته است. این منابع دارای مزایای بسیاری از قبیل: بهبود پروفیل ولتاژ، قابلیت اطمینان و کیفیت توان، به همراه کاهش تلفات، پیک سای و... می باشند. در این پایان نامه به بررسی مکان و مقدار بهینه ی توان اکتیو و راکتیو تولیدی منابع dg با استفاده از الگوریتم pso در یک شبکه توزیع واقعی می پردازیم، تا پروفیل ولتاژ و کاهش تلفات را با کمترین هزینه ی ممکن بهبود بخشیم.

توسعه سیستم قدرت، نتیجه افزایش روز افزون وابستگی به انرژی برق می باشد، بدلیل خصوصی سازی این صنعت ، توزیع انرژی با کمترین خاموشی وبالاترین درجه اطمینان از اهمیت بسیار ویژه ای برخوردار شده است. شبکه های توزیع بدلیل گستردگی و نزدیکی به مصرف کنندگان بیشترین آمار خطاها و خاموشی ها را به خود اختصاص می دهند. با توجه به نرخ بالای خطا در شبکه های توزیع ارائه روشی که بتواند محل وقوع خطا را در کمترین زمان نشان دهد کمک و راهنمای مناسبی برای بهره برداران جهت بازیابی سریع شبکه وافزایش ایمنی افراد و طول عمر تجهیزات می باشد. درصد بالایی ازخطاها، خطاهای امپدانس بالا هستند. در اثر تماس هادی های برقدار با اجسامی همچون شاخه درختان یا سقوط آنها روی سطوح خاکی، خطای امپدانس بالا به وقوع می پیوندد. جریان خطای امپدانس بالا معمولا کمتر ازنقطه تنظیم رله های اضافه جریان بوده و از اینرو امکان تشخیص آنها توسط رله های معمولی وجود ندارد. خطای امپدانس بالا تقریباً همیشه با قوس همراه بوده لذا با خطای قوس مترادف است. مدل سازی خطای امپدانس بالای همراه قوس وتأثیر متقابل آن برسیستم قدرت برای طراحی و تست رله های حفاظتی مهم است ، همچنین برای بررسی میزان موفقیت الگوریتم های مکان یابی و تشخیص خطای امپدانس بالا، مدل سازی دقیق این خطا ضروری می باشد لذا مدل سازی قوس با استفاده از نتایج آزمایشگاهی می تواند الگوریتم های تشخیص و مکان یابی خطا را به واقعیت نزدیکتر کند. اتصال منابع تولید پراکنده به شبکه های توزیع علی رغم مزایایی که برای شبکه دارد باعث می شود فیدرتوزیع از حالت شعاعی خارج شده و به صورت غربالی یا چند سو تغذیه درآید، لذا شیوه های مرسوم حفاظت در این شبکه کارآمد نبوده و یافتن محل خطا با وجود آنها می تواند بسیار مشکل باشد. اگر چه مکان یابی خطای امپدانس بالا با حضور منابع تولید پراکنده و با در نظر گرفتن قوس از منظر تأمین پایداری و ایمنی سیستم از اهمیت بالایی برخوردار است اما کارهای پژوهشی انجام شده تا اکنون بسیار کم وانگشت شمار بوده است. در این پایان نامه خطای قوس با استفاده از نتایج آزمایشگاهی شبیه سازی شده و به دقت با استفاده از نرم افزار emtp/atpdraw مدل سازی می شود، سپس در یک شبکه توزیع نمونه با منابع تولید پراکنده ، به کمک تبدیل موجک وشبکه عصبی مکان یابی خطا انجام می گیرد. مکان یابی خطا با دقت بسیار زیاد همراه بوده و نسبت به نوع خطا، زاویه خطا، حذف وافزایش و نامتعادلی بار مقاوم است.

در این پایان نامه مساله خازن گذاری در یک دوره ی سرمایه گذاری بلندمدت مورد بررسی قرار گرفته است. تابع هدف مورد استفاده، شامل هزینه های کاهش تلفات انرژی در شبکه، آزادسازی ظرفیت خطوط توزیع و هزینه ناشی از نصب و نگهداری خازن ها می باشد. در سرمایه گذاری های بلندمدت، پارامترهایی نظیر نرخ بهره بانکی، نرخ تورم و ارزش باقیمانده ای تجهیزات در پایان دوره سرمایه گذاری، از اهمیت بسیاری برخوردارند، لذا این پارامترها در فرمولاسیون تابع هدف وارد شده-اند. علاوه بر این، فرض شده است که میزان مصرف بارها در هر سال افزایش یابد، به عبارتی رشد بار سالانه نیز در تابع هدف ملحوظ شده است. از سوی دیگر به منظور حل تابع هدف، یک الگوریتم موثر و جدید به کار گرفته شده، که با استفاده از روش های الگوریتم رشد گیاهان و آنالیز ضرایب حساسیت، به شیوه ای متفاوت از روش های قبلی، در چندین مرحله به حل مساله می پردازد. روش پیشنهادی بر روی انواع شبکه های توزیع شعاعی که دارای انشعاب های مختلف و خطوطی با اندازه-های دلخواه می باشد، قابل اجراست. بارها در این شبکه از نوع توان- ثابت بوده و در طول شبانه روز تغییر می کند. متغیرهای تصمیمی که در هر مرحله باید تعیین شوند، عبارتند از «بهترین باس جهت خازن گذاری»، «اندازه خازن»، «تعداد خازن»، «سال خازن گذاری» و «نحوه کلیدزنی روزانه». از آنجایی که در تحقیقات قبلی، تمامی پارامترهای فوق همزمان بررسی نشده اند، این الگوریتم در دو سناریو، بر روی یک شبکه 34 باسه مورد آزمایش قرار گرفته است. در سناریو اول متغیرهای«سال خازن گذاری» و « نحوه کلیدزنی روزانه» حذف شده و نتایج آزمایش با چند نمونه از مقالات قبلی مقایسه شده، و در سناریو دوم تمامی پارامترها وارد مساله شده و بار دیگر بر روی همان شبکه 34 باسه تست شده است. با مقایسه نتایج مربوط به الگوریتم پیشنهادی با سایر مقالات، مشاهده می شود که در آنها بهبود حاصل شده است. از طرفی با وارد نمودن متغیرهای تصمیم اضافی و افزایش دامنه پاسخ های ممکن، این الگوریتم به خوبی و در یک زمان مناسب، قادر به حل مساله است.

در این پایان نامه نتایج یک روش جدید برای دسته بندی و مکان یابی خطا در نرم افزار emtp ارائه شده است. اطلاعات شبیه سازی شده با استفاده از یک تکنیک پردازش سیگنال پیشرفته مبتنی بر تحلیل موجک برای استخراج اطلاعات مفید از سیگنال ها، تحلیل شده تا به وسیله سیستم منطق فازی و شبکه عصبی هوشمند، نوع و مکان خطای امپدانس بالای زمین شده در یک شبکه واقعی توزیع شعاعی زیرزمینی تعیین گردد. این پایان نامه نشان دهنده کارایی بالای این روش پیشرفته پس از وقوع خطای امپدانس بالا می باشد. همچنین نتایج به دست آمده نشان می دهد که این تکنیک مکان یابی خطا دارای یک دقت قابل قبول تحت شرایط مختلف خطا و سیستم می باشد. هدف این پایان نامه به دست آوردن روشی مبتنی بر ترکیب تبدیل موجک با شبکه عصبی و منطق فازی برای دسته بندی و مکان یابی خطا (یافتن فاصله خطا تا منبع و همچنین شاخه خطا) در شبکه توزیع 20 کیلوولت شعاعی می باشد. این شبکه دارای 5 انشعاب بوده که پس از وقوع خطا در هر انشعاب، علاوه بر دسته بندی و یافتن فاصله خطا تا منبع، بایست شاخه خطادار نیز مشخص گردد. شبکه توزیع نمونه با استفاده از شرایط واقعی در نرم افزار atp/emtp شبیه سازی شده و با استفاده از یک مبدل کارآمد، اطلاعات به دست آمده از نرم افزار atp/emtp به نرم افزار matlab منتقل شده و سپس با استفاده از تبدیل موجک و با استخدام الگوهای مناسب، به استخراج مشخصه هایی مفید برای دسته بندی و مکان یابی خطا پرداخته شده است. در ادامه این مشخصه ها به عنوان ورودی به شبکه عصبی و منطق فازی داده شده و با استفاده از این روش ها خروجی مطلوب برای دسته بندی و مکان یابی خطا به دست آمده است. در فصل اول مروری کلی بر روش های دسته بندی و مکان یابی خطا در سیستم قدرت صورت گرفته است. در فصل دوم سیستم موردبررسی، نرم افزارهای به کاررفته و همچنین انواع خطاهای اعمال شده برروی سیستم نمونه معرفی شده اند. در فصل سوم به معرفی پردازش سیگنال و تبدیل موجک پرداخته و مولفه های به دست آمده از تبدیل موجک (یک مولفه تقریب و هشت مولفه جزئیات) برای استخراج مشخصه های به کاررفته به منظور دسته بندی و مکان یابی خطا مورد استفاده قرار گرفته است. در فصل چهارم از شبکه عصبی به عنوان یک ابزار و روش مناسب برای دسته بندی و مکان یابی خطا با استفاده از مشخصه های به دست آمده از فصل سوم استفاده شده است. در فصل پنجم ابتدا به معرفی منطق فازی پرداخته سپس مشخصه های استخراجی از تبدیل موجک به عنوان ورودی به سیستم منطق فازی داده شده و با استفاده از استنتاج فازی، نوع و مکان خطا به دست آمده است.

چکیده وجود بارهای صنعتی بزرگ در شبکه های توزیع سبب ایجاد اغتشاش در ولتاژ، کاهش ضریب توان و عدم تعادل بار در سه فاز می شود، که این موارد منجر به کاهش توان تحویلی به مصرف کننده و آسیب رسیدن به تجهیزات خواهد شد. علاوه بر این ضریب توان پایین و نا متعادلی بار، سبب کاهش ظرفیت شبکه، افزایش تلفات و نامتقارنی ولتاژ می گردد. در شبکه های برق به منظور جبران توان راکتیو از بانکهای خازنی و کندانسورهای سنکرون استفاده شده است. بانکهای خازنی برای جبران توان راکتیو و حفظ ولتاژ در سطوح مجاز آن کاربرد دارند. اما تغییرات دائمی بار، تنظیم ولتاژ با استفاده از بانک خازنی ثابت را عملاً غیر ممکن می سازد. به منظور حل این مشکل از بانکهای خازنی پله ایی استفاده می شود، اما عملکرد گسسته و پله ایی این بانکهای خازنی و سرعت پایین قطع و وصل آنها نیازهای سیستم قدرت را برآورده نمی کند. کندانسورهای سنکرون از قابلیت عملکرد پیوسته و سرعت پاسخ بالاتری نسبت به بانکهای خازنی برخوردارند اما بدلیل وجود اجزاء دوار، هزینه تعمیر و نگهداری نسبتاً بالایی دارند و سرعت پاسخ آنها نیز تحت تأثیر دینامیک کند روتور است. یکی از بهترین راه حلها به منظور جبران سازی سریع بار به نحوی که اثرات لحظه ایی بارهای بزرگ از جمله فلیکر حذف گشته و علاوه بر متعادل سازی بار و اصلاح ضریب توان، اندازه ولتاژ نیز بهبود یابد، استفاده از جبران کننده استاتیکی توان راکتیو در محل مصرف کننده است. موضوع این پایان نامه، ساخت یک جبران کننده استاتیک توان راکتیو در سطح فشار ضعیف می باشد که در سمت بار متصل می شود . در این پروژه اثرات نامتعادلی بار در تلفات توان، افت ولتاژ، نامتقارن شدن ولتاژ و ایمنی مصرف کننده ها بررسی خواهد شد. در نهایت یک دستگاه بالانس بار جهت متعادل نمودن شبکه، طراحی و ساخته می شود. مشخصات این نمونه که به صورت آزمایشگاهی ساخته و تست می شود، دارای سطح ولتاژ فشار ضعیف سه فاز ( 400 ولت) و سطح جریان 5 آمپر در فرکانس 50 هرتز می باشد. همچنین برای بخش کنترلی آن از میکروکنترلر avr استفاده شده که با زبان bascom برنامه نویسی شده است. از جمله مشخصات این جبران کننده، سادگی در ساخت و برنامه نویسی، قیمت پایین، پاسخگویی سریع و قابل قبول آن می باشد. واژه های کلیدی : جبران کننده استاتیکی توان راکتیو، تعادل بار، ضریب توان، تنظیم ولتاژ

برنامه ریزی توسعه شبکه انتقال یکی از مولفه های اساسی برنامه ریزی توسعه سیستم قدرت می باشد. در برنامه ریزی توسعه شبکه انتقال اهداف متفاوتی در نظر گرفته شده است که از مهمترین آن ها می توان به کاهش هزینه احداث و افزایش قابلیت اطمینان اشاره نمود. ماهیت مسأله برنامه ریزی توسعه شبکه انتقال یک مسأله دینامیک می باشد که در آن علاوه بر طرح نهایی، زمان اجرای طرح نیز تعیین می شود، اما به منظور سادگی در بسیاری از مراجع معتبر این مسأله صرفنظر از زمان اجرای طرح به صورت استاتیک در نظر گرفته شده است. در این پایان نامه برنامه ریزی توسعه شبکه انتقال مبتنی بر مدل دینامیکی با لحاظ هزینه های ساخت و تراکم به عنوان معیاری برای سنجش رقابت در بازار و هزینه برقراری امنیت ارائه شده است. در ادامه، مسأله مذکور با الگوریتم جستجوی هارمونی به عنوان یکی از الگوریتم های تکاملی حل شده است. جهت اعتبار سنجی روش ارائه شده از سیستم های آزمون 6 شینه گارور، 24 شینه ieee و 118 شینه ieee به ترتیب در افق های 15 ساله، 10 ساله و 10 ساله استفاده شده است و جواب های الگوریتم پیشنهادی با الگوریتم ژنتیک مقایسه شده اند. جهت مدل سازی عدم قطعیت های ناشی از ظهور تجدید ساختار در سیستم قدرت مدلی استاتیک، جامع و چند هدفه برای شمول بر عدم قطعیت هایی چون انرژی باد، بار سیستم و قیمت پیشنهادی تولیدکنندگان استفاده شده است. عدم قطعیت های فوق ابتدا توسط الگوریتم مونت کارلو تحلیل شده و سپس به مسأله وارد شده اند. در نهایت با استفاده از الگوریتم ژنتیک طبقه بندی شده نامغلوب موسوم به nsga ii که مهمترین مزیت آن امکان تحلیل هزینه- فایده به برنامه ریز می باشد، تابع هدف پیشنهادی در خصوص سیستم آزمون 24 شینه ieee پیاده سازی شده است.

مسئله تجدید ساختار شبکه توزیع، یک پروسه بهینه سازی پیچیده با هدف کاهش تلفات شبکه است به گونه ایی که رضایت هر دو طرف، شرکت های توزیع و مصرف کنندگان انرژی الکتریکی، برآورده شود. قیود شعاعی بودن شبکه توزیع و انرژی دار بودن تمام باس های شبکه بعد از هر تغییر در ساختار شبکه توزیع مخصوصاً برای شبکه های بزرگ، خود مسئله تجدید ساختار را بیش از پیش مشکل می کند. در این پایان نامه سعی شده است که مسئله تجدید ساختار شبکه توزیع با یک سری روش جدید حل شود. در فصل اول این پایان نامه یک مرور کلی بر مقالات ارائه شده در زمینه تجدید ساختار شبکه توزیع ارائه گردیده است. در فصل 2، روش های پخش بار متداول در شبکه های توزیع مورد بحث قرار گرفته اند. در فصل 3 یک روش ابداعی جدید برای حل مسئله تجدید ساختار شبکه توزیع ارائه گردیده است. نتایج حاصل از شبیه سازی نشان دهنده کارآیی و دقت بالای روش ارائه شده در مقایسه با سایر روش های موجود در زمینه تجدید ساختار بهینه می باشد. همچنین یک کدنویسی ابتکاری جدید نیز ارائه گردیده است که از ایجاد حلقه و بی انرژی شدن بارهای شبکه در حین پروسه تجدید ساختار توسط روش های فرا ابتکاری در شبکه های توزیع خودداری می کند. در فصل 4، به منظور اقتصادی کردن سود حاصل از بهبود پروفیل ولتاژ شبکه، یک سری فرمول جدید ارائه گردیده است، بعلاوه، در این فصل، مسئله تجدید ساختار شبکه توزیع با در نظر گرفتن هزینه تلفات و سود حاصل از بهبود پروفیل ولتاژ نیز حل شده است. در فصل 5 الگوریتم ژنتیک با مرتب سازی نامغلوب نسخه دوم برای حل مسئله تجدید ساختار پیشنهاد شده است. در فصل 6، یک روش ابداعی جدید برای حل مسئله تجدید ساختار شبکه توزیع به منظور کاهش هزینه تلفات و خسارت ناشی از قطع انرژی مشترکین ارائه گردیده است. سرانجام در فصل 7 یک نتیجه گیری از نتایج بدست آمده، ارائه شده است.

تولید پراکنده روز به روز مورد توجه بیشتر مهندسین قدرت قرار می گیرد. ترویج روزافزون dg می تواند علاوه بر عملکرد نرمال، به عنوان منبع تولید پشتیبان در مواقع قطع برق شبکه اصلی، وارد عمل شده و موجب افزایش قابلیت اطمینان شبکه توزیع گردد. ولی در مقابل در صورت بروز هرگونه خطا در شبکه توزیع این گونه منابع باعث از بین رفتن هماهنگی موجود بین ادوات حفاظتی شبکه می شوند. این مشکل می تواند باعث افت شدید قابلیت اطمینان شبکه گردد، مخصوصاً اگر تعداد منابع تولید پراکنده در یک شبکه زیاد باشد. لذا برای کاهش ناهماهنگی حفاظتی باید اتصال dgها به شبکه با مطالعات و بررسی های زیادی انجام گیرد. در فصل اول این پایان نامه، ارزیابی قابلیت اطمینان شبکه های توزیع مورد بحث قرار گرفته است. در فصل 2، تولید پراکنده و مزایای استفاده از این گونه منابع در شبکه های توزیع ارائه گردیده است. در فصل 3 این پایان نامه یک مرور کلی بر مقالات ارائه شده در زمینه ارزیابی قابلیت اطمینان شبکه های توزیع با حضور منابع تولید پراکنده و با در نظرگرفتن هماهنگی های حفاظتی و همچنین یک مرور کلی بر مقالات ارائه شده در زمینه جایابی بهینه منابع تولید پراکنده ارائه گردیده است. در فصل 4، ارزیابی قابلیت اطمینان شبکه های توزیع با حضور منابع تولید پراکنده و با درنظر گرفتن هماهنگی های حفاظتی ارائه گردیده است. نتایج حاصل از شبیه سازی ها نشان می دهد که با در نظر گرفتن هماهنگی بین ادوات حفاظتی (هماهنگی بازبست-فیوز و فیوز-فیوز) در صورتی که ظرفیت منابع تولید پراکنده به درستی انتخاب نشوند، می تواند باعث کاهش قابلیت اطمینان به مقدار قابل ملاحظه ای شوند و در پایان این فصل، نحوه تعیین ظرفیت بهینه منابع تولید پراکنده به منظور داشتن حداکثر قابلیت اطمینان ارائه گردیده است. در فصل 5، جایابی بهینه واحدهای تولید پراکنده به منظور کاهش تلفات و افزایش قابلیت اطمینان شبکه های توزیع با استفاده از الگوریتم بهینه سازی اجتماع ذرات ارائه گردیده است. سپس به منظور نشان دادن کارایی روش ارائه شده در شبکه توزیع، شبکه 33 شینه توزیع ieee را متناسب با نیاز مطالعات اصلاح می کنیم. سرانجام در فصل 6 یک نتیجه گیری از نتایج بدست آمده، ارائه شده است.

پیش بینی کوتاه مدت بار نقش مهمی در طراحی و بهره برداری از سیستم های قدرت ایفا می کند، به طوری که در برنامه ریزی ورود و خروج واحدها، با ملاحظه محدودیت های تولید واحدها و محدودیت های شبکه، مورد استفاده قرار می گیرد. پیش بینی بار در سیستم های قدرت تجدید ساختار یافته اهمیت مضاعفی می یابد. پیش بینی دقیق بار قیمت تولید برق را در سیستم های قدرت کاهش می-دهد و باعث بهره برداری موثر از آن خواهد شد. روشهای سنتی مثل تحلیل رگرسیون، مدل های سری زمانی، مدل های علت و معلولی و ... توسط شرکتهای زیادی برای پیش بینی کوتاه مدت بار مورد استفاده قرار می گیرد، اما به دلیل رابطه غیرخطی بین بار و عوامل موثر بر پیش بینی بار این روشها نمی توانند جوابهای دقیقی داشته باشند. استفاده از سیستم های هوشمند، روش جالب و کارآمدی برای مدل کردن سیستم هایی هستند که مدل خاص ریاضی ندارند و یا مدل ریاضی آنها بسیار پیچیده می باشد. یکی از روشهای هوشمند برای پیش بینی بار، استفاده از شبکه های عصبی می باشد. در این پایان نامه از شبکه عصبی برای پیش بینی کوتاه مدت بار استفاده شده و برای افزایش میزان دقت نتایج، انتخاب مناسب و بهینه پارامترهای موثر در این پیش بینی، مورد بررسی قرار گرفته است. برای پیش بینی بار با استفاده از روش مطرح شده در این پایان نامه، نیازی به اطلاعات مربوط به دمای هوا و میزان رطوبت هوا نمی باشد، بدون اینکه این کار باعث کاهش دقت پیش بینی گردد. برای آموزش شبکه عصبی و اجرای الگوریتم پیشنهادی از داده های پیک بار مصرفی روزانه در استان فارس از ابتدای سال 1382 تا انتهای سال 1388 استفاده شده است. الگوی داده های آموزشی شامل تمامی داده های 8 سال به جز اسفند ماه 1388 می باشد. بنابراین پیش بینی کوتاه مدت مورد نظر، پیک بار روزانه اسفند 1388 می باشد. ابتدا نتایج پیش بینی توسط شبکه های عصبی مختلفی انجام می پذیرد و از میان آنها بهترین شبکه عصبی با درصد خطای پایین در پیش بینی کوتاه مدت بار انتخاب می شود. سپس، پیش بینی کوتاه مدت بار همزمان با استفاده از شبکه عصبی مورد نظر و الگوریتم کرم شب تاب انجام می پذیرد و نتایج حاصل مقایسه می شوند.

افزایش قابلیت اطمینان در شبکه های توزیع، یکی از وظایف اصلی و همیشگی شرکت های توزیع مدرن می باشد. تشکیل ساختاری جدید برای شبکه های توزیع پس از وقوع خطای اتصال کوتاه، جزء شرایط اضطراری در این شبکه ها محسوب می شود. به همین دلیل، بازآرایی (بازیابی بار) سریع و البته کارآمد شبکه در اسرع وقت جهت بازیابی بارهای بی انرژی به منظور افزایش قابلیت اطمینان شبکه، سطح رضایت مصرف کنندگان انرژی و کاهش انرژی توزیع نشده، یکی از نیازهای مهم شبکه های توزیع محسوب می شود. با توجه به بزرگ شدن ابعاد و در پی آن پیچیده تر شدن شبکه های توزیع، وجود قیود و محدودیت های مختلف در شبکه، بازآرایی سریع شبکه با توجه به تجربیات گذشته تقریباً امری غیر ممکن محسوب می شود. به منظور رفع مشکل فوق، کامپیوترهای پیشرفته به کمک آمده اند. در این پایان نامه، سعی شده است تا با کمک برنامه های کامپیوتری و ارائه چند روش جدید و ابتکاری، مسئله بازآرایی شبکه و بازیابی بارهای بی انرژی ناشی از خطا به صورت کارآمد مورد بررسی و تحلیل قرار گیرد. هسته و اساس روش های ارائه شده، تعیین شاخصی مناسب برای کلیدهای شبکه است. روش های ارائه شده روی چند شبکه استاندارد مورد بررسی قرار گرفته است. نتایج بدست آمده از شبیه سازی ها حاکی از کارآمدی روش های ارائه شده است.

لزوم استفاده از توزیع انرژی الکتریکی مصرفی جهت کسب اطلاعات دقیق و مداوم از وضعیت کامل شبکه و پست های توزیع و تجهیزات آنها، بررسی مداوم شبکه و تصمیم گیری برای اصلاح آنها، عیب یابی قبل از وقوع حادثه(به صورت مداوم)، اطلاع از پروفیل دقیق بار مصرفی در تک تک پست ها و در نتیجه آگاهی از میزان اضافه بار احتمالی ترانسفورماتورها، اطلاع دقیق از نوسانات ولتاژ در تک تک پست ها و حل آن قبل از وارد آمدن خسارت به مصرف کنندگان بویژه کارخانجات، بیمارستان ها و مراکز مهم دیگر، اطلاع از میزان دقیق بار راکتیو در همه پست ها و ... در شبکه های توزیع انرژی الکتریکی به شدت احساس می شود. برای رسیدن به اهداف فوق الذکر و به دلیل پیشرفت های سریع تکنولوژی اتوماسیون و کنترل، دستگاه های اندازه گیر دیجیتالی با امکانات گوناگون برای پست ها، سیستم های رادیویی جهت برقراری ارتباط با مرکز کنترل در دسترس قرار گرفته که به سهولت و سرعت قابل بهره گیری می باشند[1]. اطلاعات در جهان امروز حائز اهمیت بسیاری است و کشورهای پیشرفته و در حال توسعه، سرمایه گذاری های بسیاری در زمینه جمع آوری دقیق و سریع اطلاعات انجام داده و می دهند. در زمینه نیروگاه ها و شبکه های برق رسانی نیز موضوع اطلاعات اهمیت ویژه ای پیدا کرده است زیرا تصمیم گیری و طراحی و نگهداری صحیح شبکه ها بدون داشتن اطلاعات صحیح و مداوم از مولفه های گوناگون شبکه مانند جریان، ولتاژ، فرکانس، ضریب قدرت، قدرت اکتیو، قدرت راکتیو و غیره دارای اشکالات بسیار بوده و خواهد بود. موضوع دیگری که بر پایه اطلاعات، قابل دسترسی است مدیریت بار می باشد و این موضوع نیز با توجه به بالا رفتن بسیار سریع هزینه تولید، انتقال و توزیع انژی الکتریکی بصورت حیاتی مطرح است. بخش مهمی از مشکلات و معضلات شبکه های توزیع از عدم وجود اطلاعات کافی و مداوم از شبکه و یا عدم کنترل و مدیریت بموقع ناشی می شود، که از آن جمله می توان به موارد زیر اشاره کرد : 1- عدم آگاهی مداوم از بار پست های توزیع و به عبارت دیگر پروفیل بار آنها 2- عدم آگاهی مداوم از مولفه های گوناگون پست های توزیع از قبیل : ولتاژ، جریان، ضریب قدرت 3- عدم آگاهی سریع از قطع بخشی از شبکه یا پست توزیع 4- عدم وجود امکان قطع و وصل پست های برق فشار متوسط از راه دور 5- عدم وجود امکان اندازه گیری جریان نول 6- عدم آگاهی سریع وپیوسته از عدم تعادل فازها با توجه به توضیحات فوق، بخش قابل توجهی از مشکلات اجزاء و کل شبکه از کمبود اطلاعات جاری سیستم یا شبکه ناشی می شود و لذا لزوم استفاده از سیستم کسب اطلاعات و کنترل مانند ( scada) در شبکه های توزیع انرژی الکتریکی ضروری به نظر می رسد. کاملا روشن است که آگاهی دائم از وضعیت سیستم باعث کنترل و مدیریت دقیق سیستم می شود. شناخت جامع و دقیق سیستم نیازمند دریافت اطلاعات از تمام نقاط سیستم است، که این کار مستلزم نصب وسایل اندازه گیر در تمام نقاط سیستم می باشد[1]. یکی از راه های کسب اطلاعات از شبکه استفاده از سیستم scada می باشد. در سیستم scada تعیین وضعیت سیستم به کمک اندازه گیری های جمع آوری شده در یک پریود زمانی (چند ثانیه) صورت می گیرد. آنچه در حال حاضر برای جمع آوری اطلاعات توسط نیروی انسانی شرکت های برق بطور اعم انجام می گیرد عبارتند از: 1- یادداشت نمودن جریان و ولتاژ و ... پست های عمومی در فواصل تقریبا سه ماهه،2- بازدید و یادداشت انرژی مصرفی از پست های اختصاصی در فواصل تقریبا دوماهه. حال با توجه به این نکات که چنین بازدیدهایی آن هم در فواصل نسبتا طولانی و در مقاطع زمانی کوتاه کمک موثری در جمع آوری اطلاعات آنها نمی تواند بکند و با در نظر گرفتن افزایش سریع چنین هزینه هایی در سال های اخیر موضوع استفاده از سیستمی مانند scada از نظر بعد اقتصادی منطقی به نظر می رسد[1]. عواملی همچون توسعه روزافزون تقاضای مصرف و گسترش پدیده تجدید ساختار موجب افزایش بارگذاری روی خطوط توزیع شده است. در چنین شرایطی استفاده از سیستم scada فعلی و زیر توابع آن به منظور اطمینان از عملکرد پایدار و مطمئن سیستم، کافی به نظر نمی رسد. با توجه به شعاعی بودن سیستم های توزیع انرژی الکتریکی و زیاد بودن تعداد شین ها(پست ها) نسبت به سیستم های انتقال، تعداد وسایل اندازه گیر لازم جهت مشاهده پذیری کل سیستم، در سیستم های توزیع نسبت به سیستم های انتقال بیشتر می باشد. لازمه تعیین و تشخیص مسائل کیفیت توان، مانیتورینگ سیستم قدرت و توزیع انرژی الکتریکی است. از جمله ابزار های مورد استفاده در مانیتورینگ کیفیت توان می توان به مولتی مترها، اسیلوسکوپ ها، تحلیل گرهای اغتشاشات، تحلیل گرهای هارمونیک ها و pqmها [13] اشاره کرد، هدف اصلی بعضی از این دستگاه ها کیفیت توان نیست ولی می توانند داده های کیفیت توان را اندازه گیری کنند. اولین قدم در رویت پذیری سیستم، جایابی بهینه pqmها در سیستم است تا شبکه رویت پذیری کامل شود. دو روش برای رویت پذیری سیستم قدرت وجود دارد : رویت پذیری عددی و رویت پذیری ساختاری (توپولوژی )[3]. رویت پذیری عددی بر اساس استفاده از ماتریس اطلاعات یا ماتریس ژاکوبین اندازه گیری، انعکاس دهنده پیکربندی سیستم و مجموعه اندازه گیری ها است. روش های عددی با ماتریس های بزرگ سروکار دارند ومحاسبات زیادی دارند . بسیاری از تکنیک های هوشمند جایابی pqmها مانند روش های آبکاری فلزات [4]، جستجوی تابو [5]، الگوریتم ژنتیک [4] بر پایه همین مفهوم است. با این حال همه این تکنیک ها نیاز به زمان همگرایی دارند و همگرایی آنها وابسته به حدس اولیه است. از سوی دیگر، در روش رویت پذیری ساختاری از مفهوم تئوری گراف برای پیدا کردن محل های بهینه استفاده می شود، روش های کمی بر اساس این رهیافت مانند جستجوی اول عمق [2]، روش های بر پایه درخت پوشا [5،16] و روش های برنامه ریزی عدد صحیح خطی [6] کار می کنند . با بررسی روش های ارائه شده برای جایابی دستگاه های اندازه گیری با شرط رویت پذیری کامل سیستم، این روش ها ایراداتی دارند که از آن جمله می توان به موارد زیر اشاره کرد : عدم دسترسی به رویت پذیری جریان خطوط (که در تحلیل محل خطا در سیستم قدرت و عملکرد رله ها بسیار کاربرد دارد )، نادرست بودن میزان رویت پذیری متغیرهای حالت، عدم دسترسی به متغیرهای اندازه گیری مستقیم و اندازه گیری غیرمستقیم با واسطه و غیره. لذا ارائه یک روش مناسب مبتنی بر برنامه ریزی عدد صحیح که ایرادات مذکور را بر طرف کرده و جواب بهتری نسبت به روش های موجود ارائه دهد ضروری به نظر می رسد. بنابراین در این پایان نامه با ارائه یک روش مبتنی بر برنامه ریزی عدد صحیح، مدل جدیدی برای جایابی pqmها با در نظر گرفتن همه قیود و مشکلات ذکر شده در بالا ارائه شده است . در این پایان نامه در فصل اول بعد از بیان مسئله و ضرورت جایابی pqm، روش های مکان یابی ارائه شده در مقالات مختلف مطرح می شود، در بخش بعدی این فصل، جایابی با هدف های خاص ذکر می شود. در فصل دوم مدل پیشنهادی بر پایه قوانین جایابی بیان شده و در فصل سوم نتایج شبیه سازی بر روی سیستم های نمونه استاندارد ذکر می شود و در پایان نتیجه گیری کلی و پیشنهادات بیان شده است.

به دلیل کمبود منابع انرژی، آلاینده¬های زیست محیطی، عدم وجود حاشیه امنیت کافی در حین بروز خطا و دلایل متعدد دیگر در شبکه¬های سنتی، شبکه¬های برق به سمت هوشمند شدن متمایل هستند. به دلیل نفوذ روز افزون منابع تولید پراکنده، شبکه¬های سنتی به دلیل ساختار سلسله مراتبی و پخش¬بار یک-طرفه جوابگوی نفوذ این منابع در شبکه نمی¬باشند. همچنین، جایابی بهینه این منابع از اهمیت بالایی برخوردار است، اگر این منابع در جای مناسبی نصب نشوند معایب زیادی را برای شبکه قدرت به همراه خواهند داشت. در شبکه¬های هوشمند از اینورتر¬هایی که منابع تولید پراکنده را به شبکه وصل می¬کنند، بار¬ها و خیلی دیگر از تجهیزات که در قسمت مسکونی وجود دارند به عنوان منبع قابل کنترل راکتیو برای کنترل ولتاژ استفاده می¬گردد.امروزه با کمک ساختار مدیریتی و کنترلی ایجاد شده در شبکه¬های هوشمند، روش¬های جدیدی برای کنترل تجهیزات به وجود آمده است. در این پایان¬نامه از یک ساختار کنترلی غیر¬متمرکز که بر اساس تجهیزات هوشمند است برای مدیریت تجهیزات استفاده شده است. مکان dg¬ها و میزان توان راکتیو تزریقی به هر باس توسط الگوریتم ژنتیک تعیین می¬شود. شبیه¬سازی بر روی یک شبکه توزیع متعادل 69 باس و یک شبکه نا¬متعادل 33 باس صورت گرفته است و بهبود پروفیل ولتاژ، کاهش تلفات توان اکتیو، کاهش انحرافات ولتاژ و کاهش نا¬متعادلی جریان شاخه¬ها به عنوان توابع هدف در نظر گرفته شده¬اند. در فصل 1، یک مرور کلی بر مقالات ارائه شده در زمینه کنترل توان راکتیو در شبکه¬های توزیع ارائه گردیده است. در فصل 2، به بررسی تفاوت¬های بین شبکه¬های سنتی و شبکه¬های هوشمند و بررسی تمایل به سمت هوشمند ساختن شبکه¬ها پرداخته شده است. همچنین، به بررسی راه¬های کنترل ولتاژ در شبکه¬های توزیع و راه¬های بهبود نا¬متعادلی بار پرداخته شده است. در فصل 3، به بررسی تفاوت¬های بین ساختار¬های کنترلی متمرکز و غیر¬متمرکز و بررسی دو روش ریزش بار و هماهنگ¬سازی منابع تزریق توان راکتیو برای کنترل ولتاژ در شبکه¬های هوشمند پرداخته شده است، همچنین الگوریتم مورد استفاده در این پایان¬نامه که بر اساس ساختار کنترلی غیر¬متمرکز و الگوریتم ژنتیک است ارائه گردیده است. در فصل 4، نتایج حاصل از شبیه¬سازی روش ارائه شده بر روی دو شبکه متعادل و نا¬متعادل توزیع ارائه گردیده است و سرانجام در فصل 5، نتیجه¬گیری از نتایج به دست آمده، ارائه شده است.

در ابتدای این پژوهش یک مرور کلی بر مطالعات انجام شده در زمینه بازآرایی شبکه توزیع ارائه گردیده است.از آنجایی که بازآرایی یک مسأله پیچیده بهینه سازی می باشد که نیاز به ارائه روش های سریع و کارآمد جهت حل آن احساس می گردد. روش های پخش بار متداول در شبکه های توزیع مورد بحث قرار گرفته است. هدف از طراحی و بهره برداری از یک سیستم قدرت، تأمین بارهای مورد نیاز شبکه می باشد که بارها را بصورت متمرکز بر روی شین ها در نظر می گیرند. در این صورت مشخصات بارها را با توان اکتیو و راکتیو مصرفی آن ها نشان می دهند.کلیات مباحث مورد بحث قرار گرفته است و به تشریح مسئله بازآرایی و همچنین اهمیت آن در سیستم های توزیع پرداخته شده است. سیستم توزیع ارتباط بین سیستم انتقال و مصرف کننده نهایی (خانگی، صنعتی، اداری، تجاری، کشاورزی) را برقرار می سازد و نزدیکترین بخش سیستم قدرت به مصرف کننده می باشد. توابع هدف و نتایح حاصل از شبیه سازی ارائه گردیده است؛ تابع هدف در این پایان نامه دو هدفه، به منظور کاهش تلفات شبکه و بهبود پروفیل ولتاژ تعریف شده است. برای مسئله بازآرایی، دو تابع هدف در نظر گرفته شده است که به صورت دو به دو و همزمان توسط الگوریتم پیشنهادی بهینه سازی خواهند شد. اولین تابع هدف مربوط به تلفات اکتیو فیدرهای شبکه توزیع می باشد و تابع هدف بعدی مربوط به شاخص پروفیل ولتاژ می باشد. در انتها یک نتیجه گیری از نتایج بدست آمده ارائه شده است. به این صورت که در این پژوهش از الگوریتم بهینه سازی تجمع ذرات که یک الگوریتم بهینه سازی چند هدفه قدرتمند است، برای بهینه سازی چند منظوره مسئله بازآرایی شبکه توزیع استفاده شده است که به نتایج قابل قبولی هم در زمینه پروفیل ولتاژ و هم بسیار قابل توجه در زمینه کاهش تلفات رسیده است.

طراحی و توسعه سیستم های توزیع، متعاقب توسعه شهری امری اجتناب ناپذیر است. جایابی بهینه پست های توزیع به عنوان مهمترین قدم در این امر مستلزم برآوردی فنی و اقتصادی می باشد. در این تحقیق یک مدل کارآمد و عملی به منظور طراحی و توسعه یک سیستم توزیع ارائه می گردد. این مدل چند منظوره بوده و اکثر پارامترهای موثر در امر جایابی بهینه پست های توزیع با در نظر گرفتن محدودیت های شبکه به منظور دستیابی به پاسخی عملی و کارآمد در آن گنجانده شده است. ضمن آنکه این جایابی بهینه در حضور منابع تولید پراکنده انجام می گیرد. محل این منابع تولید پراکنده از قبل مشخص بوده و انتخاب میزان ظرفیت آن به تابع هدف بستگی دارد. خروجی مدل شامل نوع پست(ترانس یا منابع تولید پراکنده)، تعداد، محل، مقدار ظرفیت نامی، ناحیه سرویس دهی و زمانبندی نصب مربوط به هر پست می باشد. بار شبکه به صورت دینامیک است. کمینه نمودن میزان هزینه سرمایه گذاری در دوره مطالعاتی نیز به عنوان هدف مدل در نظر گرفته شده است. مدل پیشنهادی بر روی یک سیستم واقعی اجرا و نتایج آن مورد بررسی قرار می گیرد. این سیستم ناحیه مشخصی از شبکه توزیع برق شهرستان سنندج بوده و نتایج آن طی یک دوره مطالعاتی میان مدت شش ساله و همراه با رشد بار سالانه، مورد بررسی قرار می گیرد.

پیش بینی صحیح بار علاوه بر صرفه جویی در هزینه های سرمایه گذاری، امکان برنامه ریزی بهتر برای توسعه نیروگاه ها و شبکه های انتقال و توزیع را فراهم می آورد. پیش بینی بار بر حسب بازه پیش بینی، به چند دسته تقسیم می شود. از آن جا که پیش بینی بار میان مدت نقشی حیاتی و کلیدی در بهره برداری اقتصادی و ایمن از سیستم های قدرت بازی می کند، در اینجا این نوع پیش بینی انجام شده است.جهت پیشبینی بار میان مدت می توان از شبکه ی عصبی مصنوعی استفاده کرد. شبکه ی عصبی مصنوعی به علت توانای یافتن نگاشت بین ورودی و خروجی در توابع پیچیده و غیر خطی، یکی از مناسب ترین ابزارها جهت پیش بینی میان مدت بار الکتریکی می باشد. تلفات در سیستم های توزیع به دو دسته تلفات فنی شبکه و تلفات غیر فنی شبکه تقسیم می شود. یک روش معمول برای محاسبه تلفات فنی استفاده از ضرایب بار و تلفات است.

کیفیت توان به عنوان یکی از مهم ترین موضوع های تحقیقاتی محققین دانشگاهی و مصرف کنندگان نهایی انرژی الکتریکی مطرح شده است. بازار های برق کیفیت جدیدی از سرویس دهی انرژی را ایجاب می کنند که تعیین محل خطا در شبکه های توزیع را به عنوان یک امر اجباری تلقی می کند. وقوع خطا در تجهیزات الکتریکی به دلیل شکست عایقی می باشد. نحوه تعیین محل خطا یک مسأله مهم می باشد، چون تعیین دقیق و سریع محل خطا سبب کاهش وقفه زمانی سرویس دهی می شود. الزامات بهبود سرویس دهی برق، شرکت های برق را به تعیین سریع تر محل خطا در سیستم های توزیع انرژی ملزم می کند تا تداوم سرویس دهی بهبود یافته و از جریمه های ناشی از قطع سرویس دهی مداوم جلوگیری شود. اما این مسأله به دلیل ناهمگون بودن فیدر ها و تعداد زیاد انشعاب ها و اتصالات بارها که سبب پیچیدگی زیاد سیستم توزیع می شود، کار ساده ای نمی باشد. در این زمینه کارهای زیادی انجام و راه حل های متعددی ارائه شده است. اما، از آن ها نمی توان برای تمام موارد استفاده نمود. در این پایان نامه راهکاری برای تشخیص و تعیین محل خطاهای امپدانس بالا بر اساس تبدیل موجک و شبکه های عصبی معرفی می شود. داده های شبیه سازی شده با استفاده از تکنیک های پیشرفته پردازش سیگنال مبتنی بر تبدیل موجک آنالیز می شوند تا اطلاعات مفید سیگنال ها استخراج گردد. سپس داده های ذکر شده به منظور تعیین محل خطاهای امپدانس بالا در یک شبکه عملی توزیع زیرزمینی، به شبکه های عصبی اعمال می شوند. این پایان نامه با نتیجه گیری جامع ازکارائی راهکار پیشنهادی در زمینه خطاهای امپدانس بالا انجام شده است. نتایج به دست آمده نشان می دهد که راهکار پیشنهادی، خطای قابل قبولی تحت شرایط گوناگون خطا و شرایط مختلف سیســتم های کابلی قدیمی دارا می-باشد.