امروزه با رشد روزافزون تقاضای انرژی الکتریکی، تجدید ساختار و نیز حرکت سیستم های‏ قدرت از ساختار سنتی به ‏سمت ساختار رقابتی و در جهت کاهش مشکلات اقتصادی و زیست محیطی در نیروگاه های بزرگ سبب شده است که ‏تولیدات پراکنده جایگاه ویژه ای پیدا کنند. بر اساس تعاریف منتشر شده در اتحادیه ها و آژانس های انرژی، تولید پراکنده به ‏منابعی اطلاق می گردد که ظرفیت آنها از چند کیلو وات تا حدود 10 مگا وات باشد. تولید پراکنده (‏dg‏) با حذف هزینه های ‏غیرضروری انتقال و توزیع، نیروی برق را در مکانی نزدیک به مصرف کننده تولید می کند. استفاده از تولیدات پراکنده، برای ‏جبران رشد بار و ظرفیت خطوط انتقال، بهبود کیفیت توان و ارتقای قابلیت اطمینان در سیستم های‏‏ توزیع در حال افزایش ‏است. این واحدها در پست ها و فیدرهای توزیع و در نزدیکی بارها قرار می گیرند. همچنین، پیش بینی می گردد که تولیدات ‏پراکنده در آینده سهم قابل توجهی در تولید انرژی الکتریکی بر عهده گیرند. دلیل این امر مزایای متعدد این منابع است که از ‏جمله آنها می توان به کاهش تلفات، بهبود قابلیت اطمینان و بهبود پروفیل ولتاژ اشاره کرد. ‏ در این تحقیق، روشی جدید برای بهبود قابلیت اطمینان و کاهش تلفات در سیستم های‏‏ توزیع به کمک الگوریتم ‏pso‏ ‏ارائه شده است. با استفاده از این روش می توان تعداد، مکان و ظرفیت منابع تولیدات پراکنده را بصورت بهینه برای ‏سیستم های‏‏ توزیع شعاعی تعیین کرد. با روش پیشنهادی شاخص های قابلیت اطمینان شبکه ضمن کاهش تلفات در شبکه ‏بهبود می یابد. همچنین، با توجه به ماهیت متغیر بار در شبکه های توزیع و اثر این تغییرات در بهینه سازی ذکر شده، بارهای ‏متغیر به صورت فازی مدل سازی شده است. در نهایت، روش پیشنهادی به شبکه شعاعی 33 شینه ‏ieee‏ اعمال و نتایج ‏بدست آمده با در نظر گرفتن مدل های فازی و ثابت برای بارهای مصرفی متغیر با زمان مورد تجزیه و تحلیل قرار گرفته است

خدمات جانبی به طور کلی به خدماتی گفته می شود که در کنار تولید انرژی، برای بهره برداری مطمئن شبکه برق لازم است. یکی از موضوعات اساسی سیستم قدرت تجدید ساختار شده، تعیین هزینه خدمات جانبی و بررسی چگونگی تغییر این هزینه ها با توجه به تصمیم گیری های بهره برداری است. از جمله خدمات جانبی که در تعرفه های انتقال در سیستم های قدرت بررسی می شود، کنترل ولتاژ و تامین توان راکتیو است که طی آن دستیابی به میزان ولتاژ مناسب خطوط را ممکن می شود. کنترل ولتاژ و تأمین توان راکتیو در سیستم های الکتریکی قدرت، به روش های متفاوتی انجام می شود. در این پایان نامه نقاط قوت و ضعف روش های مختلف موجود بررسی و با یکدیگر مقایسه شده و در نهایت روشی کار آمد تر برای دستیابی به افزایش اطمینان بهره برداری از این خدمت جانبی در سیستم های الکتریکی قدرت، ارایه شده است. در مرحله مطالعاتی، خدمات جانبی بازار سیستم های الکتریکی مورد بررسی قرار گرفته است. همچنین روش های تامین و طراحی خدمات جانبی که قبلا در این بازار ها اعمال می شد، بررسی شده است. سپس با اجرای انواع حراج های بازار کنترل ولتاژ و تأمین توان راکتیو در یک سیستم الکتریکی استاندارد، عملکرد روش های متفاوت در اجرای حراج های بازار، موردارزیابی قرار گرفته است.

در حال حاضر به دلیل مسائل اقتصادی و محیطی، سیستم های انتقال بسیار نزدیک به حدود پایداری خود مورد بهره برداری قرار می گیرند. آنالیز پایداری ولتاژ به توانایی ارزیابی ولتاژ همه شین های سیستم (شین های بار) تحت شرایط عادی و پس از اینکه مورد اغتشاش قرار گرفت مربوط می شود. تعدادی از ابزارها برای پیش بینی مسئله پایداری ولتاژ به طور متداول موجود هستند. تعدادی از این ابزارها براساس رهیافت های مرسوم مانند منحنی های pv وqv، اندیس های حساسیت می باشند. دیگر ابزارها از مفهوم های متفاوتی از قبیل تئوری دوشاخگی، تابع انرژی و تجزیه مقادیر استثنائی و غیره استفاده می کنند. اگرچه این ابزارها نتایج کامل و دقیقی فراهم می کنند، ولی برای کاربردهای بهنگام، مناسب نیستند چرا که بخاطر نیاز به محاسبات پخش بار تکراری ، خیلی زمان بر می باشند. برای مانیتور کردن بهنگام پایداری ولتاژ، شاخصهایی که به آسانی قابل محاسبه و در عین حال دقیق هم باشند، مطلوب است. یکی از این شاخص ها، شاخص معرفی شده توسط کسل و گلاویچ است. این شاخص دارای دقت کافی و همچنین دارای کاربرد عملی برای ارزیابی پایداری ولتاژ است و تحلیل پایداری ولتاژ را آسان میسازد. درسال های اخیر شبکه های عصبی برای ارزیابی بهنگام پایداری ولتاژ مورد توجه قرارگرفته اند. این پروژه یک شبکه عصبی پرسپترون (mlp) چند لایه را برای ارزیابی بهنگام پایداری ولتاژ، با در نظرگرفتن ساختار متغیر شبکه ارائه می کند. یک شبکه عصبی mlp برای تخمین شاخص پایداری ولتاژ که شاخص l نامیده میشود، تحت توپولوژی های مختلف سیستم و همچنین شرایط کاری استفاده می شود. آموزش شبکه عصبی با انتخاب ویژگیهای مناسب به عنوان ورودیها و شاخص l به عنوان هدف(خروجی) انجام می شود. همچنین از آنالیز مولفه اساسی برای کاهش ابعاد داده های ورودی استفاده می گردد. سیستم 39 شینه new england هم برای نشان دادن دقت و کارایی روش پیشنهادی استفاده خواهد شد.

در سالهای اخیر، موضوع کیفیت توان برای تولیدکنندگان و مصرف کنندگان انرژی الکتریکی، اهمیت بسزایی یافته و به عنوان یکی از شاخص های شایستگی در بازار خصوصی برق، مد نظر قرار می گیرد. یکی از پدیده های کیفیت توان، کمبود ولتاژ است. این پدیده از مهم ترین و معمول ترین مشکلات شرکت های برق بوده و تقریباً 80 درصد از مسائل کیفیت توان موجود در سیستم های قدرت را به خود اختصاص می دهد. در این پایان نامه، یک جبران ساز کمبود ولتاژ با روش کنترلی نوین، مبتنی بر اتوترانسفورماتور سوییچ شونده ارائه می گردد. از جمله مزیت های جبران ساز پیشنهادی به نسبت جبران سازهای مرسوم که عمدتاً مبتنی بر سیستم های اینورتری هستند، می توان به استفاده از تنها یک سوییچ در هر فاز اشاره نمود که نیازی به ذخیره کننده انرژی ندارد. بنابراین، جبران ساز ارائه شده در این پایان نامه نه تنها از پاسخ سریع تری نسبت به روش های موجود برخوردار است، بلکه راهکار ارزان تری نیز می باشد. همچنین، روش کنترل ولتاژ هیسترزیس تصادفی، که در این پایان نامه پیشنهاد گردیده است، موجب توزیع مناسب طیف هارمونیکی و کاهش اعوجاج هارمونیک کل (thd) در شکل موج ولتاژ بار می گردد. جبران ساز پیشنهادی، با استفاده از شبیه سازی های انجام شده در محیط سیمولینک نرم افزار متلب، تحت کمبودهای ولتاژ مختلف، مورد ارزیابی قرار گرفت. نتایج به دست آمده از این شبیه سازی ها، نشان می دهد که روش پیشنهادی در این پایان نامه، توانایی جبران سازی پدیده های کمبود ولتاژ با شدت های مختلف را دارد.

حفظ پایداری ولتاژ یکی از مهمترین نگرانی هایی است که شرکت های ارایه دهنده ی توان الکتریکی با آن مواجه هستند. این رساله روش کنترل ولتاژی را برای غلبه بر این نوع ناپایداری با استفاده از کنترل پیش بین پیشنهاد می کند. ناپایداری ولتاژ ارتباط تنگاتنگی با کمبود توان موهومی، پاسخ تغییر دهنده های تپ تحت بار و عکس العمل بارهای موجود در سیستم پس از افت ولتاژ به دنبال وقوع یک اغتشاش دارد. بنابراین در این روش پیشنهادی از بارزدایی، تزریق توان موهومی و کنترل تپ برای پیشگیری از فروپاشی ولتاژ استفاده خواهد شد. با درنظر گرفتن ماهیت گسسته ی تغییر در تپ ترانسفورمر، میزان بارزدایی با قطع فیدرهای بار از شبکه و همچنین میزان توان موهومی تزریق شده توسط بانک خازنی، فضای جستجو برای بهینه ساز کنترل پیش بین، فضای جستجوی گسسته خواهد بود. در این پایان نامه دو رهیافت جدید برپایه ی روش بهینه سازی خیل ذرات (pso) برای بهینه سازی در فضای اعداد صحیح ارایه خواهد شد، بگونه ای که بتواند به عنوان بهینه ساز کنترل پیش بین برای پیشگیری از فروپاشی ولتاژ بکار رود. نتایج بدست آمده از اعمال این روش کنترلی بر یک سیستم آزمون چهار باسه، توانایی آن در پیشگیری از فروپاشی ولتاژ را تأیید می کند.

یکی از عوامل مهم در برقراری و افزایش امنیت سیستم های قدرت، تأمین مناسب توان راکتیو است. تامین توان راکتیو در محیط های تجدید ساختار یافته بر عهده بهره بردار مستقل سیستم قدرت است و به عنوان یکی از شش خدمت جانبی سیستم قدرت محسوب می شود. در این پایان نامه تأمین بلند مدت توان راکتیو از طریق انعقاد قرارداد با صاحبان نیروگاه ها مورد بررسی قرار گرفته است. توان راکتیو تأثیر به سزائی بر ولتاژ شینه های سیستم قدرت دارد و یکی از عوامل مهم در تأمین امنیت شبکه قدرت است. کمبود توان راکتیو منجر به فرو پاشی ولتاژ شبکه می شود که یکی از دلایل مهم خاموشی های وسیع در شبکه های قدرت کشورهای مختلف دنیا است. در این پایان نامه یک مدل برای خرید توان راکتیو به صورت بلند مدت ارائه شده است. مدل ارائه شده برخلاف مدل هایی که تاکنون معرفی گردیده اند، یک مسأله غیر خطی است. مدل هایی که در دیگر پایان نامه و مقالات ارائه شده اند، جزء دسته مسائل غیرخطی آمیخته به اعداد صحیح هستند و حل آن ها سخت بوده و زمان زیادی برای رسیدن به جواب بهینه احتیاج دارند. با توجه به اینکه مدل ارائه شده شامل متغیرهای باینری نبوده، نسبت به مدل های پیشین دارای زمان حل کمتر و جواب بهینه تر است. در این مدل، هدف خرید توان راکتیو و تأمین امنیت سیستم قدرت در بلند مدت است. برای این منظور با خرید توان راکتیو با توجه به دوگان های محدودیت توان راکتیو، تابع سود اجتماعی بیشینه می گردد.

امروزه به دلیل افزایش تقاضای انرژی الکتریکی، ایجاد محیط بازار برق و محدودیت های اقتصادی و زیست محیطی در احداث خطوط انتقال جدید، شبکه های قدرت نزدیک به حد پایداری ولتاژ خود مورد بهره برداری قرار می گیرند، به طوری که ناپایداری ولتاژ یکی از مهم ترین عوامل خاموشی های سراسری در شبکه های قدرت در سال های اخیر بوده است. عملکرد سیستم قدرت در نزدیکی حد پایداری ولتاژ، مستلزم ارزیابی و کنترل بهنگام شبکه است. روش های ارزیابی محلی پایداری ولتاژ به علت سرعت محاسباتی بالا، که با استفاده چند نمونه فازوری (در صورت نصب pmu در محل شینه مورد مطالعه یا شینه های مجاور آن)، به مطالعه پایداری ولتاژ هر شینه می پردازند، جایگاه ویژه ای در ارزیابی به هنگام پایداری ولتاژ یافته اند. در این پایان نامه هدف مقایسه چند روش محاسبه شاخص پایداری ولتاژ و ارائه بهترین روشی است که برای ارزیابی محلی پایداری ولتاژ با استفاده از داده های فازوری مورد استفاده قرار گیرد. برای این منظور رفتار شاخص های مختلف نسبت به تغییرات بار به کمک آنالیز حساسیت مقایسه و در نهایت بهترین شاخص تعیین می گردد. سپس با در نظر گرفتن این مطلب که در عمل داده های ارسال شده بوسیله واحد های pmu دارای نویز هستند، روش جدیدی با استفاده از شبکه عصبی چند لایه پرسپترون (mlp)، برای تخمین دقیق و بهنگام شاخص پایداری مذکور استفاده خواهد شد، تا شبکه عصبی آموزش دیده قادر باشد حاشیه پایداری ولتاژ را با وجود خطا در داده های دریافتی بوسیله pmuها، به درستی تخمین بزند. عملکرد مناسب روش های مطرح شده در این پایان نامه با کمک شبیه سازی های انجام شده بر روی سیستم 39 شینه new england تایید می گردد.

در نواحی شهری، تقاضا برای اتوبوس به صورت غیر یکنواخت در مکان و زمان توزیع شده است. معمولا به دلیل، محدودیت های اقتصادی و محدودیت در منابع اجتماعی، اتصال همه جفت مبدا-مقصدها به یکدیگر توسط مسیرهای اتوبوس رانی کاری غیرعملی، می باشد. در چنین مواردی، استفاده از یک شبکه اتوبوس رانی با قابلیت دسترسی و تحرک محدود، که متشکل از چند مسیر و تعدادی مرکزجابجایی است، در خدمت دهی به تقاضاها مفید می باشد. در پژوهش های پیشین، روش های متعددی برای حل مساله زمان بندی شبکه اتوبوس رانی، پیشنهاد شده اند. هدف اصلی در روش های قبلی را می توان، در یافتن مقدار بهینه سرفاصله زمانی و زمان توقف و در نتیجه کمینه شدن هزینه کل سامانه، خلاصه کرد. در این پژوهش، یک مدل و توابع هزینه جدید، مرتبط با مساله زمان بندی اتوبوس در شبکه حمل و نقل شهری، برای هر دو حالت فرآیند ورود قطعی و غیرقطعی، پیشنهاد شده اند و برای هر کدام از آن ها یک مدل رایانه ای طراحی گشته است. مدل جدید بر روی یک شبکه اتوبوس رانی مصنوعی، اعمال شده است تا کارایی آن امتحان گردد. نتیجه نشان می دهد که مدل الگوریتم ژنتیک چندهدفه، وقتی که از عملگرهای مخصوص مساله، مانند؛ تولیدکننده سرفاصله زمانی، پیوند سرفاصله زمانی و جهش سرفاصله زمانی استفاده می کند، می تواند به سرعت حل بهینه را بیابد. همچنین نشان داده می شود که حتی اگر مدل الگوریتم ژنتیک چندهدفه با عملگرهای رایج خودش نیز بکار گرفته شود، می تواند پاسخ خوبی را بیابد.

استفاده از منابع تولید پراکنده (dg) در شبکه های توزیع بدلیل مزایای زیاد آنها رو به گسترش است. یکی از این مزایا می تواند استفاده از ظرفیت این واحد ها به عنوان منابع پشتیبان برای تامین قسمتی از بار شبکه در هنگام از دست دادن منبع اصلی شبکه باشد. در این موارد می توان شبکه توزیع را به جزیره هایی تقسیم کرد که در هر جزیره با وجود منابع تولید پراکنده (dg) و بارهای مصرفی، پایداری حفظ گردد. این فرآیند در بازیابی شبکه و افزایش قابلیت اطمینان آن موثر است. در این پایان نامه، روشی جدید برای تعیین بهینه حدود و مرزهای جزیره ها در شبکه های توزیع مشتمل بر منابع تولید پراکنده ((dg با استفاده از الگوریتم جستجوی ممنوع ارائه گردیده است. روش پیشنهادی روی یک سیستم 118 شینه اجرا و حدود بهینه جزیره ها در این شبکه تعیین شده است.

شبکه های توزیع معمولاً دارای ساختار شعاعی هستند. با وقوع خطا در یکی از خطوط شبکه و خروج آن خط، بارهای پایین دست آن بی برق شده که لازم است بارهای قطع شده مجدداً تغذیه شوند. فرآیند برقدار کردن مجدد فیدرهای ایزوله شده بازیابی بار نامیده می شود.مسئله بازیابی بار یک مسئله غیرخطی با قیود و توابع هدف مختلف می باشد. معمولاً شبکه های توزیع دارای چندین خط مانور بوده که موجب می شود آرایش های مختلفی در بازآرایی آن بدست آید. فرآیند بازیابی بار می تواند شامل قطع برخی از خطوط اصلی و بستن برخی از خطوط مانور به منظور دستیابی به یک آرایش جدید باشد. حضور منابع تولید پراکنده اثرات مهمی روی فرآیند بازیابی و بازآرایی شبکه توزیع دارد، قابلیت عملکرد جزیره ای این منابع از قطعی سراسری در شبکه پیشگیری کرده و به افزایش قابلیت اطمینان شبکه کمک می کند. در این پایان نامه ، مسئله بازیابی بار در شبکه های توزیع مجهز به منابع تولید پراکنده به عنوان یک مسئله غیرخطی و با در نظر گرفتن اهداف و قیود مختلف مورد مطالعه قرار می گیرد. هدف اصلی فرآیند بازیابی تعیین یک آرایش جدید با حداقل تلفات برای تامین حداکثر بارهای قطع شده و نیز تعیین یک ترتیب بهینه کلید زنی است که قابلیت اطمینان مصرف کننده ها را بهبود دهد. در روش ارائه شده بخشی از بار های قطع شده از طریق منابع تولید پراکنده ای که در ناحیه قطع شده وجود دارند تغذیه شده و بخش دیگراز طریق خطوط مانوری که ناحیه قطع شده را به فیدر های مجاور ارتباط می دهند به شبکه اصلی وصل شده و از آن طریق تغذیه می شوند. از الگوریتم ژنتیک برای تعیین آرایش و ترتیب بهینه کلیدزنی طی فرآیند بازیابی استفاده شده است، به گونه ای که تلفات، شاخص انرژی تامین نشده و مقدار بار تامین نشده در آرایش نهایی به حداقل برسد. نتایج شبیه سازی روی یک شبکه 118 شینه کارایی روش پیشنهادی را به خوبی نشان می دهد.

با رشد سریع تقاضا برای انرژی الکتریکی و تجدید ساختار در صنعت برق، سیستم های قدرت بسیار نزدیک به حدود پایداری خود مورد بهره برداری قرار می گیرند. در واقع سیستم های قدرت امروزی بیش از گذشته در معرض ناپایداری قرار دارند. بنابراین در بهره برداری از یک سیستم قدرت دیگر نمی توان تنها به مسائل اقتصادی توجه داشت بلکه باید ملاحظات پایداری نیز مورد توجه قرار گیرد. نقطه کار بهینه یک سیستم قدرت از نظر اقتصادی، معمولاً توسط محاسبات پخش بار بهینه (opf) به دست می آید ولی هیچ تضمینی وجود ندارد که نقطه کار به دست آمده از یک برنامه پخش بار بهینه، از نظر پایداری گذرا (ts) هم پایدار باشد. در یک سیستم قدرت با تنظیم مناسب متغیرهای کنترلی می توان علاوه بر پایدار گذرا نمودن سیستم، آن را از نظر اقتصادی هم تا حد امکان بهینه (زیر بهینه) نمود. چنین مسئله ای در مطالعات سیستم های قدرت به عنوان پخش بار بهینه مقید به پایداری گذرا (tscopf) شناخته می شود. در این پایان نامه ابتدا روش جدیدی برای حل مسئله پخش بار بهینه مقید به پایداری گذرا با در نظر گرفتن یک یا چند حالت اضطراری به کمک یک روش بهینه سازی جدید به نام الگوریتم جمعیت زنبورهای عسل مصنوعی (abc) ارائه می شود. از طرفی شرایط کاری یک سیستم قدرت به طور مداوم در حال تغییر است و بنابراین لازم است نقطه کار بهینه مقید به پایداری گذرای سیستم هم متناظر با این تغییرات، مجدداً محاسبه شود. اما با توجه به این که محاسبات مربوط به روش بهینه سازی طرح شده در این پایان نامه برای محاسبه tscopf زمان بر است، از سرعت بالای شبکه های عصبی پرسپترون چند لایه (mlp) برای تنظیم بهنگام متغیرهای کنترلی هم استفاده شده است. روش های طرح شده بر روی سیستم 9 شینه wscc و 39 شینه new england اجرا شده و نتایج به دست آمده درستی این روش ها را تایید می نماید.

تمایل به کسب سود بیشتر موجب بهره برداری شبکه در نزدیکی ظرفیت اسمی شان می شود. در این شرایط بروز خطا می تواند سبب قطع تعداد بیشتر و سطح بالاتری از توان درخواستی گردد. با توجه به شعاعی بودن شبکه های توزیع، بروز خطا موجب قطعی مکان پایین دست خطا می گردد. به منظور افزایش قابلیت اطمینان و کاهش میزان انرژی فروخته نشده (ens) در شبکه توزیع، کلیدهایی در فیدرها نصب می شوند که در حالت عادی باز بوده که به آنها، کلیدهای مانور می گویند. هنگام وقوع خطا، قسمت معیوب به کمک سکسیونرها از مابقی شبکه ایزوله می شود. سپس با استفاده از کلیدهای مانور می توان از ظرفیت مازاد همان فیدر یا فیدرهای دیگر به عنوان شبکه پشتیبان برای تامین بارهای بی برق استفاده نمود. از طرفی دیگر، حضور منابع تولید پراکنده (dg) روند بهره برداری از شبکه را بویژه در شرایط بروز قطعی بطور جدی دگرگون خواهد ساخت. در صورت قطعی برق شبکه، منابع تولید پراکنده می توانند با ایجاد یک جزیره عمدی موجب کاهش میزان قطعی بارها و در نتیجه کاهش انرژی فروخته نشده گردند. در این پایان نامه، مکان یابی نقاط مانور و سکسیونرها در شبکه توزیع مجهز به منابع تولید پراکنده با هدف کاهش میزان انرژی فروخته نشده و بهبود برخی شاخص های قابلیت اطمینان تعیین شده است. برای انجام محاسبات در بازه زمانی بلندمدت از روش شبه پویا (pseudo-dynamic) کل دوره مورد مطالعه به چند زیردوره تقسیم بندی شده و جایابی برای هر زیردوره انجام گرفته است. تابع هدف در نظر گرفته شامل هزینه انرژی فروخته نشده، هزینه ادوات کلیدزنی، هزینه تعمیر و نگهداری و نیز شاخص saidi با در نظر گرفتن روند افزایش هزینه ها با استفاده از یک ضریب است. با توجه به تعدی متغیرهای تابع هدف، از الگوریتم ژنتیک برای بهینه سازی استفاده شده است. در انتها نتایج حاصل از اجرای الگوریتم پیشنهادی روی یک شبکه 118 شینه ارائه و مورد بررسی قرار گرفته است.

پیشرفت های اخیر در تکنولوژی های تولید توان الکتریکی با استفاده از انرژی های تجدیدپذیر مانند توربین های بادی، فتوولتائیک و... موجب تغییرات زیادی در ساختار شبکه های توزیع شده است. در این تحقیق به تعیین مکان بهینه توربین های بادی در شبکه توزیع جهت کاهش تلفات و افزایش قابلت اطمینان پرداخته شده است. با توجه به متغیر بودن سرعت باد، تولید نیروگاه های بادی با عدم قطعیت همراه است. بنابراین مطالعات شبکه در حضور این تولیدات پراکنده نیازمند یک مدل سازی مناسب می باشد. دراین راستا، این تحقیق بر پایه یک روش احتمالاتی بنا شده است؛ به طوریکه، در ابتدا اطلاعات ساعتی سرعت باد یک منطقه در سال های گذشته استخراج گردیده و سپس با توجه به نوع توربین بادی مورد نظر و روابط موجود، توان متناظر با هر سرعت محاسبه شده است. با استفاده از روش خوشه بندی فازی توان خروجی توربین در چند سطح مدل شده و نماینده و احتمال هر سطح مشخص گردیده است. در یک روش مشابه، بار مصرفی متغیر سیستم توزیع نیز در چند سطح مدل شده است. در قدم بعد، برای ایجاد یک مدل ترکیبی تولید- مصرف، همبستگی بین سطوح تولید و بار مصرفی به صورت یک احتمال ماتریس ترکیبی محاسبه شده است. سپس برای هر سطح تولید و بار مصرفی، تلفات شبکه با انجام پخش بار و قابلیت اطمینان در غالب محاسبه شاخص ens (انرژی تأمین نشده) با امکان جزیره شدن شبکه محاسبه شده است. در انتها نیز با توجه به مفهوم امید ریاضی و با استفاده از ماتریس احتمال ترکیبی، تلفات و انرژی تأمین نشده کل شبکه محاسبه شده است. در پایان، با استفاده از الگوریتم ژنتیک ظرفیت و مکان بهینه توربین های بادی در شبکه به منظور حداقل کردن هزینه و همچنین کاهش تلفات و ens محاسبه و تعیین شده است. نتایج بدست آمده از شبیه سازی، توانایی روش پیشنهادی را تأیید می کند.

به کارگیری منابع تولیدی پراکنده (dg) در سیستم توزیع به دلیل مزایای گسترده آن ها روز به روز در حال گسترش است. حضور dg در سیستم توزیع ایجاد مسائل حفاظتی می کند که ممکن است به دلیل وقوع خطا یا بروز حالت جزیره ای رخ دهند. مسائل حفاظتی از جمله مهم ترین مشکلات مورد بحث در سیستم های توزیع مجهز به dg است و در مقالات متعددی از آن به عنوان اصلی ترین عامل محدودکننده استفاده وسیع از منابع dg در سیستم توزیع اشاره شده است. از مهم ترین مسائل حفاظتی که در اثر وقوع خطا به وجود می آیند، می توان به کورسازی حفاظت، قطع اشتباه فیدر سالم، از بین رفتن هماهنگی بین تجهیرات حفاظتی و بازبست خارج از سنکرون اشاره کرد. بهترین راه کار برای غلبه بر مشکلاتی که در حین خطا و حالت جزیره ای رخ می دهند، جداکردن سریع و به موقع dg از سیستم توزیع است و در استانداردهای متعددی جداکردن سریع و به موقع dg در حالت جزیره ای الزامی ذکر شده است. در این پایان نامه برای آشکارسازی وقوع خطا و حالت جزیره ای روشی بر پایه مولفه های فرکانسی سه فاز ولتاژ و جریان و تغییرات مقدار موثر ولتاژ ارائه شده است که مولفه های فرکانسی به وسیله تبدیل موجک گسسته استخراج می شوند. بروز حالت جزیره ای و صورت های مختلف خطا که حفاظت سیستم توزیع را تهدید می نمایند، باید هرچه سریع تر شناسایی شده و dg از سیستم توزیع جدا گردد. با ایجاد الگوهای آموزشی برای رخدادهای مختلف در شرایط مختلف سیستم، از جمله تغییرات بار ها، یک درخت تصمیم گیری که از ابزارهای طبقه بندی است، آموزش داده می شود که توانایی شناسایی دو رخداد مذکور را داشته باشد. نیازهای سخت افزاری و الگوریتم طرح حفاطتی نیز مطرح خواهد شد و در نهایت به وسیله شبیه سازی صحت طرح حفاظتی نشان داده می شود.

رفتار جریان ترافیکی تقاطع های چراغ دار در ناحیه فوق اشباع با ناحیه ای که ترافیک آن زیرحد اشباع است تفاوت اساسی دارد. در کریدور های غیراشباع، ظرفیت جریان ترافیکی کافی بوده و طول صفوف وسایل نقلیه معمولاً در داخل هر یک از شاخه های مستقلِ ورودیِ تقاطع قرار دارد (و از آن تجاوز نمی کند). ولی در شرایط ترافیکی فوق اشباع، میزان تقاضا از حد ظرفیت بالاتر رفته، ترافیک ناپایدار وسایل نقلیه در طول زمان توسعه یافته و پتانسیل انسداد ترافیکی تقاطع ها و پس زدن صف وسایل نقلیه را به دنبال خواهد داشت. بنابراین کند شدن نرخ تخلیه صفوف وسایل نقلیه و درنتیجه کاهش ظرفیت هنگام نیاز شدید به آن اتفاق خواهد افتاد. با هماهنگ سازی چراغ تقاطع های یک کریدور می توان تا حدودی از بروز چنین مشکلاتی جلوگیری کرد. با هماهنگ سازی چراغ ها، زمان تاخیر و طول صف خودروها کاهش می یابد. هدف پژوهش حاضر، تهیه صورت بندی ریاضی مدل بر اساس الگوریتم بهینه سازی اجتماع ذرات است که بتواند چراغ های یک کریدور در شرایط فوق اشباع را مدل کرده و جواب های بهینه را ارائه دهد. بر این اساس، صورت بندی ریاضی مدل و فلوچارت محاسبات مربوطه تهیه گردید. مدل در چندین حالت اجرا و نتایج بررسی شد. در ادامه جهت ایجاد امکان مقایسه با روش های دیگر، نتایج مدل الگوریتم بهینه سازی اجتماع ذرات با مدلی که بر اساس الگوریتم ژنتیک تهیه گردید مقایسه شد. در انتها جهت مقایسه خروجی های مدل با نتایج نرم افزارهای رایج بهینه سازی چراغ، یک نمونه نتایج الگوریتم بهینه سازی اجتماع ذرات با خروجی های نرم افزار synchro مقایسه گردید. از جمله نتایج به دست آمده می توان به تعداد خودروهای عبور داده شده بیشتر و همگرایی سریع تر الگوریتم بهینه سازی اجتماع ذرات نسبت به الگوریتم ژنتیک اشاره کرد.

با توجه به استفاده روزافزون از منابع تولید پراکنده در شبکه های توزیع، تعیین مکان و ظرفیت مناسب آنها یک نیاز اساسی بوده و بهره برداری صحیح از این منابع در شبکه، مزایای بسیاری از جمله کاهش تلفات و بهبود پروفیل ولتاژ را به دنبال خواهد داشت. همچنین با وجود منابع انرژی در شبکه های توزیع، در شرایط وقوع قطعی منبع اصلی، تغذیه ی بخشی از بارها در قالب عملکرد جزیره ای امکان پذیر خواهد بود. بدیهی است با بهره برداری از جزیره های بهینه، میزان خاموشی ها کاهش می یابد. از طرفی تعیین حدود جزیره ها به مکان و ظرفیت واحدهای تولید پراکنده موجود در شبکه بستگی خواهد داشت. در این پایان نامه ابتدا با مدل سازی احتمالاتی عدم قطعیت در توان مصرفی بارهای شبکه با استفاده از روش تخمین نقطه ای (pem)، مکان و ظرفیت بهینه ی منابع تولید پراکنده در شبکه ی توزیع تعیین شده است. همچنین از این روش احتمالاتی برای در نظر گرفتن توان تولیدی متغیر توربین های بادی استفاده گردیده و با فرض بار ثابت شبکه، مکان بهینه نصب توربین ها و نیز تعداد مناسب آنها در هر محل، مشخص شده است. این مساله، با هدف کاهش تلفات توان های حقیقی و راکتیو و نیز بهبود پروفیل ولتاژ با استفاده از روش بهینه سازی علف های هرز (iwo) حل شده است. در ادامه با در نظر گرفتن دو حالت عملکرد برای شبکه ی توزیع، مکان و ظرفیت منابع تولید پراکنده بطور هم زمان با حدود بهینه ی جزیره ها با استفاده از الگوریتم ژنتیک (ga) تعیین گردیده است. این کار با هدف کاهش تلفات توان های حقیقی و راکتیو در حالت عملکرد عادی و نیز کاهش میزان خاموشی ها در شرایط قطعی منبع اصلی شبکه صورت گرفته است.

از ادوات facts در سیستم قدرت به منطور به حداکثر رساندن امنیت سیستم استفاده می شود. در این پایان نامه دو نمونه از مناسب ترین این ادوات، tcsc و pst به منظور افزایش امنیت سیستم در هنگام خروج یک خط انتقال از سیستم (پیشامد احتمالی(n-1)) استفاده شده است. توابع هدف به کار رفته برای بالا بردن امنیت سیستم، دو تابع کاهش اضافه بار در خطوط و قرار دادن ولتاژ شینه ها در محدوده استاندارد می باشند و الگوریتم استفاده شده در این پایان نامه، الگوریتم بهینه سازی چندهدفه ازدحام ذرات(mopso) می باشد. شبکه مورد آزمایش، سیستم 14 شینه استاندارد ieee و شبکه واقعی آذربایجان است که توابع هدف و الگوریتم معرفی شده برای سه روش، جایابی بهینه tscs، pst و جایابی بهینه همزمان این ادوات بعد از خروج خط از سیستم و اولویت بندی خطاها آزمایش شده است و نتایج در غالب جداولی با هم مقایسه شده اند. پس از مکان یابی توسط الگوریتم معرفی شده، با مقایسه بار خطوط، مکان نصب ادوات از لحاظ مهندسی و فنی بررسی شده است.

گسترش روزافزون سیستم های قدرت و لزوم توجه به جنبه های اقتصادی آن موجب شده است تا برنامه ریزی ورود و خروج واحدها به عنوان راهکاری برای کاهش هزینه های تولید مطرح شود. هدف از حل مسئله ی مشارکت واحدها، تعیین وضعیت روشن یا خاموش بودن نیروگاه ها در بازه های زمانی مشخص با در نظر گرفتن تمامی قیود بهگونه ای است که هزینه تولید کمینه گردد. تاکنون روش های مختلفی برای حل این مسئله ارائه شده است. حضور نیروگاه های بادی در شبکه به دلیل ماهیت تصادفی انرژی باد و در نتیجه توان خروجی نیروگاه بادی، مسئله ی مشارکت واحدها را با نوعی عدم قطعیت مواجه میسازد. از طرف دیگر، بار مصرفی شبکه که با اطلاعات ثبت شده مصرف در گذشته تخمین زده می شود نیز به طور دقیق با پیش بینی ها منطبق نبوده و دارای نوعی عدم قطعیت خواهد بود. در این پایان نامه با فرض حضور نیروگاه بادی در شبکه و عدم قطعیت ناشی از متغیر تصادفی سرعت باد و نیز عدم قطعیت در پیش بینی بار مصرفی شبکه، ابتدا با در نظر گرفتن توزیع احتمالی مناسب و استفاده از روش شبیه سازی مونت کارلو، عدم قطعیت وزش باد و بار مصرفی شبکه مدل سازی شده است. سپس به کمک الگوریتم اجتماع ذرات (pso) و پخش بار اقتصادی، برنامه ی ورود و خروج واحدها و میزان تولید بهینه ی هر واحد در بازه زمانی 24 ساعت شبانه روز بهینه سازی شده است. در ادامه با استفاده از منطق فازی سرعت باد و بار مصرفی تحلیل شده و عدم قطعیت مذکور در برنامه ی مشارکت واحدها لحاظ گردیده است. سپس برنامه ی مشارکت واحدها و توان تولیدی هر واحد در بازه بیست و چهار ساعت شبانهروز بهینه سازی شده است. در نهایت نیز، نتایج حاصل از دو روش منطق فازی و مونت کارلو درتحلیل عدم قطعیت ها مورد مقایسه قرار گرفته است

استفاده از منابع تولید پراکنده در سال های اخیر به عنوان مکمل و جایگزین سیستم های سنّتی به هم پیوسته و گسترده افزایش یافته است. منابع تولید پراکنده مزایای چندی از جمله کاهش تلفات سیستم، کاهش هزینه ی توان الکتریکی، بهبود پروفایل ولتاژ و آزادسازی تراکم شبکه دارند. امروزه، توربین های بادی از جمله پرکاربردترین منابع تولید پراکنده هستند. علیرغم مزایای ذکر شده، خروجی متغیّر این توربین ها منجر به ولتاژ متغیّر شبکه می شود. اگر چه جبران سازهای سنّتی مانند خازن های موازی ارزان قیمت هستند، امّا نمی توانند پاسخگوی تغییرات ولتاژ مداوم ایجاد شده در خروجی متغیّر این توربین ها باشند. به همین دلیل جبران ساز راکتیو استاتیکی (svc) برای تنظیم سریع ولتاژ در سیستم توزیع استفاده می شود. با توجّه به اینکه نصب جبران سازهای راکتیو در مکان های نامناسب منجر به افزایش تلفات توان می شود، یافتن مکان و ظرفیت آنها از اهمیّت زیادی برخوردار است. در این پایان نامه، مکان های مناسب برای جبران سازی توان راکتیو به کمک روش حساسیت تلفات انتخاب می شوند. ابتدا تخصیص بهینه و همزمان خازن های ثابت و svc در حضور منابع تولید پراکنده بادی با خروجی متغیّر و بار ثابت شبکه انجام می گیرد. در این قسمت، سطوح مختلف توان خروجی ژنراتورهای بادی به وسیله ی دسته بندی سرعت باد با استفاده از خوشه بندی به روش تک بعدی pso تعیین می گردد. سپس تخصیص بهینه و همزمان خازن های ثابت، سوئیچ شونده و svc در حضور منابع تولید پراکنده بادی با خروجی متغیّر و بار متغیّر شبکه انجام می گیرد. داده های سرعت باد و بار شبکه با کمک خوشه بندی به روش دوبعدی pso دسته بندی می گردند. تابع هدف در هر دو مرحله، بیشینه کردن سود بدست آمده از کاهش تلفات توان اکتیو و بهبود پروفایل ولتاژ سیستم است که با کمک الگوریتم رقابت استعماری (ica) و پیشنهاد ساختار جدیدی برای کشورها در آن بهینه شده است.

پس از وقوع خاموشی در یک سیستم قدرت، انجام فرآیند بازیابی یکی از اساسی ترین مسائل شبکه است که باید در کمترین زمان ممکن به منظور حداقل کردن هزینه های ناشی از خرابی های احتمالی و مدت زمان خاموشی مشترکین انجام شود. یکی از مهم ترین اقدامات در طول فرآیند بازیابی بستن کلیدهای قدرت است که برای جلوگیری از وقوع ناپایداری های احتمالی باید در شرایطی انجام شود که اختلاف زاویه فاز استاتیکی بین دو سر کلید از مقدار مجاز کمتر باشد. از روش های مختلفی می توان به منظور کاهش زاویه فاز استاتیکی در یک سیستم قدرت بهره جست که عبارتند از تغییر توان تولیدی ژنراتورها، تغییر ولتاژ ژنراتورها، کنترل مقدار تپ ترانسفورماتورها، حذف بار و کنترل عناصر راکتیو موجود در شبکه. در این پژوهش مسئله کاهش زاویه فاز استاتیکی با در نظر گرفتن توابع هدف اقتصادی، جریمه خاموشی و تابع هدف فنی مورد بررسی قرار گرفته و از تغییر برنامه تولید ژنراتورها و همچنین کنترل تپ ترانسفورماتورهای موجود در شبکه به منظور کاهش اختلاف زاویه فاز استاتیکی استفاده شده است. همچنین فرض شده است که شبکه به tcsc مجهز است و با کنترل این عنصر به کاهش زاویه فاز استاتیکی کمک می شود، بنابراین فرض براین است که tcsc های یاد شده به منظور کاهش تلفات در شبکه جایابی شده اند. روش پیشنهادی در قالب مسائل تک هدفه و چندهدفه در سناریوهای مختلف با در نظر گرفتن spa به صورت یک قید مورد بررسی قرار می گیرد. از الگوریتم ژنتیک به منظور دستیابی به شرایط بهینه در روند بهینه سازی تک هدفه استفاده می شود. همچنین در فرمول بندی چندهدفه از الگوریتم nsga-ii به عنوان الگوریتم بهینه سازی استفاده می شود. مطالعات عددی بر روی سیستم آزمون 39 شینه ieee اعمال و چگونگی دستیابی به پاسخ بهینه در حالات مختلف مورد بررسی قرار می گیرد.

امروزه سیستم های قدرت در سراسر دنیا به دلایل مختلفی از قبیل افزایش تقاضای مصرف توان الکتریکی و حجم معاملات مجبور به کار در نزدیکی ظرفیت اسمی خود هستند. چنین شرایطی سبب افزایش بیش از حد توان عبوری از خطوط انتقال، افزایش تلفات، کاهش سطح پایداری و قابلیت اطمینان و بسیاری از مشکلات دیگر در سیستم می شود. از این رو استفاده از ادوات facts به منظور کاهش تلفات و افزایش ظرفیت انتقال به دلیل قابلیت بالای آن ها در کنترل موثر پخش بار همواره مورد توجه بوده است. از طرف دیگر در سال های اخیر استفاده از منابع انرژی تجدیدپذیر به ویژه انرژی باد به دلیل کاهش آلودگی های زیست محیطی و همچنین هزینه در مقایسه با استفاده از سوخت های فسیلی به منظور تولید توان الکتریکی افزایش یافته است. در این پژوهش، مکان و ظرفیت بهینه دو نوع از پرکاربرد ترین ادوات facts یعنی svc و tcsc به منظور کاهش تلفات توان و بهبود تراکم سیستم انتقال مورد مطالعه قرار گرفته است. علاوه براین، به دلیل گسترش استفاده از نیروگاه های بادی در سیستم قدرت، مسئله مذکور در حضور نیروگاه های بادی و در نظر گرفتن عدم قطعیت مربوط به سرعت باد از طریق سطح بندی اطلاعات چندین ساله سرعت باد و محاسبه توان تولیدی مربوط به هر سطح نیز بررسی می شود. در این روش احتمال وقوع توان در هریک از سطوح بر اساس اطلاعات فراوانی آن ها مبتنی بر داده های چندین ساله سرعت باد بدست می آید. همچنین به منظور بررسی اقتصادی مسئله، هزینه تلفات نیز در فرآیند حل مسئله در نظر گرفته شده است. در نهایت مسئله پیشنهادی به صورت یک مسئله بهینه سازی غیرخطی و مقید شکل داده شده و از الگوریتم کلونی مصنوعی زنبور عسل به منظور یافتن مکان و ظرفیت بهینه ادوات tcsc و svc با هدف کاهش تلفات توان حقیقی و بهبود تراکم در سیستم انتقال استفاده می شود. روش پیشنهادی بر روی سیستم آزمون 30 شینه ieee اعمال و نتایج در سناریوهای مختلف مورد بررسی قرار می گیرند.

امروزه به کارگیری منابع تولید پراکنده در سیستم های قدرت به سرعت در حال افزایش است. در میان انواع انرژی های تجدیدپذیر، انرژی باد به عنوان یکی از مهم ترین منابع تولید پراکنده، از جایگاه ویژه ای برخوردار است. با وجود این، به دلیل نوسانات سرعت باد و عدم قطعیت حاکم بر آن، برنامه ریزی برای تولید توان در توربین های بادی، در مقایسه با سایر منابع تولید پراکنده، با چالش های بیشتری مواجه است. لذا مدل سازی توربین بادی و پیش بینی سرعت/توان باد، امری ضروری در به کارگیری این منبع انرژی است. در این پایان نامه مدلی برای پیش بینی سرعت باد به صورت ساعتی ارائه شده است. الگوریتم پیشنهادی ترکیبی از روش انتخاب ویژگی و شبکه عصبی mlp است که از الگوریتم nsga-ii برای انتخاب ورودی استفاده می کند. در ابتدا با استفاده از انتخاب ورودی، بهترین مجموعه ورودی ها برای پیش بینی انتخاب گردیده، سپس با استفاده از شبکه عصبی mlp، پیش بینی سرعت باد انجام می گیرد. همچنین مدیریت انرژی در یک ریزشبکه شامل منابع تولید پراکنده نظیر میکروتوربین، پیل سوختی، توربین بادی و باتری به عنوان ذخیره ساز با استفاده از الگوریتم mopso انجام شده که در آن از یک سیستم متخصص منطق فازی برای زمان بندی باتری استفاده شده است. این ریزشبکه به شبکه سراسری قدرت متصل بوده و تبادل توان با شبکه در صورت نیاز امکان پذیر خواهد بود. مدیریت انرژی به صورت یک مساله بهینه سازی چندهدفه غیرخطی و با هدف کمینه نمودن هزینه بهره برداری و انتشار آلودگی شبکه به طور همزمان، فرمول بندی شده است. نتایج به دست آمده از شبیه سازی، کارایی روش پیشنهادی را تایید می نماید.

برای حل مساله بازآرایی شبکه و نصب منابع تولید پراکنده (dg) ، از دو الگوریتم جدید به نام های الگوریتم مبتنی بر آموزش و یادگیری (tlbo) و الگوریتم جستجوی ارگانیسم های همزیستی (sos) استفاده می شود. همچنین یک نسخه بهبود یافته برای الگوریتم جستجوی ارگانیسم های همزیستی ارائه می شود. در ابتدا مساله بازآرایی با هدف کاهش تلفات، بهبود پروفیل ولتاژ و کاهش شاخص انرژی تامین نشده در حضور dg و به کمک الگوریتم tlbo حل می شود. در ادامه مکان یابی dg و بازآرایی به طور همزمان و به کمک الگوریتم isos انجام می شود. به منظور مشاهده اثر تغییرات بار بر مساله بازآرایی شبکه های توزیع، فرض می شود که بار از 50% تا 150% مقدار نامی خود به صورت خطی و در پله های 5% تغییر می کند. معادلات ریاضی مربوط به تلفات اکتیو و راکتیو، کمترین ولتاژ سیستم، جریان عبوری از خط اصلی و ظرفیت منابع تولید پراکنده (dg)، به صورت تابعی از تغییرات بار استخراج می شود.