برای کاهش تلفات در شبکه های توزیع راه های متفاوتی از جمله تجدید آرایش و خازن گذاری وجود دارد. در هر شبکه ی توزیع تعدادی کلید وجود دارد که برخی از آنها در حالت عادی باز و برخی دیگر در حالت عادی بسته اند. با بستن بعضی از این کلید های باز و باز کردن همان تعداد از کلید های بسته، می توان مسیر شارش توان در شبکه های توزیع را به گونه ای تغییر داد که تلفات اهمی سیستم کاهش یابد. همچنین با نصب خازن در برخی از باس ها می توان تلفات را کاهش داد. در این پایان نامه، با استفاده از یک ایده ی ابتکاری، اطلاعات ساختاری شبکه ی توزیع (قسمت های حقیقی و موهومی ماتریس ادمیتانس شبکه) به عنوان ورودی های یک شبکه ی عصبی که قرار است جایگزین برنامه ی پخش بار شده و تلفات شبکه را تخمین زند، به کار گرفته شده اند. برای این منظور، دو ساختار متفاوت عصبی یعنی mlp و پیشخور آبشاری کاندید و تحت آموزش قرار گرفتند. البته بدلیل توان ساختاری برتر، شبکه پیشخور آبشاری در فازهای آموزش و تست بهتر از شبکه ی ?عصبی mlp رفتار کرد. سپس، شبکه ی عصبی آموزش دیده به همراه الگوریتم ژنتیک برای تعیین وضعیت کلید?ها و نیز تعیین مقدار خازن ها با هدف کمینه کردن تلفات اهمی شبکه توزیع استفاده شد. نتایج به دست آمده نشان می دهند که شبکه ی مذکور حتی در آرایش هایی از سیستم توزیع که آموزش ندیده است توانایی تخمین تلفات را با دقت بسیار بالا دارد. با این حال شبکه ی عصبی در مقایسه با برنامه ی پخش بار زمان اجرای بیشتری دارد. در مرحله ی بعد، اطلاعات بار شبکه نیز به ورودی های شبکه ی عصبی اضافه شدند تا این بار شبکه ی عصبی پس از آموزش بتواند در هر سطح باری تلفات شبکه و نیز ولتاژ بدترین باس را تخمین بزند. لازم به توضیح است که اطلاعات بار یکبار بصورت مستقیم (از طریق تعریف ورودی های جدید) و بار دیگر به شکل غیر مستقیم (با مدل کردن تقریبی بارها بصورت ادمیتانس ثابت) به شبکه عصبی اولیه اضافه شدند. در هر حال، شبکه عصبی کامل شده نتوانست همزمان دقت قابل قبولی را برای تخمین تلفات و نیز ولتاژ بدترین گره ارائه دهد که دلیل این اتفاق، احتمالاً تقریب استفاده شده در مدلسازی بار به شکل ادمیتانس ثابت و نیز ناهمگونی اطلاعات خروجی شبکه عصبی (تلفات و ولتاژ بدترین گره) است.

قابلیت اطمینان شبکه های قدرت به تعداد قطعی ها وابسته است که برای بهبود آن بایستی هماهنگی عایقی شبکه را مورد توجه قرار داد.بنابراین نصب برقگیر، بهترین المان حفاظتی جهت کنترل اضافه ولتاژ های ناشی از صاعقه و افزایش قابلیت اطمینان شبکه است. در حالت ایده آل برای حذف کامل تنش های شبکه بایستی روی هرکدام از تیرهای شبکه توزیع از برقگیر استفاده شود؛ اما نیازی به حذف کامل همه تنش ها وجود ندارد چرا که طراحی های مهندسی با قبول یک مقدار مشخص ریسک انجام می شوند. مضافا براینکه محدودیت های سرمایه گذاری نیز وجود دارند. در نتیجه برای بهبود عملکرد شبکه، انتخاب موثر برقگیر بایستی مورد توجه قرار گیرد. انتخاب موثر انتخابی است که محل بهینه برقگیر در نقاط مختلف را بگونه ای تعیین کند که ضمن تحمیل هزینه کمتر، به بازدهی بیشتری در جهت بهبود عملکرد شبکه منجر شود. در این پایان نامه نخست روشی آماری مبتنی بر روش شبیه سازی مونت کارلو برای بررسی تنش های ناشی از برخورد صاعقه به سیم هادی، سیم گارد و یا زمین در شبکه توزیع معرفی شده و سپس با استفاده از نتایج آن، ریسک عایقی شبکه محاسبه می گردد. در نهایت با استفاده از یک روش بهینه سازی مبتنی بر الگوریتم ژنتیک، محل بهینه برقگیرها در شبکه توزیع مشخص می گردد. با توجه به اهمیت تجهیزات مختلف شبکه و هم چنین شارش مقادیر متفاوت توان در خطوط مختلف شبکه، یک تابع وزن دار برای محاسبه ریسک عایقی مورد استفاده قرار می گیرد که با توجه به ملاحظات فنی و اقتصادی بدست می-آید. الگوریتم ارائه شده می تواند با در نظر گرفتن نوع و تعداد مشخصی برقگیر، مینیمم ریسک شبکه را تعیین کند. اما بصورت غیر مستقیم می تواند برای تعیین مینیمم برقگیر لازم جهت رسیدن به یک مقدار مطلوب ریسک نیز بکار رود. هدف اصلی این پایان نامه معرفی روشی جهت بهبود طرح های حفاظتی شبکه های توزیع در برابر اضافه ولتاژهای ناشی از صاعقه است که با استفاده موثر از برقگیر و سیم گارد انجام شده است. روش پیشنهادی، ریسک عایقی ناشی از اضافه ولتاژهای صاعقه و هم چنین تاثیر شرایط جوی را در نرخ تخلیه الکتریکی ناشی از صاعقه در نظر می گیرد. بعلاوه قادر است برخی ملاحظات اقتصادی اعم از هزینه سرمایه گذاری تجهیرات حفاظتی و هزینه خاموشی را نیز در بهینه سازی وارد کند. الگوریتم ارائه شده می تواند با در نظر گرفتن نوع و تعداد مشخصی برقگیر، مینیمم ریسک شبکه را تعیین کند که با در نظر گرفتن ملاک های فنی و اقتصادی ریسک عایقی شبکه را با جایابی 250 عدد برقگیر به 78/57 درصد رسانده است که منجر به کاهش 34/26 درصدی در مقایسه با ریسک شبکه بدون حفاظت شده است و هم چنین بصورت غیر مستقیم می تواند برای تعیین مینیمم برقگیر لازم جهت رسیدن به یک مقدار مطلوب ریسک نیز بکار رود. در متدهای پیشین تمامی نواحی شبکه با یک درجه اهمیت بررسی می شوند در حالیکه عملا اهمیت تمامی نقاط شبکه یکسان نمی باشند. در نتیجه برای افزایش کارایی بهینه سازی در این پایان نامه از ریسک وزن دار شبکه استفاده شده است که اندیس های فنی و اقتصادی جهت وزن دهی نقاط شبکه اعمال شده اند. در ملاک اقتصادی هر تیر برق با توجه به مجموع هزینه خاموشی و ارزش تجهیز حفاظتی (سیم گارد یا برقگیر) نصب شده در آن نقطه وزن دهی می شود که نسبت به گران ترین تیر برق پریونیت شده است. با در نظر گرفتن ملاحظات اقتصادی هزینه خاموشی و تجهیزات نسبت به متد های پیشین 25 درصد کاهش یافته است. در روش های مرسوم، محل اصابت ضربات صاعقه ثابت فرض شده در حالیکه محل وقوع تنش در نقاط مختلف شبکه متناسب با آرایش شبکه و پارامترهای آن متغیر است. در این پایان نامه با توجه به تصادفی بودن محل اصابت ضربات صاعقه، ریسک عایقی هر نقطه بصورت مجموع ریسک خرابی ناشی از sf، bf و ifمحاسبه شده که به این منظور یک مدل احتمالاتی برای انتگرال ریسک ناشی از ضربات صاعقه معرفی گردیده است که می تواند مورد استفاده قرار گیرد. روش بهینه سازی بر پایه الگوریتم ژنتیک توسعه پیدا کرده است. الگوریتم ژنتیک برای حل مسائل گسسته کارائی مناسبی داشته و با توجه به کدگذاری دودوئی کروموزوم ها در مبحث جایابی روال ساده ای را دنبال خواهد نمود و با توجه به سادگی پیاده سازی و سرعت بهینه سازی، به عنوان یک ابزار مناسب جهت حل مسئله مربوط به بهینه سازی در این پروژه مورد استفاده قرار گرفته است. مقایسه نتایج بدست آمده از روش های مرسوم با نتایج حاصل از بهینه سازی ارائه شده در این پایان نامه، نشان می دهد که استفاده از روش پیشنهادی برای مینیمم سازی شبکه از روش های متداول کاراتر است زیرا می توان گفت این روش برآورد مناسبی از نقاط بهینه را فراهم می کند و این خود ارزش کافی برای استفاده از آن را ایجاد می نماید و هم چنین با توجه به اینکه رسیدن به یک مقدار مشخص ریسک بعنوان تابع هدف تعریف شده، پس صرف نظر از اینکه جواب مسئله یکتا باشد قابلیت رسیدن به آن مقدار مشخص ریسک را دارد.

با توجه به نقش حیاتی و انکارناشدنی انرژی الکتریکی در جوامع امروزی، قطع برق از مهم ترین مسائلی است که شرکت های برق و مصرف کنندگان عمده انرژی به دنبال جلوگیری از آن هستند. یکی از دلایل قطعی که احتمال وقوع آن تصادفی و غیرقابل پیش بینی است، برخورد صاعقه به خطوط است. برخورد صاعقه به خطوط باعث بروز اضافه ولتاژهایی می شود که می توانند به شکست عایقی و در نتیجه قطع برق منجر شوند. اضافه ولتاژهای ناشی از صاعقه علاوه بر قطعی برق، به خود تجهیزات شبکه نیز ممکن است آسیب برساند. لذا محاسبه این اضافه ولتاژها به منظور بهبود طراحی عایقی خط، می تواند علاوه بر افزایش قابلیت اطمینان، باعث صرفه جوئی در هزینه های ناشی از خرابی شبکه نیز شود. در این رساله برای محاسبه اضافه ولتاژهای ناشی از برخورد مستقیم صاعقه به خطوط انتقال روشی جدید مبتنی بر روابط تحلیلی و شبیه سازی مونت کارلو ارائه شده است. هدف از این رساله کاهش زمان اجرای محاسبات ضمن حفظ دقت کافی می باشد. روش های مورد استفاده تا کنون یا مبتنی بر روابط تحلیلی در ارتباط با محاسبه اضافه ولتاژهای صاعقه بوده اند که از دقت کافی برخوردار نیستند و یا مبتنی بر شبیه سازی مونت کارلو در نرم افزاری مانند emtp بوده اند که زمانبر می باشد. در این رساله با استفاده از نرم افزار متلب روابط تحلیلی برای محاسبه اضافه ولتاژهای ناشی از برخورد صاعقه کدنویسی شده و سپس شبیه سازی مونت کارلو بر روی آن پیاده سازی شده است. در نتیجه روش پیشنهادی به دلیل استفاده از روابط تحلیلی دارای زمان پاسخگویی بسیار کم و به دلیل استفاده از شبیه سازی مونت کارلو از دقت کافی برخوردار است. پس از برخورد صاعقه به نوک دکل، موج ولتاژ ایجاد شده توسط این برخورد در بالای دکل مشاهده می شود. در این موج ولتاژ ایجاد شده نسبت به شکل موج استاندارد صاعقه تغییر شکل وجود دارد؛ که این تغییر شکل به دلیل انعکاس موج جریان صاعقه از مقاومت پای دکل و انعکاس از دکل های مجاور است. به همین دلیل برای شکل موج منتجه نهایی، یک cfo غیر استاندارد محاسبه می شود که با توجه به آن تعداد تخلیه های ناشی از صاعقه به دست می آید. روش پیشنهادی که مبتنی بر روابط تحلیلی و روش مونت کارلو است، بر روی یک شبکه نمونه اجرا شده و نتایج به دست آمده توسط متلب با نتایج ناشی از شبیه سازی روش مونت کارلو در نرم افزار emtp مورد مقایسه قرار گرفته است.

با توجه به رشد بار لزوم افزایش ظرفیت انتقالی خطوط برای تغذیه مناسب مصرف کنندگان امری بدیهی به نظر می رسد. یکی از روش های موجود، تبدیل خطوط شبکه از طریق افزایش فاز می باشد. این روش افزایش فاز که با نام روش چندفازه ( hpo) شناخته می شود تبدیل شبکه به شبکه های 6، 9 و 12 فاز می باشد که در این بین خطوط انتقال قدرت 6 فاز از نظر مقایسه و سهولت اجرایی به خصوص در سطوح ولتاژ ehv و uhv دارای برتری و کاربرد بیشتری می باشد. در این روش خطوط سه فاز موجود به خط دومداره سه فاز یا تک مداره 6 فاز تبدیل می شود. معمولأ در تغییر ساختار شبکه، مهمترین فاکتوری که به عنوان تابع هدف بررسی می گردد تلفات کل سیستم است که با در نظر گرفتن قیود ولتاژ برای باس ها بایستی مینیمم شود. امروزه به دلیل ورود بارهای غیرخطی در شبکه و استفاده از ادوات الکترونیک قدرت در اکثر تجهیزات صنعتی و خانگی که باعث خارج شدن ولتاژ شبکه از حالت ایده آل سینوسی می شود و همچنین افزایش سطح آگاهی مشترکین نسبت به مضراتی که ولتاژ نامناسب ایجاد می کند، مسئله کیفیت توان اهمیت پیدا کرده است که بایستی در غالب بررسی هارمونیکی و مطالعه سایر شاخص های کیفیت توان مورد توجه قرار گیرد. تاکنون تحقیقاتی که پیرامون مبحث تبدیل خطوط در جهت افزایش قدرت توان انتقالی انجام شده است جنبه های ساختاری مانند اندوکتانس، ظرفیت خازنی و عملکرد خطوط در شرایط مختلف (مانند حالت های گذرا وشرایط هارمونیکی و ... ) مورد بررسی قرار گرفته است. با این حال بهینه سازی کلی شبکه از دید انتخاب گزینه مناسب برای تبدیل خطوط با درنظر گرفتن مسائل کیفیت توان مورد توجه نبوده است. در این تحقیق روشی برای تبدیل بهینه ی خطوط انتقال در یک شبکه قدرت با استفاده از روش افزایش فاز، hpo، در حضور انواع بارهای غیرخطی و همچنین اعمال محدودیت های اجرایی خط با در نظر گرفتن شاخص-های کیفیت توان ارائه شده است بگونه ای که در آرایش پیشنهادی ضمن مینیمم شدن تلفات و برآورده شدن قیود ولتاژ باس ها، از نظر شاخص های کیفیت توان نیز شبکه در وضعیت مطلوبی قرار گیرد.

امروزه انرژی الکتریکی نقش اصلی و اساسی را در زندگی مردم ایفا می¬کند. با توجه به نیاز روز افزون، به انرژی الکتریکی از یک طرف و مشکلات زیست محیطی از طرف دیگر، گرایش به انرژی¬های نو و به خصوص انرژی بادی بیشتر شده است. اما توربین های برق بادی، بدلیل ساختار مرتفع و محل نصب آنها مورد هجوم صاعقه هستند. مشکل اصابت صاعقه به توربین¬های بادی باعث شده است، هزینه تولید برق بادی افزایش پیدا کرده و نرخ سودآوری برق تولیدی کاهش پیدا کند. هدف اصلی این پایان¬نامه بررسی چگونگی انتشار موج صاعقه به توربین بادی و همچنین راهکارهای مقابله با آن می-باشد. راهکارهای ارائه شده عبارتند از: ایجاد سیستم زمین با مقاومت کمتر، ( با استفاده از میله¬های زمین ) استفاده از سیم زمین ( گارد ) بین توربین¬های بادی برای ایجاد یک زمین یکپارچه، استفاده از برقگیرهایی با مشخصه بهتر در صورت وجود و همچنین استفاده از کابل به جای خطوط هوایی می-باشد. برای نشان دادن تاثیر موارد عنوان شده از نرم افزار حالت گذرا pscad/emtdc version 4.2.1 استفاده شده است. در انتها با در نظر گرفتن مسائل اقتصادی، برای چند ناحیه کاندیدای احداث مزرعه بادی بهترین راهکار عنوان خواهد شد.

در پی گسترش استفاده از تولیدات پراکنده در سیستم قدرت، ریزشبکه¬ها از جایگاه ویژه¬ای برخوردار شده¬اند. ریزشبکه¬ها شبکه¬های محلی شامل سیستم¬های تولید پراکنده، ذخیره¬سازهای انرژی و بارهای توزیع شده هستند که می¬توانند در دو حالت متصل به شبکه سراسری یا مستقل از آن (جزیره-ای) مورد بهره¬برداری قرار بگیرند. از سوی دیگر افزایش بارهای غیرخطی در سطوح ولتاژ توزیع، هارمونیک¬های ولتاژ را به رایج¬ترین مشکل کیفیت توان در ریزشبکه¬های سه¬فاز سه¬سیمه تبدیل کرده است. این در حالی است که حضور بارهای حساس در ریزشبکه¬ها ایجاب می¬کند که ولتاژ با کیفیتی برای تغذیه این دسته از مشترکین در شین بار ریزشبکه فراهم گردد. از اینرو در این پایان¬نامه روش-هایی مبتنی بر کنترل اینورترهای واسط سیستم¬های تولید پراکنده ارائه می¬گردد که علاوه بر تقسیم مناسب مولفه¬های مختلف جریان بار بین منابع، این قابلیت را دارند که هارمونیک¬های ولتاژ شین بار ریزشبکه را جبران¬سازی نمایند. در این راستا سه روش مجزا برای دستیابی به این اهداف پیشنهاد شده و نتایج حاصل از شبیه¬سازی این روش¬ها در حالت¬های مختلف مورد تحلیل و ارزیابی قرار گرفته است و جزئیات طراحی این سیستم¬های به همراه اطلاعات بخش¬های مختلف آن ارائه شده است. شبیه¬سازی طرح¬های پیشنهادی برای بهبود کیفیت توان ریزشبکه¬های جزیره¬ای بر روی یک سیستم آزمون شامل سه واحد تولید¬پراکنده، سه شین تولید و یک شین بار حساس در محیط simulink نرم¬افزار matlab انجام گرفته و نتایج حاصل از آن با جدیدترین مراجع موجود در این زمینه مقایسه شده است. در این مقایسه مشخص شده است که روش¬های پیشنهادی در این پایان¬نامه بسیاری از نقاط ضعف تحقیقات قبلی را پوشش داده و این قابلیت را دارند که به عنوان روش¬هایی کارآمد برای کنترل همزمان ولتاژ، فرکانس و جبران اغتشاشات کیفیت توان ریزشبکه¬ها در حالت جزیره¬ای مورد استفاده قرار بگیرند.

صاعقه یکی از مهم ترین پدیده های جوی است که هرساله به دلیل برخورد به خطوط انتقال باعث بروز خاموشی در شبکه قدرت می شود. اهمیت عدم قطعی شبکه از دیدگاه شرکت های برق منجر شده است که مطالعات بسیاری پیرامون موضوع صاعقه و اثرات آن بروی شبکه انتقال انجام گیرد؛ اما متأسفانه تاکنون یک طرح جامع حفاظتی در برابر ضربات مستقیم صاعقه برای خطوط انتقال ارائه نشده است. در این پایان نامه برای اولین بار سعی بر آن شده است که با ارائه یک طرح جامع حفاظتی و درعین حال کاربردی، بهترین گزینه های حفاظتی در برابر ضربات صاعقه به بهره بردار ارائه شود. بدین منظور ابتدا با استفاده از روش مونت کارلو پارامترهای اصلی صاعقه تولید شده است، سپس برای اولین بار با طراحی یک مدل الکتروهندسی جامع، مکان دقیق برخورد ضربات غیرعمودی صاعقه بروی خطوط انتقال مشخص شده است. در ادامه با ارائه یک روش جدید، فرآیند مدل سازی منبع جریان صاعقه بهبود یافته است. در این مرحله با استفاده از زبان برنامه نویسی فرترن و تکنیک های مدل سازی، تمامی اجزای شبکه مطابق با استانداردها و مدل های معتبر علمی در محیط نرم افزار atp شبیه¬سازی شده است. سپس با تعریف سناریوهای حفاظتی مختلف و لینک کردن دو نرم افزار atp و matlab با یکدیگر، تنش های ولتاژی و نرخ قطعی شبکه براثر اعمال صاعقه های تولیدی به هرکدام از سناریوهای حفاظتی محاسبه می شود. در مرحله بعد با توجه به شاخص های فنی و اقتصادی مهم از منظر بهره بردار، برای نخستین بار یک تابع چندهدفه بر روی خروجی های شبکه طراحی گردیده است. در این تابع تمامی عوامل تأثیرگذار بر روی شاخص های نرخ قطعی، هزینه و عمر تجهیزات لحاظ شده است. در انتها برای حل مسئله چندهدفه فوق، از الگوریتم nsga-ii به عنوان یکی از کارآمدترین روش ها برای حل مسائل چندهدفه گسسته استفاده شده است. نتایج به دست آمده نشان دهنده این موضوع است که روش کلی استفاده شده در این رساله با ارائه چندین طرح حفاظتی متفاوت و درعین حال برتر به بهره بردار، یک دید کلی از طرح های بهینه را برای وی ایجاد می کند؛ درنتیجه با توجه به اهمیت بیشتر هرکدام از توابع هدف، می تواند بهترین طرح حفاظتی را انتخاب کند.

موتورهای سنکرون مغناطیس دائم یکی از پرکاربردترین تجهیزات الکتریکی در صنعت می باشند. هر وسیله الکتریکی با توجه به کاربرد آن ممکن است در حین کار دچار مشکل شود. یکی از این مشکلات خطای الکتریکی است که سلامت ماشین های الکتریکی مخصوصاً موتورهای سنکرون مغناطیس دائم را تهدید می¬ کند. از شایع ترین نوع خطاهای الکتریکی، می توان به خطای اتصال کوتاه و خطای اتصال دو فاز در حلقه های سیم پیچی استاتور با درصد ها و شدت های مختلف اشاره کرد. شاید تصور شود که وقوع این نوع خطا در مراحل ابتدایی و با شدت کم مشکل ساز نباشد، امّا در صورت گسترش آن ضررهای جبران ناپذیری رخ می دهد. در این صورت، شناسایی این گونه خطاها و ارزیابی آن ها از اهمیّت خاصی برخوردار است. در این رساله با استفاده از روش مداری و معادلات ریاضی حاکم، موتور در حالت های سالم وخطا دیده شبیه سازی شده است و همچنین جهت درک بهتر اتفاقاتی که داخل ساختار هندسی موتور رخ می دهد توسط روش اجزای محدود نیز موتور سنکرون در حالت های مختلف سالم و خطا شبیه سازی شده است. در ادامه جهت تشخیص خطا روش آنالیز موجک بر روی جریان استاتور پیشنهاد شده است. جهت تشخیص میزان خطای به وقوع پیوسته، روش جدیدی برمبنای محاسبه انرژی ضرایب موجک و استفاده از آن ها جهت آموزش شبکه عصبی مصنوعی پیشنهاد شده است. نتایج شبیه سازی حاکی از آن است که آنالیز موجک می تواند با سرعت خوبی نوع خطای رخ داده را تشخیص دهد و همچنین استفاده از انرژی ضرایب موجک، شدت خطا را به خوبی نشان می دهد.

برخورد صاعقه به خطوط انتقال می تواند در زمانی بسیار کوتاه، اضافه ولتاژهای بزرگی را در قسمت های مختلف خط به وجود آورد که منجر به تخلیه الکتریکی و اتصال کوتاه گردد. به همین علت محاسبه دقیق این اضافه ولتاژها به منظور بهبود طراحی عایقی خط، می تواند علاوه بر افزایش قابلیت اطمینان باعث صرفه جویی در هزینه های ناشی از خرابی شبکه گردد. با این حال اگر اضافه ولتاژ به اندازه کافی برای تولید کرونا بزرگ باشد، در این صورت دامنه موج سیار در طول خط تضعیف شده و شکل آن تغییر می یابد. آگاهی از مقدار ماکزیمم و شکل موج اضافه ولتاژهای ناشی از برخورد صاعقه برای حفاظت و هماهنگی عایقی مناسب تجهیزات شبکه بسیار مهم است. در این رساله با در نظر گرفتن ماهیت آماری جریان صاعقه و منحنی سهموی خطوط انتقال در بین دو اسپن به محاسبه اضافه ولتاژهای ناشی از برخورد مستقیم صاعقه به خطوط انتقال در حضور کرونا پرداخته می شود. هدف از این رساله در نظر گرفتن اثر کرونا و تغییر امپدانس مشخصه در طول اسپن برای افزایش دقت محاسبات است. تاکنون در محاسبه اضافه ولتاژهای صاعقه برای بررسی بدترین شرایط ممکن، اثر کرونا به صورت کمی در نظر گرفته نشده است. در این رساله عملکرد خطوط انتقال در مقابل صاعقه با در نظر گرفتن اثر کرونا و تغییر امپدانس مشخصه در طول اسپن با توجه به نقطه برخورد صاعقه بررسی می شود. با توجه به ماهیت تصادفی پارامترهای صاعقه، عملکرد خطوط انتقال در برابر صاعقه بر اساس روش شبیه سازی مونت کارلو به وسیله نرم افزار emtp/atp بررسی می شود. روش ارائه شده بر روی یک شبکه واقعی اعمال شده و نتایج به دست آمده با حالت عدم حضور کرونا مورد مقایسه قرار گرفته است.

پیشرفت صنعت و گسترش مناطق مسکونی و تجاری تاثیر مستقیمی بر افزایش تقاضای انرژی الکتریکی دارد. به همین دلیل افزایش روزافزون انرژی الکتریکی و گستردگی مصرف کنندگان آن از یک سو و محدودیت در تعداد و محل احداث منابع تولیدی انرژی الکتریکی (نیروگاه ها) از سوی دیگر اهمیت شبکه انتقال به عنوان انتقال دهنده انرژی الکتریکی از محل تولید به محل مصرف را بیش از پیش نشان می دهد. به دلیل گستردگی شبکه انتقال، خطوط انتقال همواره در معرض اثرات مخرب جوی و محیطی قرار دارند. که این عوامل می توانند باعث آسیب به خطوط انتقال و اختلال در پیوستگی سرویس دهی به مصرف کنندگان شود. یکی از عواملی که همیشه مورد توجه طراحان و بهره برداران خطوط انتقال بوده؛ اضافه ولتاژهای ناشی از برخورد صاعقه به خطوط انتقال است. صاعقه قابلیت تهدید خطوط انتقال در هر زمان و مکانی را دارا بوده و می تواند به صورت لحظهای اضافه ولتاژهای بسیار بزرگی را در خطوط انتقال ایجاد کند. که اگر خطوط انتقال در مقابل این اضافه ولتاژها حفاظت نشده باشند، تحمل صدمات ناخواسته و پیش بینی نشده دور از انتظار نیست. در این رساله علاوه بر بررسی اثر نامطلوبی که آلودگی های محیطی بر عملکرد خطوط انتقال در مقابل صاعقه گذاشته و باعث تقلیل کارایی مورد انتظار خطوط انتقال می شوند، به بررسی عملکرد خطوط انتقال در مقابل صاعقه با حضور برقگیر پرداخته شده است. همچنین یک روش تحلیلی جدید برای بررسی عملکرد خطوط انتقال در مقابل صاعقه بر پایه روش مونتکارلو ارائه شده است. در این روش علاوه بر پارامترهای حفاظتی مرسوم مقاومت پای دکل و استقامت عایقی زنجیره مقره، اثر حضور برقگیر نیز به عنوان فاکتور حفاظتی سوم در روابط و محاسبات لحاظ شده است. استفاده از این روش امکان انتخاب بهینه مقدار مقاومت پای دکل، استقامت عایقی زنجیره مقره و ولتاژ نامی برقگیر (در صورت لزوم) برای رسیدن به تعداد مشخص قطعی در مرحله طراحی را فراهم می کند.

چکیده در این پایان نامه به طراحی بهینه ی مقره فشارقوی 230 کیلوولت با هدف توزیع یکنواخت میدان الکتریکی بر روی سطح مقره و همچنین هسته مرکزی مقره پرداخته شده است. بخش هایی که در روند بهینه سازی در این پایان نامه مورد طراحی قرار گرفته اند عبارتند از: 1) هسته مرکزی مقره که فقط با هدف یکنواخت سازی شدت میدان در مرکز هسته انجام شده است، 2) پوشش خارجی مقره که در طراحی بهینه این پوشش خارجی تمامی قیدهای مورد نظر درمورد ابعاد یک چترک مدنظر قرار گرفته است و لذا در شبیه سازی ظاهر فیزیکی چترک ها، هیچ گونه ساده سازی صورت نگرفته است، 3) الکترودهای فشارقوی و زمین که با هدف کاهش شدت میدان و اثر کرونا بر روی سطح الکترود و به روش اصلاح انحنا و با محاسبه ی شکل پیش فرض اولیه الکترود توسط منحنی های بزیر طراحی گردیده است، 4) طراحی و تعیین بهترین محل برای قرارگیری ریزدانه های اکسیدروی و محاسبه ابعاد بهینه ی این ریزدانه ها، 5) طراحی الکترودهای فشارقوی و زمین با به دست آوردن شکل پیش فرض اولیه و بهینه سازی این شکل پیش فرض با هدف کاهش شدت میدان روی سطح یراق فلزی. روند بهینه سازی در تمام قسمت ها توسط بسته نرم افزاری المان محدود comsol multiphysics و به صورت مرتبط شده با نرم افزار متلب می باشد. الگوریتم بهینه سازی مورد استفاده برای این کار، الگوریتم هوشمند اجتماع ذرات (pso) می باشد. در این روش، روند بهینه سازی با تولید پارامترهای اولیه توسط الگوریتم هوشمند در محیط متلب آغاز می شود، با استفاده از این پارامترها مدل سازی و محاسبات میدان در محیط نرم افزارcomsol multiphysics انجام می شود و داده های موردنیاز برای محاسبه تابع هدف به الگوریتم بهینه سازی فرستاده می شود. در گام بعدی پارامترهای بعدی توسط الگوریتم ذکر شده تولید می شود و این روند تا دست یابی به کانتور بهینه ادامه می یابد. نتایج حاصل شده نشان می دهد طراحی به روش ارائه شده و توسط منحنی های بزیر محدودیت استفاده از شکل های پیش فرض را از بین می برد و بهینه سازی جزء به جزء باعث کاهش بسیار مطلوب شدت میدان در نقاط بحرانی مقره گردیده است که این عامل سبب افزایش طول عمر مقره می گردد.

ترانسفورماتور یکی از ادوات بسیار مهم و گران قیمت مورد استفاده در شبکه های برق و از مهم ترین ‏اجزای یک شبکه قدرت می باشند. ترانسفورماتورها در حین کار با انواع مختلف از تنش های ولتاژ بالا روبرو ‏می شوند که از برخورد صاعقه ، عملیات کلیدزنی ‏ و یا اغتشاشات ‏ سیستم ناشی می شوند. یک ‏ترانسفورماتور باید به گونه ای طراحی شود که در برابر این اضافه ولتاژها ‏ ایستادگی کند.در این پروژه از برقگیر اکسیدروی (‏mov‏) به عنوان یک وسیله‎ ‎موثر در حفاظت‎ ‎داخلی سیم پیچ های ‏ترانسفورماتور در برابر اضافه ولتاژهای گذرا استفاده شده است روش هایی که تاکنون برای بررسی حفاظت از سیم پیچ های ترانسفورماتور در برابر تنش های گذرا ارائه شده ‏یا مبتنی بر آزمایش های تجربی بوده که با توجه به هزینه بالای تهیه ادوات و وسایل اندازه گیری ‏مخصوصاً در سطوح فشارقوی مشکل و یا غیرممکن است. و یا در بررسی تئوری، از مدل هایی استفاده شده ‏که از دقت کافی برخوردار نیستند. در محاسبه پارامترهای مدل نردبانی سیم پیچ مشخصات طراحی در ‏طول سیم پیچ یکسان فرض می شود حال آن که در واقع مقدار این پارامترها در بخش های مختلف سیم پیچ ‏یکسان نیست. در این پایان نامه از مدل نردبانی با پارامترهای متغیر برای مدل سازی سیم پیچ استفاده شده ‏است. که می تواند در مطالعه و شناسایی محل خطا با استفاده از پاسخ فرکانسی و مطالعات مربوط به ‏هماهنگی عایقی نیز از آن استفاده شود. در این پروژه از برقگیر اکسیدروی (‏mov‏) به عنوان یک وسیله‎ ‎موثر در حفاظت‎ ‎داخلی سیم پیچ های ترانسفورماتور در برابر اضافه ولتاژهای گذرا استفاده شده است. که در ‏آن سیم پیچ های ترانسفورماتور با تعداد مشخصی برقگیر اکسیدروی موازی گردیده است. از سیم پیچ و ‏برقگیر به ترتیب با مدل گسترده نردبانی و نمونه پیشنهادی ‏ieee‏ با پارامترهای اصلاح شده، استفاده ‏می شود. مدل های مربوطه در نرم افزار ‏emtp/atp‎‏ شبیه سازی شده است.‏‎ ‎سپس توزیع اختلاف ولتاژ در ‏سیم پیچ ترانسفورماتور نمونه برای حالت های مختلف (سیم پیچ زمین شده و سیم پیچ ایزوله) ارزیابی ‏می شود. در ادامه تأثیر برقگیر بر کاهش تنش های اختلاف پتانسیل الکتریکی روی سیم پیچ ها بررسی شده ‏و تعداد، مکان و نوع برق گیرها برای حفاظت بهتر مورد ارزیابی قرار می گیرد. هدف از این پایان نامه، کاهش ‏مقدار پیک ولتاژ در طول سیم پیچ ترانسفورماتور با استفاده از برقگیر مناسب، و بررسی تأثیر برقگیر در ‏توزیع ولتاژهای گذرا در طول سیم پیچ است.

در این پایان نامه روشی ارائه گردیده است که با اندازه گیری ولتاژ اندکی از شین ها محل بار آلوده کننده با دقت قابل قبولی مشخص می شود . ابتداء با مدل کردن بار فلیکر زا در یک شبکه 14 شینه از ولتاژ تمامی باس ها در شرایط مختلف ایجاد فلیکر توسط بار فلیکر زا نمونه برداری می شود و سپس باس ها حساس به فلیکر جهت اندازه گیری شناسایی می شود . از تبدیل s برای دسترسی به طیف فرکانسی سیگنال و بدست آوردن شاخص مناسب جهت تحلیل محل بار آلوده کننده استفاده می شود و سپس با استفاده از شبکه عصبی مصنوعی محل بار ایجاد کننده فلیکر در شبکه به طور هوشمند تشخیص داده می شود نتایج شبیه سازی نشان می دهد که با انتخاب محل مناسب اندازه گیری در شبکه می توان با تعداد اندازه گیری های اندک محل بار آلوده کننده را با دقت نسبتا بالایی تشخیص داد .