ردیابی توان در سیستم های قدرت

شرایط اقتصادی، پیشرفت تکنولوژی و تغییر در نگرش های سیاسی در بسیاری از کشورهای دنیا، صنعت برق را از انحصار خارج و به یک بازار رقابتی تحت عنوان صنعت برق تجدید ساختار و مقررات زدایی شده مبدل نموده است. این بازار باعث رقابت بین تولیدکنندگان برای تأمین انرژی مورد نیاز مصرف کنندگان شده است. در این ساختار جدید، سیستم انتقال در ایجاد قراردادهای تبادل توان از اهمیت خاصی برخوردار است. همچنین در رقابت آزاد سیستم قدرت، شناسایی مسیرهای واقعی توان دارای اهمیت ویژه ای است. روش های حل مساله ردیابی توان، مسیرهای توان عبوری در خطوط انتقال را مشخص می کنند. در بازارهای رقابتی، قوانین مالی از توافق بین کاربران سیستم قدرت پیروی می کند و اولین سوالی که مطرح می شود این است که کدام واحد تولیدی، انرژی مورد نیاز یک مصرف کننده را تامین می کند؟ و این انرژی مصرفی از مسیر کدام یک از خطوط انتقال انرژی عبور می کند. تعیین میزان مشارکت بارها و ژنراتورها در فلوی عبوری خطوط انتقال و نیز میزان مشارکت آنها در تلفات شبکه، قیمت گذاری توان انتقالی و تخصیص هزینه های انتقال با حل مساله ردیابی توان میسر می گردد. مساله ردیابی توان تاکنون از روش های متعددی حل شده است که از جمله می توان به روش های بیالک، کرشن، تئوری گراف، ماتریس تلاقی، ماتریس ادمیتانس، پخش توان مختلط، فاکتور توزیع و روش اصلاح توپولوژی تولید و ضریب توزیع بار اشاره کرد. روش های مذکور بر اساس اصل تسهیم تناسبی استوار است که قابل اثبات نبوده و با عملکرد واقعی سیستم قدرت دقیقا معادل نمی باشد. روش پیشنهادی در این تحقیق بر مبنای محاسبات پخش بار، اصل جمع آثار و روابط حاکم بر سیستم قدرت ارائه شده است. بنابراین انتظار می رود نتایج دقیق تر و قابل استنادی برای مساله ردیابی توان در اختیار بگذارد. در این تحقیق روش جدیدی جهت ردیابی توان بر اساس عملکرد واقعی سیستم ارائه می گردد. در این روش ابتدا ماتریس اتصال شبکه مورد مطالعه، شناسایی و تشکیل می گردد. ماتریس اتصال ارتباط مستقیم هر باس با باس های دیگر را بیان می کند و برای تشکیل آن ابتدا نیاز به حل مساله پخش بار متناوب و نام گذاری خطوط شبکه است. مطابق با یک فرایند مارکوف گسسته می توان ارتباط کامل حالت پایدار بین باس ها را از ضرب ماتریس اتصال در خودش بر اساس قوانین جبر بولین تا ثابت شدن آن بدست آورد. ماتریس حاصل را ماتریس مسیر می نامیم. در روش پیشنهادی با تبدیل مدل بار و سپس با استفاده از ماتریس مسیر و اصل جمع آثار، حوزه ها، نوع خطوط انتقال، مسیرهای واقعی انتقال توان ژنراتورها، سهم کاربران در فلوی خطوط و تلفات تعیین می گردد. یکی از مزایای روش پیشنهادی، تعیین سهم کاربران در تلفات خطوط همزمان با حل مساله ردیابی توان و بدون نیاز به الگوریتم جداگانه است. در این پایان نامه همچنین، روش های ردیابی پخش توان مختلط، روش فاکتور توزیع و روش اصلاح توپولوژی تولید و ضریب توزیع بار، که همگی بر مبنای فرض غیر قابل اثبات تسهیم تناسبی استوار است، نیز مورد بررسی قرار گرفته است. نتایج ردیابی توان به روش های مذکور و روش پیشنهادی بر روی یک شبکه آزمون شبیه سازی، تحلیل و در نهایت در دو بخش ردیابی توان اکتیو و راکتیو با هم مقایسه گردیدند. نتایج عددی بدست آمده از بررسی روش پیشنهادی بر روی شبکه آزمون و مقایسه با روش های مذکور نشان می دهد که روش پیشنهادی با استفاده از روابط مداری قابل اثبات روش دقیق تری است و می تواند به عنوان یک روش موثر در ردیابی توان و تخصیص تلفات در بازارهای رقابتی برق مورد استفاده قرار می گیربد.