جایابی بهینه برقگیر در شبکه توزیع با در نظر گرفتن ملاحظات اقتصادی

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.