استفاده از شبکه بیزی جهت ارزیابی قابلیت اطمینان و رتبه بندی اهمیت عناصر در سیستم های قدرت مرکب

هدف اصلی در مطالعات معمول قابلیت اطمینان سیستم های قدرت، برآورد شاخص های کمّی معینی است که توانایی و کفایت سیستم قدرت در عرضه انرژی الکتریکی سیستم را برآورد می نماید. امّا علاوه بر این شاخص های کلّی، شناسایی و تعیین تأثیر و رتبه بندی نقش هر یک از عناصر مهم سیستم در قابلیت اطمینان و برآورد کفایت سیستم در تغذیه هریک از نقاط بار اصلی نیز می تواند از جنبه های مختلف برنامه ریزی و بهره برداری بهینه از سیستم مفید و موثر باشد. عناصر یک سیستم مهندسی از دیدگاه های مختلف دارای مراتب اهمیت متفاوتی هستند و بر این اساس اندازه های اهمیت گوناگونی مطرح و جهت برآورد آنها از دو دسته روش های تحلیلی و روش های مبتنی بر شبیه سازی استفاده شده است. اما برای سیستم های پیچیده ای مانند سیستم های قدرت مرکب، متشکل از سیستم تولید و انتقال انرژی، بکارگیری روش های تحلیلی مستلزم بدست آوردن تابع قابلیت اطمینان سیستم برحسب قابلیت اطمینان عناصر آن می باشد که امری مشکل و اغلب ناممکن است. برآورد اندازه های اهمیت عناصر سیستم با استفاده از روش های مبتنی بر شبیه سازی نیز نیازمند صرف حجم و زمان محاسبات زیاد و ناکارآمد است. هدف اصلی این رساله طراحی و ارائه چارچوب مناسبی بر مبنای استفاده از شبکه های بیزی (bn)، جهت ارزیابی تفصیلی و سریع از قابلیت اطمینان سیستم های قدرت مرکب و بویژه ارزیابی میزان اهمیت و رتبه بندی نقش عناصر در شاخص های قابلیت اطمینان و برآورد کفایت سیستم در تأمین بار در نقاط مختلف است. اولین قدم در راستای استفاده از شبکه های بیزی، ساختن شبکه بیزی متناظر با سیستم مورد مطالعه است. بر اساس روش های معمول، تشکیل شبکه های بیزی برای سیستم های قدرت مرکب مستلزم تشخیص کات ست های مینیمال و یا درخت خطای نظیر سیستم است که بویژه در سیستم های بزرگ با توجه به پیچیدگی، قیود مختلف بهره برداری و شرایط بارگذاری تصادفی میسّر نیست. در این رساله، به ارائه روش مناسبی جهت تشکیل شبکه بیزی نظیر سیستم قدرت مرکب پرداخته شده است. روش ارائه شده مبتنی بر قابلیت یادگیری شبکه های بیزی از داده های آموزشی و قابل کاربرد در سیستم های قدرت مرکب بزرگ است. جهت فراهم ساختن مجموعه نمونه آموزشی مورد نیاز شبیه سازی مونت کارلو و به منظور ارزیابی دقیق تر بخش انتقال روش نمونه برداری اهمیت مورد استفاده قرار گرفته است. انجام ارزیابی های احتمالی مختلفی از جمله شناسائی نقاط ضعیف، برآورد اندازه های اهمیت متداول عناصر و رتبه بندی اهمیت عناصر سیستم از جنبه های گوناگون از جمله مواردی است که با استفاده از شبکه بیزی بدست آمده براحتی و به سرعت قابل انجام است. چگونگی اعمال تغییرات سالانه بار در مدل bn، چگونگی محاسبه شاخص های فرکانس و مدت با کمک bn و بدون بکارگیری شبیه سازی های طولانی مبتنی بر دنباله های زمانی، همچنین چگونگی توسعه شبکه های بیزی براساس دیاگرام تأثیر به منظور تعیین شاخص مقدار انتظاری انرژی تأمین نشده و ارزیابی تأثیر عناصر مختلف بر این شاخص ها نیز در این رساله مورد بررسی قرار گرفته است. نظر به اینکه آب و هوا تأثیر قابل توجهی بر نرخ خطای برخی عناصر بویژه خطوط انتقال هوایی دارد، لذا در یک مدل جامع تر از شبکه بیزی، چگونگی در نظر گرفتن اثر آب و هوا در برآورد قابلیت اطمینان سیستم قدرت مرکب نیز مورد توجه قرار گرفته است.