پیش بینی بار کوتاه مدت، با استفاده از داده هایی صورت می پذیرد که صحت این داده ها در معرض خطاهای سیستم های اندازه گیری، خطاهای انتقال در حین ارسال داده ها و غیره می باشند. در ضمن اتفاقات ناخواسته و خروج¬ها یا خاموشی¬ها در شبکه نیز باعث به¬وجود آمدن داده های بار نامناسب در بین داده¬های بار عادی و غیر عادی شدن پروفایل¬های بار می¬شود. از آن¬جا ¬که کار اصلی برنامه¬های پیش¬بین بار، فراهم کردن پیش¬بینی بار برای شرایط عادی شبکه می¬باشد، بنابراین داده¬های بارهای گذشته در بعضی از ساعات بنا به دلایل ذکر شده، نمی¬توانند شرایط عادی شبکه را منعکس نمایند، لذا وجود روش¬هایی برای شناسایی این داده¬¬ها و حذف و یا تخمین مقادیر مناسب برای آن¬ها ضروری به نظر می¬رسد. در این پایان نامه ضرورت پالایش داده¬های بار غیر عادی و سپس روش¬های مختلف حذف پروفایل¬های بار مربوط به آن¬ها، همچنین روشی مبتنی بر قدر مطلق باقیمانده نرمالیزه شده، جهت اصلاح این داده¬ها به جای حذف، مطرح و پیش¬بینی بار روزهای عادی شبکه قدرت استان اصفهان به کمک هر یک از این روش¬ها انجام می¬گیرد، سپس به مقایسه این روش¬ها جهت کاهش خطای پیش¬بینی بار پرداخته می¬شود. در ادامه تأثیر حذف پروفایل¬های بار غیر عادی و اصلاح داده¬های بار نامناسب در هر ساعت در کاهش خطای پیش¬بینی کوتاه مدت بار سیستم قدرت استان اصفهان به کمک شبکه¬های عصبی پیشخور نشان داده می¬شود. پیش¬بینی بار روزهای تعطیل رسمی به علت الگوی مصرف بار خاص و کمی تعداد نمونه¬های مشابه در پروفایل¬ بارهای گذشته، همواره یکی از مشکلات اساسی سیستم¬های پیش¬بینی¬کننده بار بوده است. همچنین تعطیلات متعدد و جابه¬جا شدن تعطیلات تقویم قمری و نیز وجود داده-های بار غیر عادی در اطلاعات ثبت شده، تأثیر منفی بر دقت پیش¬بینی بار این روزها می¬گذارد. در این پایان نامه روشی مبتنی بر قدر مطلق باقیمانده نرمالیزه شده، جهت شناسایی و اصلاح این داده¬ها مطرح و تأثیر اصلاح آن¬ها در کاهش خطای پیش¬بینی بار این روزها به کمک شبکه¬های عصبی پیشخور بررسی می¬گردد. روش پیشنهادی برای پیش¬بینی بار روزهای تعطیل رسمی در سیستم قدرت استان اصفهان استفاده و نتایج آن با روش¬های دیگر مقایسه می¬گردد. نتایج به¬دست آمده تأثیر قابل ملاحظه اصلاح داده¬های بار ساعتی نامناسب را در کاهش خطای پیش¬بینی بار روزهای عادی و به¬خصوص روزهای تعطیل رسمی نشان می¬دهد. در نهایت به پیش¬بینی بار کارخانه فولاد مبارکه که دارای الگوی بار کاملاً منحصر به¬فردی می¬باشد و منحنی¬های بار مصرفی آن شکل یک پروفایل بار عادی روزانه را ندارند، با تأکید بر روش پیشنهادی پرداخته شده است.

در این پایان نامه از روشی مبتنی بر افراز سیستم توزیع به ناحیه هایی موسوم به نواحی قابلیت اطمینان، به منظور ارزیابی قابلیت اطمینان سیستم های توزیع دارای تغذیه جایگزین، استفاده و پرکاربردترین شاخص های قابلیت اطمینان در این سیستم ها محاسبه شده است. مفاهیمی همچون رتبه بندی و نقطه ی اشباع قابلیت اطمینان نیز به منظور بررسی تأثیر تغییرات بار و ظرفیت تغذیه جایگزین، بر طول مدت خاموشی انتظاری نواحی و فیدرهای مختلف سیسـتم مورد استفاده قرار گرفته است. روش ها و مفاهیم به کار رفته در این پایان نامه می تواند به مدیریت و بهـره برداری بهینه و برنامه ریزی توسعه¬ی سیستم توزیع کمک کند.

نصب منابع پراکنده در سیستم های توزیع و فوق توزیع علاوه بر مزیت های فراوان، مشکلاتی را هم به همراه دارد. یکی از این مشکلات تأثیر این منابع روی اندازه جریان های اتصال کوتاه است. به طور معمول از حفاظت های مبتنی بر اصل جریان زیاد در سیستم های توزیع و فوق توزیع استفاده می شود. از مهمترین طرح های حفاظتی استفاده شده در فیدرهای توزیع، حفاظت فیوز- ریکلوزر است. همچنین از طرح های حفاظتی جریان زیاد جهتی در حفاظت سیستم های فوق توزیع استفاده می شود. طراحی این سیستم های حفاظتی قبل از ورود منابع پراکنده انجام شده است. بنابراین ورود منابع پراکنده به سیستم وافزایش ضریب نفوذ آن ها می تواند منجر به برهم خوردن هماهنگی طرح های حفاظتی شود. برای اعاده هماهنگی طرح های حفاظتی و رسیدن به اهداف حفاظت لازم است تمهیداتی اتخاذ شود. روش های مختلفی برای رسیدن به این هدف ارائه شده است که برخی ازآن ها هزینه بر بوده و هر کدام مشکلاتی به همراه دارند. روش دیگر که در این پایان نامه به آن پرداخته می شود، اصلاح تنظیمات طرح های حفاظتی موجود است، به گونه ای که با وارد شدن منابع پراکنده با ضریب نفوذ زیاد بتوان با کمترین تغییر در تنظیم وسایل حفاظتی، هماهنگی طرح حفاظتی را اعاده کرد. در واقع به جای تغییر در ساختار کلی حفاظت سیستم و یا بکارگیری وسایل جدید برای رفع مشکل حفاظتی به وجود آمده، تنظیمات وسایل حفاظتی موجود را تغییر دهیم. در این پایان نامه یک الگوریتم مبتنی بر بهینه سازی برای طراحی سیستم حفاظت فیوز ریکلوزر ارائه می شود. این روش، یک روش مرحله به مرحله برای طراحی است که در هر مرحله ازروش بهینه سازی برای انتخاب مقدار نامی فیوز ومشخصه ریکلوزر استفاده می شود. در ادامه تأثیر جریان اتصال کوتاه منابع پراکنده بر روی حفاظت فیوز ریکلوزر بررسی و ضمن معرفی یک شاخص، برای اصلاح سیستم حفاظت فیوز ریکلوزر یک روش بهینه سازی معرفی می شود. برای حل این مسئله از روش الگوریتم ژنتیک استفاده می شود. همچنین برای طراحی رله های جریان زیاد جهتی در سیستم های فوق توزیع از الگوریتم ژنتیک هیبریدی استفاده می شود. این الگوریتم ازترکیب الگوریتم ژنتیک و روش بهینه سازی خطی استفاده می کند. اصلاح هماهنگی رله های جهتی در حضور منابع پراکنده با دو رویکرد انجام می شود. رویکرد اول آن است که اصلاح سیستم حفاظت به گونه ای انجام شود که سیستم حفاظتی، کمترین زمان عملکرد را داشته باشد. رویکرد دوم، اصلاح سیستم حفاظت با کمترین تغییرات ممکن است. کلمات کلیدی منابع پراکنده، هماهنگی حفاظت، فیوز، ریکلوزر، رله های اضافه جریان جهتی، الگوریتم ژنتیک هیبریدی

برنامه ریزی توسعه تولید (gep) بخشی از مسئله برنامه ریزی توسعه سیستم قدرت است که در آن هدف تعیین نوع، ظرفیت، زمان ورود و مکان واحدهای تولیدی جدیدی است که باید به سیستم اضافه شوند تا ضمن تأمین تقاضای بار پیش بینی شده با کمترین هزینه، معیارهای قابلیت اطمینان سیستم نیز برآورده گردند. به منظور دست یابی به این هدف، در این تحقیق، gep به صورت یک مسئله بهینه سازی مدل شده است که در آن تابع هدف، کمینه کردن مجموع هزینه های سرمایه گذاری، بهره برداری، تعمیر و نگهداری، هزینه برون رفت واحدها (هزینه انرژی تأمین نشده) و همچنین ارزش بازیافتی هزینه های سرمایه گذاری است. قابلیت اطمینان سیستم با استفاده از شاخص های مقدار انتظاری انرژی تأمین نشده (eens) و احتمال عدم تأمین بار (lolp) برآورد و تأمین گردیده است. به منظور محاسبه شاخص های قابلیت اطمینان سیستم و همچنین محاسبه مقدار انتظاری انرژی تولیدی هر یک از واحدها در سال های برنامه ریزی، از شبیه سازی احتمالاتی تولید و روش تابع انرژی معادل استفاده شده است. برای حل مسئله، الگوریتم اصلاح شده جهش قورباغه های به هم آمیخته (msfl) پیشنهاد گردیده است. در این الگوریتم، به منظور بهبود الگوریتم sfl مرسوم، روش جدیدی برای توزیع راه حل ها در ممپلکس و قانون جدیدی برای پرش راه حل های بدتر به سمت راه حل های بهتر پیشنهاد شده است. جهت ارزیابی روش پیشنهادی، برنامه ریزی توسعه تولید در یک سیستم قدرت نمونه و برای افق های برنامه ریزی 12 ساله و نیز 24 ساله (که باعث افزایش ابعاد مسئله و نزدیک شدن به شرایط واقعی می گردد)، انجام گرفته است. مسئله gep، توسط الگوریتم های sfl مرسوم و ژنتیک نیز حل و جواب های بدست آمده با msfl پیشنهادی مقایسه شده است. مقایسه انجام شده نشان می دهد که عملکرد و کیفیت جواب بدست آمده از الگوریتم msfl پیشنهادی، در هر دو حالت بهتر از الگوریتم sfl مرسوم و ga است.

پیوستگی ارائه ی خدمات به مشترکین برق یکی از مهمترین دغدغه های شرکت های توزیع می باشد. مدت زمان قطعی برق مشترکین از عوامل موثر بر روی قابلیت اطمینان سیستم های توزیع است. از اینرو باید سعی شود مدت زمان قطعی برق حداقل شود تا مشترکین از خدمات بهتری بهره گیرند. به این منظور در مرحله ی اول، شناسایی سریع محل وقوع خطا ضروری است. اکثر تحقیقات در زمینه تعیین موقعیت خطا مربوط به خطوط انتقال بوده و به نسبت کمتر به سیستم های توزیع توجه شده است. اما در سال های اخیر، با توسعه ی سیستم های اتوماسیون توزیع، تحقیقات بیشتری بر روی تعیین محل خطا در سطح توزیع صورت گرفته است. یکی از مهمترین روش های مکان یابی خطا در سیستم های توزیع، الگوریتم امپدانس ظاهری است. الگوریتم امپدانس ظاهری از مولفه ی اصلی ولتاژ و جریان ابتدای فیدر برای تشخیص موقعیت خطا استفاده می کند. به شرط اصلاح الگوریتم امپدانس ظاهری، تغییر در حالت کاری سیستم توزیع و شرایط مختلف اتصال کوتاه، روی دقت این روش بی تأثیر است. در این پایان نامه الگوریتم امپدانس ظاهری برای تمام حالات مختلف کار و خطا شبیه سازی گردیده است. نتایج شبیه سازی ها، دقت قابل قبولی را در تعیین موقیت خطا توسط این روش نشان می دهند. حضور منابع پراکنده می تواند باعث وقوع خطای زیاد در تعیین محل فالت توسط الگوریتم امپدانس ظاهری شود. لذا در این پایان نامه یک الگوریتم جدید که اصلاح شده ی الگوریتم اصلی امپدانس ظاهری است برای در نظر گرفتن حضور منابع پراکنده پیشنهاد می شود. این الگوریتم برای شرایط مختلف کار و خطا روی دو سیستم تست نامتعادل از جمله سیستم تست 34 باس ieee آزمایش شده است.

در سال های اخیر به دلیل افزایش دمای متوسط کره زمین، بشر به دنبال روش های جایگزین برای تامین توان الکتریکی مورد نیاز خود بوده و همچنین در اکثر نقاط جهان سوزاندن سوخت های فسیلی در نیروگاه های حرارتی به عنوان مهم ترین روش تولید توان الکتریکی مطرح بوده است. به دلیل توجه به مسایل زیست محیطی، استفاده از منابع انرژی تجدید پذیر در سال های اخیر شدت یافته است. نیروگاه های بادی به عنوان یک منبع تولید توان الکتریکی، در سیستم های قدرت امروزی مورد استفاده قرار می گیرند. در مقایسه با دیگر منابع انرژی تجدید پذیر، رشد استفاده از نیروگاه های بادی چشمگیر است. این نوع منبع تولید توان به دلیل سرعت متغیّر باد، توان خروجی متغیّری داشته و به همین دلیل از جنبه های مختلفی بر سیستم قدرت تاثیر می گذارد. با توجه به رقابتی شدن بازار برق و هزینه های بالای قطع برق، قابلیت اطمینان سیستم قدرت از اهمیت ویژهای برخوردار است. شاخص های قابلیت اطمینان سیستم قدرت، سطح قابلیت اطمینان آن را مشخص می کنند و بر اساس آن هاتعیین می شود که سیستم قدرت مورد مطالعه تا چه حد قابل اطمینان است. این شاخص ها سیستم را از جنبه های مختلفی مورد بررسی قرار می دهند. شاخص های کفایت، توانایی سیستم قدرت را در تامین بار مورد تقاضا مورد بررسی قرار می دهند. با بررسی این شاخص ها، عملکرد سیستم قدرت برای تامین بار مورد تقاضا، سنجیده شده و برای آن برنامه ریزی می شود. با گسترش استفاده از نیروگاه های بادی بزرگ و کوچک در سیستم های قدرت امروزی، مطالعه تاثیر آن ها بر شاخص های کفایت ضروری به نظر می رسد. تاکنون روش های متعددی برای مدلسازی سیستم قدرت شامل نیروگاه های بادی ارایه شده است. بخش اصلی این روش ها چگونگی مدلسازی رفتار متغیّر سرعت باد است. در این پایان نامه به مدلسازی نیروگاه بادی بر اساس روش مارکوف پرداخته می شود. با استفاده از این روش تاثیر در نظر گرفتن احتمال تغییردر بین حالت های توان خروجی نیروگاه بادی؛ بر شاخص های کفایت سیستم بررسی می گردد این در حالیست که روش های مرسوم که از تابع توزیع احتمال برای مدلسازی سرعت باد استفاده می کنند، از این قابلیت برخوردار نیستند. در روش مذکور برای مدلسازی مزرعه بادی از اطلاعات واقعی سرعت باد به مدت یکسال در شهرهای خاف، اهر آفریز و فدشک استفاده شده و تاثیر انتخاب منابع بادی مختلف برای احداث نیروگاه های بادی ، بر شاخص های کفایت سیستم قدرت بررسی شده است. نیروگاه بادی به عنوان جزیی از واحدهای تولید توان در سیستم قدرت به شمار می رود از این رو، در این پروژه برای بدست آوردن شاخص های کفایت، نیروگاه بادی به روش بازگشتی به سیستم تولید توان rbts اضافه شده است. توربین های بادی به کار رفته در مزرعه بادی بر توان خروجی آن مزرعه تاثیر می گذارند، لذا تاثیرانتخاب توان نامی توربین بر شاخص های کفایت سیستم قدرت شامل مزرعه بادی نیز مورد بررسی قرار گرفته است. نیروگاه های بادی می توانند تا حد خاصی شاخص های کفایت را بهبود بخشند. برای توجه به این نکته مفهوم ظرفیت بحرانی معرفی گردیده و همچنین الگوریتم تعیین ظرفیت نامی نیروگاه بادی مناسب برای یک سایت خاص پیشنهاد شده است. نحوه بهبود شاخص های کفایت با افزایش ظرفیت نامی نیروگاه های بادی موجود در سیستم، نسبت به حالتی که نیروگاه های معمولی سطح مطلوب شاخص های کفایت را تامین می کنند، متفاوت است. برای بررسی تاثیر نیروگاه های بادی بر توانایی تامین بار مورد تقاضای سیستم قدرت و مقایسه آن با نیروگاه های معمولی، سناریو های پنج ساله در نظر گرفته شده است. در این سناریوها توانایی تامین سطح مطلوب شاخص ریسک توسط نیروگاه های بادی و نیروگاه های معمولی با هم مقایسه می شود.

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.

چکیده ظرفیت حرارتی دینامیکی، ظرفیت حرارتی واقعی یک خط انتقال است که با توجه به شرایط آب و هوایی، ساختمان هادی خط و نیز موقعیت جغرافیایی آن، تعیین می شود. اهمیت استفاده از ظرفیت حرارتی دینامیکی خطوط انتقال، با توجه به دلایل ایجاد تراکم در سیستم انتقال و نیز روش های مختلف پیش گیری از وقوع تراکم در سیستم، با بررسی مزایا و معایب این روش ها، از لحاظ فنی، اقتصادی و اجتماعی مشخص می شود. در این پایان نامه، تاثیر استفاده از ظرفیت حرارتی دینامیکی خطوط انتقال ، در مسأله ی مدیریت تراکم سیستم انتقال، مورد بررسی قرار می گیرد. مدیریت تراکم در محیط تجدید ساختار یافته، به معنای بکارگیری روش هایی با هدف پیش گیری از وقوع تراکم و همچنین روش های رفع تراکم، در صورت وقوع تراکم می باشد. روش های پیش گیری از وقوع تراکم، روش هایی هستند که در باز ه های زمانی بلند مدت و پیش از رسیدن به زمان بهره برداری، با هدف تخصیص ظرفیت انتقال به متقاضیان استفاده از این ظرفیت، بکار می روند. مسأله ی اصلی در این روش ها، محاسبه ی ظرفیت انتقال در دسترس، بین دو ناحیه و یا دو شین از شبکه است که متقاضی تبادل توان هستند. در این پایان نامه، این ظرفیت انتقال در دسترس، بر خلاف روش های کنونی که با توجه به ظرفیت های حرارتی استاتیکی به محاسبه ی این ظرفیت می پردازند، با توجه به پیش بینی شرایط آب و هوایی برای یک بازه ی زمانی مورد نظر، محاسبه می شود. نتایج انجام محاسبات نشان می دهد که استفاده از ظرفیت شبه دینامیکی حاصل از پیش بینی شرایط آب و هوایی، قابلیت انتقال در دسترس را به میزان چشمگیری افزایش می دهد. روش های مربوط به رفع تراکم در زمان بهره برداری، روش-های سریعی هستند که در هنگام وقوع تراکم در سیستم، به حل مسأله ی تراکم می پردازند. اساس کار این روش ها، تشخیص و سپس رفع تراکم است. وقوع تراکم در سیستم، با توجه به ظرفیت حرارتی خطوط سیستم و میزان بار خط، تشخیص داده می شود. در این پایان نامه، نشان داده می شود که چنانچه از ظرفیت حرارتی دینامیکی خطوط استفاده شود، می توان وقوع تراکم در سیستم را به درستی تشخیص داد. در این پایان نامه، روش تغییر الگوی تولید برای رفع تراکم بکارگرفته می شود که در این روش، با حل یک مسأله ی بهینه سازی، میزان تغییر تولید ژنراتورها به منظور رفع تراکم از سیستم، تعیین می شود. تعیین تعداد واحدهای مشارکت کننده در مسئله-ی مدیریت تراکم با اهداف مختلف، در مراجع مختلف مورد بحث واقع شده است ولی تاکنون، مسأله ی بکارگیری ظرفیت حرارتی دینامیکی خطوط و همچنین ملاحظات عملی مربوط قابلیت واحدهای تولیدی در کاهش و یا افزایش توان تولیدی در زمان معین، در حل مسأله ی مدیریت تراکم، مورد توجه قرار نگرفته است. در این پایان نامه، قیود مسأله ی بهینه سازی به گونه ای اصلاح می شوند که ظرفیت حرارتی دینامیکی خطوط به همراه زمان رفع تراکم، وارد مسأله شوند. نتایج انجام محاسبات، تاثیر استفاده از ظرفیت حرارتی دینامیکی در کاهش هزینه های مدیریت تراکم و نیز جلوگیری از فروپاشی شبکه را نشان خواهند داد. در این پایان نامه، با توجه به تعریف ظرفیت های کوتاه مدت و اضطراری، زمان رفع تراکم از سیستم، تعیین می شود و تاثیر لحاظ این پارامتر مهم، در نتایج حل مسأله با روش های مختلف انتخاب واحدهای مشارکت کننده در مدیریت تراکم، نشان می دهد که تعداد واحدهای مشارکت کننده و میزان تغییر تولید واحدها می تواند بسیار متفاوت باشد نسبت به وقتی که زمان رفع تراکم، در حل مسأله لحاظ نمی شود. دراین پایان-نامه، محاسبات مربوط به ظرفیت حرارتی دینامیکی در محیط نرم افزار matlab انجام شده و از طرفی، مدلسازی و محاسبات سیستم، در محیط نرم افزار digsilent انجام گرفته است. امکان تبادل اطلاعات بین این دو نرم افزار، از طریق ایجاد یک واسط نرم-افزاری با استفاده از زبان برنامه نویسی dpl، مهیا شده است. مسأله ی بهینه سازی، با استفاده از جعبه ابزار بهینه سازی نرم افزار matlab، حل شده و سیستم های 6 و 30 باسه ی تغییر یافته ی ieee، به عنوان سیستم های تست، بکار رفته است.

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.

ساختار صنعت برق در بسیاری از کشورهای جهان در حال گذار از فضای انحصاری به فضای رقابتی است. در این فرآیند که تحت عنوان کلی تجدیدساختار در صنعت برق پیگیری می شود، کشورهای مختلف با مدل های متفاوتی در جهت خصوصی سازی و رقابتی کردن این صنعت در حال حرکتند. تجدیدساختار در صنعت برق مسائل مختلف بهره برداری و برنامه ریزی صنعت برق را تحت تأثیر قرار داده است و مسائل جدیدی نیز در این حوزه ها متولد شده اند. در فضای رقابتی صنعت برق و با شکل گیری بازارهای مختلف برای انرژی، یکی از مسائل با اهمیت که نقش کلیدی را در برنامه ریزی شرکت های تولیدی، خریداران و بهره بردار سیستم ایفا می کند، مسئله قیمت انرژی برق و نحوه تعیین آن می باشد. برهمین اساس روش های مختلفی به منظور تعیین قیمت انرژی در بازارهای برق به کار گرفته می شود که هدف اصلی در همه ی آن ها برقراری عدالت و افزایش رفاه اجتماعی می باشد. یکی از سیستم های قیمت گذاری انرژی در بازارهای برق که در طی چند سال اخیر بسیار مورد توجه بازارهای برق بزرگ و پیشرو در جهان (همچون بازارهای برق آمریکا) بوده است روش قیمت گذاری حاشیه ای محلی می باشد. در این روش برخلاف سایر روش-های قیمت گذاری، با توجه به سیستم قدرت و محدودیت های موجود در آن، قیمت انرژی در هر باس تعیین می گردد که از این لحاظ می تواند موجب افزایش عدالت در قیمت گذاری انرژی الکتریکی نسبت به سایر روش ها گردد. از روش های متنوعی در محاسبه ی قیمت حاشیه ای محلی در سیستم های قدرت بهره برده می شود که همه ی آن ها مبتنی بر دو الگوریتم پخش بار بهینه در حالت ac یا dc (acopf و dcopf) می باشند. الگوریتم بر پایه acopf دارای نتایج دقیق و در عین حال بسیار زمان بر و کند می باشد در حالیکه الگوریتم بر پایه dcopf به واسطه ی در نظر نگرفتن تلفات در سیستم قدرت، دارای نتایج با دقت کم و با سرعت عملکرد بسیار بالا می باشد. لذا افزایش دقت و بهبود عملکرد در روش محاسبه ی قیمت حاشیه ای محلی بر پایه dcopf، به یکی از مسائل مورد توجه در تحقیقات بدل شده است. یکی از رایج ترین روش های مورد استفاده در این زمینه، استفاده از الگوریتم های مختلف به منظور در نظر گرفتن تلفات در سیستم و تخصیص بهینه آن در روش dcopf می باشد. روش های مختلفی برای این منظور استفاده شده است که از آن جمله می توان به روش های تخصیص به تناسب، فاکتور تحویل و بار گرهی مجازی اشاره داشت. یکی از مهمترین نقاط ضعف در روش های مذکور، در نظر نگرفتن شرایط واقعی سیستم قدرت و موقعیت باس ها در آن می باشد که به همین دلیل تخصیص تلفات انجام شده در این روش ها با شرایط واقعی سیستم منطبق نبوده و نمی تواند در کاهش خطای روش مبتنی بر dcopf چندان مفید باشد. به همین دلیل در این پایان نامه برای اولین بار از دو الگوریتم: فرمول تلفات و تخصیص تلفات به کمک ردیابی توان، در قالب الگوریتم های محاسبه ی قیمت حاشیه ای محلی استفاده شده است که الگوریتم های مذکور با توجه به در نظر گرفتن شرایط واقعی سیستم قدرت، می توانند از عملکردی موفق در تخصیص بهینه تلفات در سیستم قدرت برخوردار باشند. لذا در این پایان نامه براساس الگوریتم ارائه شده، در هر مرحله، الگوریتم dcopf اجرا می گردد و سپس با استفاده از نتایج بدست آمده از آن، تلفات در سیستم محاسبه شده و به کمک الگوریتم های تخصیص تلفات پیشنهادی، تلفات به باس های سیستم تخصیص می یابد و سپس مجدداً الگوریتم dcopf اجرا می گردد و این پروسه تا زمانی که تلفات در سیستم به حد قابل قبولی از خطا دست یابد تکرار خواهد شد و در آخرین مرحله نیز با استفاده از نتایج بدست آمده و الگوریتم های مرسوم، قیمت حاشیه ای محلی در هر باس سیستم تعیین می گردد. همچنین در این پایان نامه به منظور سنجش دقیق نحوه عملکرد روش های پیشنهادی، سایر روش های مرسوم (تخصیص به تناسب، فرمول تلفات، بار گرهی موهومی و dcopf) نیز شبیه سازی شده و نتایج حاصل از آن ها بر روی سیستم تست ieee 30bus ارائه شده است که با نتایج حاصل از روش های پیشنهادی و روش acopf (به عنوان روش معیار) مقایسه شده است. نتایج عددی بدست آمده از بررسی روش های پیشنهادی بر روی شبکه آزمون و مقایسه با روش های مذکور نشان می دهد که روش های پیشنهادی توانسته اند در بهبود خطا در روش dcopf، به طرز چشمگیری موثر واقع شده و با حفظ سرعت عملکرد بالای الگوریتم dcopf، خطای آن را نیز در حد قابل قبولی کاهش دهد.

رشد دائمی مصرف انرژی الکتریکی به خصوص در کشورهای در حال توسعه و هم چنین پیدایش مصرف کننده های استراتژیک مانند تاسیسات هسته ای که قطع برق در آنان موجب بروز خسارات جبران ناپذیری می گردد، لزوم توجه به مسئله قابلیت اطمینان در سیستمهای تولید، انتقال و توزیع انرژی الکتریکی را به نحو چشمگیری نمایان می سازد. برای تأمین انرژی مورد نیاز و جبران رشد فزاینده مصرف، ضمن حفظ قابلیت اطمینان سیستم قدرت در حد مطلوب، افزایش مداوم تعداد و قدرت تولیدی نیروگاهها و توسعه شبکه های انتقال و توزیع و نیز انتقال انر‍‍ژی از شبکه های مجاور اجتناب ناپذیر است. اما چالش اصلی که توسعه و افزایش ابعاد سیستم قدرت در برابر بهره برداران و مصرف کنندگان قرار می دهد آنست که به دلیل توسعه نیروگاهها، سیستم انتقال و شبکه توزیع و در نتیجه افت امپدانس تونن معادل شبکه، سطح جریان اتصال کوتاه در شبکه افزایش قابل ملاحظه ای خواهد یافت. یک نتیجه مستقیم این امر آنست که تجهیزات شبکه در مواقع رخداد خطا در معرض جریان های خطای بزرگتر و اعمال نیروهای مکانیکی قوی تر و حرارت بیشتری قرار خواهند گرفت. در میان روش های مختلف محدود کردن سطح جریان اتصال کوتاه استفاده از تکنولوژی محدودکننده جریان خطا(fcl) اقتصادی تر و عملی تر است. نصب محدودکننده جریان خطا به صورت سریع امکان پذیر است و در هنگام نصب، خاموشی طولانی مدتی را به سیستم قدرت تحمیل نمی کند. نصب محدودکننده جریان خطا در یک پست حالت های خطای جدیدی را به وجود می آورد و از این رو شاخص های قابلیت اطمینان پست تغییر می کند. در این پایان نامه، جهت ارائه درک کمی از تغییر سطح قابلیت اطمینان، همه حالت های خطا مرتبط با طرح های مختلف پست های فشار قوی شامل باس بار ساده با بریکر، باس بار دوبل با بریکر، باس بار حلقوی، طرح یک ونیم بریکری و باس بار دوبل با دو بریکر با حضور محدود کننده جریان خطا در نقاط مختلف و بدون حضور آن مشخص و شاخص نرخ خرابی و قطعی سالیانه محاسبه می گردند. از این دو شاخص به عنوان ملاکی برای ارزیابی اثر محدود کننده جریان خطا بر قابلیت اطمینان کل پست استفاه می گردد. هم چنین تأثیر نصب fcl درنقاط مختلف شبکه توزیع بر شاخص های قابلیت اطمینان شبکه مورد بررسی و تحلیل قرارمی گیرد. شاخص های درنظرگرفته شده برای شبکه توزیع شامل شاخص میزان متوسط قطع برق سیستم، شاخص دوره زمانی متوسط قطع برق سیستم، شاخص متوسط دسترسی به انرژی برق و شاخص کل انرژی تامین نشده است. روش کلی که برای انجام این مطالعات و ارزیابی قابلیت اطمینان استفاده می شود، بررسی مجموعه های انقطاع جهت تحلیل خطا و اثرات آن است.

بروز شرایط اضطراری در سیستم قدرت مانند اضافه بار خطوط و لزوم قطع آنها، بارزدایی، فروپاشی شبکه و همچنین عواملی مانند عدم دقت و وجود خطا در ثبت اطلاعات می تواند باعث شود که برخی از پروفایل های بار ثبت شده مطابق الگوی نرمال بار نباشد. وجود پروفایل های پرت در مجموعه داده ها می تواند منجر به افزایش خطای پیش بینی بار گردد. در این پایان نامه، با بررسی دقیق پروفایل های بار در یک شبکه واقعی، روش های مختلفی جهت پالایش داده ها بکار گرفته شده و یک الگوریتم جدید نیز براساس روش تحلیل مولفه اصلی پیشنهاد و کارایی مناسب آن در شناسایی داده های پرت و غیرعادی، در عین سادگی و سرعت اجرای بالا، نشان داده شده است. در ادامه، یک سیستم پیش بینی بار براساس شبکه های عصبی پیشخور طراحی و با انجام تحلیل حساسیت خطا نسبت به پارامترهای مختلف سیستم، حالات بهینه هر پارامتر انتخاب و از دیدگاه های حداقل خطا و سادگی پیاده سازی، مدل های مناسبی جهت پیش بینی کوتاه مدت بار معرفی شده است. این مدل ها بر روی یک شبکه قدرت واقعی پیاده سازی و بار شبکه به کمک آنها پیش بینی شده است. نتایج بدست آمده نشانگر دقت مناسب مدل های طراحی شده می باشد. در این مدل ها، با بکارگیری یک استراتژی خاص برمبنای جستجوی شبیه ترین پروفایل ها به روز پیش بینی در یک بازه محدود زمانی، تأثیر ورودی دما بر دقت پیش بینی بار به شدت کاهش یافته است. عدم نیاز به اطلاعات شبانه روزی دما جهت پیش بینی بار، از نقاط قوت مدل های طراحی شده برای شبکه تست مورد نظر محسوب می گردد. معمولاً پیش بینی بار روزهای تعطیل رسمی (غیر از جمعه ها) به علت پروفایل بار خاص و کمی تعداد نمونه های مشابه در مجموعه داده ها، دارای خطای زیادی می باشد. در این پایان نامه همچنین با توجه خاص به پیش بینی بار این روزها، با بررسی میزان خطای چندین مدل مختلف، مدل مناسبی جهت پیش بینی بار روزهای تعطیل رسمی معرفی شده است. نتایج پیش بینی بار توسط این مدل نیز نشان از کارایی مناسب و دقت قابل قبول آن دارد.

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 تجدید ساختار و مقررات زدایی شده مبدل نموده است. در ساختار جدید، برای هر چه بیشتر رقابتی کردن بازار، تخصیص هزینه های سیستم انتقال بر مبنای میزان استفاده هر قرارداد از تجهیزات این سیستم صورت می پذیرد. از طرف دیگر، جبران تلفات انتقال به عنوان یکی از مهمترین خدمات جانبی بازار و تخصیص هزینه های آن از دیگر مسایل مورد توجه در بازار رقابتی برق است. در این پایان نامه، به منظور تخصیص هزینه های انتقال و جبران تلفات اکتیو بر مبنای میزان استفاده واقعی هر قرارداد از تجهیزات سیستم انتقال، به تعیین سهم کاربران در فلوی اکتیو عبوری از خطوط و تلفات ایجاد شده در شبکه پرداخته می شود. در این راستا، یک روش جدید ردیابی توان اکتیو مبتنی بر عملکرد واقعی سیستم پیشنهاد شده است. روش ارایه شده با تبدیل مدل بار و شناسایی مسیرهای انتقال توان اکتیو بر پایه روابط مداری قابل اثبات، درصد سهم کاربران را در فلوی اکتیو خطوط مشخص می نماید. از ویژگی های بارز روش پیشنهادی، تعیین سهم کاربران در تلفات خطوط همزمان با ردیابی توان اکتیو می باشد. در واقع با بکارگیری تنها یک الگوریتم، تخصیص هزینه در هر دو بخش انتقال و تلفات صورت می گیرد. نتایج عددی بدست آمده از بررسی روش ارایه شده بر روی دو شبکه آزمون و مقایسه با روش های دیگر، نشان می دهند که روش پیشنهادی می تواند به عنوان یک روش موثر در بحث تخصیص هزینه انتقال و تلفات اکتیو مطرح و در بازار رقابتی برق بکار گرفته شود.

با تجدید ساختار سیستم های قدرت، استفاده از منابع تولید پراکنده بعنوان یکی از راههای موثر تأمین انرژی الکتریکی مورد توجه بیشتری قرار گرفته است. این منابع می توانند زمینه ساز تعامل تولید کنندگان خرد در بازارهای برق باشند و در صورت استفاده از انرژی های تجدید پذیر نیز منافع زیست محیطی فراوانی را فراهم آورند. از آنجا که منابع تولید پراکنده معمولاً به شبکه های توزیع متصل می گردند که محل وقوع بیشترین خطاهای منجر به قطع برق مشترکین است، مطالعه و ارزیابی قابلیت اطمینان شبکه های توزیع با وجود این منابع ضرورت می یابد. در این پایان نامه ارزیابی قابلیت اطمینان شبکه توزیع در شرایط بهره برداری متفاوت از انواع منابع تولید پراکنده مورد بررسی قرار گرفته است و روشی برای برآورد قابلیت اطمینان در حضور منابعی که میزان تولید معین و امکان اتصال دایمی و یا موقت به شبکه را دارا هستند پیشنهاد شده است. روش مذکور بر اساس تعریف ماتریس اتصال و در نظر گرفتن منحنی ساعتی بار بوده و دقت آن با روش های شبیه سازی قابل مقایسه است. همچنین برای انجام این برآورد در شبکه های توزیع دارای توربین های بادی که منابعی با تولید غیر قطعی به حساب می آیند الگوریتمی بر اساس مدل سازی تصادفی میزان تولید و با استفاده از شبیه سازی مونت کارلو ارایه شده است. محاسبه شاخص های استاندارد شبکه توزیع در یک سیستم تست نمونه و تحلیل آنها مبین کارآیی و دقت این روش ها در ارزیابی قابلیت اطمینان شبکه در شرایط مختلف بهره برداری از منابع تولید پراکنده است.

با توجه به نیاز روزافزون به منابع انرژی و کاهش منابع سوخت فسیلی و نیز به منظور کاهش تولید گازهای گلخانه ای، استفاده از انرژی های تجدیدپذیر جایگاه ویژه ای در سیستم‎های قدرت پیدا کرده است. در این میان استفاده از نیروگاه های بادی نسبت به سایر منابع انرژی تجدیدپذیر مورد توجه بیشتری قرارگرفته است. در چنین شرایطی متغیر بودن توان تولیدی این نیروگاه ها که ناشی از تغییرات سرعت باد است، بهره برداری از سیستم های قدرت را با چالش های جدیدی مواجه می نماید و مطالعات قابلیت اطمینان از اهمیت بیشتری برخوردار می گردد.‬‬‬‬‬‬‬‬‬‬‬‬‬‬‬‬‬‬‬‬‬‬‬‬‬‬‬‬‬‬‬‬‬‬‬‬‬‬‬‬‬‬‬‬‬‬‬‬‬‬‬‬‬‬ در این تحقیق به بررسی قابلیت اطمینان مزارع بادی فراساحلی پرداخته و تأثیر این نیروگاه ها در کفایت تولید سیستم قدرت برآورد و با نیروگاه های بادی ساحلی مقایسه می گردد. بدین منظور ابتدا مشخصه های نیروگاه های بادی فراساحلی که موجب تفاوت این نیروگاه ها با نیروگاه های بادی ساحلی می گردد تشریح و سپس با تشکیل جدول خروج ظرفیت و خلاصه سازی آن در یک فرآیند بازگشتی، مدل کلی نیروگاه بادی فراساحلی بر اساس زنجیره مارکوف استخراج می گردد. در این تحقیق جهت ارزیابی تأثیر نیروگاه های بادی فراساحلی در شاخص های کفایت یک سیستم قدرت از شبیه سازی روش پیشنهادی در شبکه تست rbts استفاده شده است. به این منظور ابتدا شاخص های کفایت تولید در این سیستم محاسبه و سپس با افزودن یک نیروگاه بادی فراساحلی نمونه میزان تأثیر این نیروگاه بر شاخص های مذکور برآورد می شود. در مدل سازی نیروگاه فراساحلی مورد نظر، به اثر ارتفاع برج توربین بادی و شبکه جمع آوری توان و تغییرات زمان متوسط تعمیر در طول سال و در شرایط آب و هوایی مختلف توجه شده است. ‬‬‬‬‬‬‬‬‬‬‬‬‬‬‬‬‬‬‬‬‬‬‬‬‬‬‬‬‬‬‬‬‬‬‬‬‬‬‬‬‬‬‬‬‬‬‬‬‬‬‬‬‬‬‬‬‬‬‬‬‬‬‬‬‬‬‬‬‬‬‬‬‬‬‬‬‬‬‬‬‬‬‬‬‬‬‬‬‬‬‬‬‬‬‬‬‬‬‬‬‬‬‬‬‬‬‬‬‬‬‬‬‬‬‬‬‬‬‬ نتایج حاصل از بررسی نیروگاه های بادی فراساحلی نشان می دهد که میزان بالاتر سرعت باد در این نیروگاه ها باعث بهبود کفایت تولید و عملکرد بهتر آن ها نسبت به نیروگاه های بادی ساحلی می شود و این بهبود تا حدی است که خطاهای افزایش یافته به دلیل تغییر شرایط آب و هوا و اضافه شدن تجهیزات دیگری مانند شبکه جمع آوری توان، قابل چشم پوشی است

با افزایش ضریب نفوذ نیروگاه های بادی بزرگ و کوچک در سیستم های قدرت امروزی، مطالعه ی تأثیر آن ها بر شاخص های قابلیت اطمینان سیستم، از اهمیت ویژه ای برخوردار می گردد. عوامل گوناگونی از قبیل الگوی وزش باد، تکنولوژی ساخت توربین و نحوه ی آرایش توربین ها در یک مزرعه ی بادی، بر میزان تولید و در نتیجه بر شاخص های قابلیت اطمینان، تأثیر مستقیم دارند. سرعت باد در پشت پره های توربین های بادی کاهش یافته و جریان هوا متلاطم می شود که بر تولید توربین های پایین دست اثر می گذارد. این پدیده را اثر سایه می نامند. توربین های یک مزرعه ی بادی، به دلایل مختلف از جمله محدودیت زمین، سهولت در دسترسی و تعمیرات، و کابل کشی ساده تر برای سیستم جمع کننده ی توان، معمولا به صورت منظم در قالب چند ردیف و ستون چیده می شوند. اثر سایه ی توربین های نصب شده در ردیف های بالادست، منجر به کاهش توان تولیدی توربین های پایین دست می شود. در نتیجه باید در محاسبه ی شاخص های قابلیت اطمینان سیستم قدرت، مدّ نظر قرار گیرد. پدیده ی اثر سایه در مطالعات قابلیت اطمینان مزارع بادی در اکثر مراجع در نظر گرفته نشده است. برخی از مراجع نیز این پدیده را با استفاده از روش های شبیه سازی تصادفی که زمان بر بوده و نیازمند اطلاعات طولانی مدت الگوی وزش باد در سایت مورد نظر می باشند، مدل نموده و در محاسبه ی شاخص های قابلیت اطمینان در نظر گرفته اند. در این پایان نامه، با توسعه ی روش فراوانی و تداوم مارکوف که روشی تحلیلی است، مزارع بادی با آرایش منظم، با در نظر گرفتن اثر سایه هم چون یک واحد تولید چند حالته مدل می شوند و احتمال، فراوانی رخداد و نرخ خروج از هر حالت بر اساس ویژگی های الگوی وزش باد و نرخ خروج ظرفیت توربین ها بدست می آید. در این راستا در روش پیشنهادی، مشکل ابعاد بزرگ مسئله با استفاده از تکنیک های ذخیره سازی ماتریس های تنک، حل می شود. سپس با اضافه کردن تک تک واحدهای نیروگاهی به مدل مزرعه ی بادی به روش بازگشتی، مدل کامل تولید سیستم قدرت تشکیل می شود. با استفاده از این مدل، شاخص های کفایت سیستم از جمله lole، lolf، lold و شاخص انرژی eens قابل محاسبه خواهد بود. از مزیّت های این روش، می توان به سرعت پاسخ آن نسبت به روش های شبیه سازی، عدم نیاز به داده های طولانی مدت سرعت باد و سازگاری آن با روش های ارزیابی قابلیت اطمینان واحدهای متداول موجود در شبکه، اشاره نمود. صحت و کارآیی روش پیشنهادی در شبکه ی تست rbts اصلاح شده، برآورد شده است.

به دلیل افزایش بار مصرفی در یک سیستم قدرت که ناشی از توسعه تکنولوژی، افزایش جمعیت، ورود مصرف کنندگان جدید و نیاز روز افزون به انرژی الکتریکی می باشد، لازم است با احداث مناسب خطوط جدید، شبکه انتقال توسعه یابد تا این شبکه جوابگوی بار پیش بینی شده آینده باشد. به این مطالعات، برنامه ریزی توسعه شبکه انتقال(tep) گفته می شود. به دلیل سرمایه گذاری بسیار زیاد مورد نیاز در بخش برنامه ریزی توسعه شبکه انتقال، یافتن بهترین طرح توسعه از اهمیت زیادی برخوردار است. به منظور تدوین چنین طرح توسعه ای باید مدلسازی دقیق و نسبتا کاملی از مسئله ارائه گردد که در آن قیود مختلف فنی و اقتصادی مورد نیاز منظور شده باشد. در سالهای اخیر تلاشهای موثری در جهت کاملتر کردن مدل مسئله و حذف برخی از ساده سازیها انجام شده است. در نظر گرفتن زمان احداث خطوط جدید(توسعه شبکه انتقال چند مرحله ای)، قیود امنیت و قابلیت اطمینان، عدم قطعیت بار, تلفات خطوط انتقال و... در مسئله برنامه ریزی توسعه شبکه انتقال نمونه ای از این تلاشهاست. در این پایان نامه ابتدا با مروری بر برخی از مدلسازیهای کاملتر ارائه شده در سالهای اخیر و شبیه سازی آنها در شبکه تست، آثار ناشی از ساده سازیهای مختلف در مدلهای اولیه بررسی می گردد. در این راستا، استفاده از سرعت، قدرت محاسباتی و انعطاف پذیری مناسب الگوریتم بهینه سازی pso به ویژه در بعضی مدلهای پیچیده تر کمک شایانی به حل مسئله و نیل به این هدف می نماید. از دیگر مسائل مهم در مسئله برنامه ریزی توسعه سیستم قدرت تأثیر متقابل برنامه ریزیهای توسعه شبکه انتقال و توسعه تولید (gep) می باشد. در روشهای مرسوم، این دو برنامه ریزی به صورت مستقل انجام شده و هیچگونه هماهنگی بین آنها برقرار نمی شود. در این پایان نامه، به منظور ایجاد هماهنگی بین tep و gep، ابتدا gep به صورت تک باسه انجام شده و نیروگاههای جدیدی که باید به شبکه اضافه شوند مشخص می گردد. با در نظر گرفتن ظرفیت تولید نیروگاههای جدید در بازه انعطاف پذیری حول مقدار بدست آمده از gep امکان دسترسی به برنامه توسعه شبکه انتقال با هزینه سرمایه گذاری کمتری فراهم می گردد. این برنامه ریزی, الگوی توسعه تولید جدیدی برای شبکه حاصل می کند. کاهش مجموع هزینه سرمایه گذاری tep و gep نسبت به برنامه ریزیهای توسعه مرسوم که با در نظر گرفتن میزان قطعی و معینی برای افزایش ظرفیت تولید انجام می شود، کارآیی روش پیشنهادی و ایجاد هماهنگی مناسبی بین برنامه های tep و gep را تأیید می کند. بیشترین هماهنگی و کمترین مقدار برای مجموع هزینه سرمایه گذاری با تکرار محاسبات به ازای تغییر حدود بازه انتخابی حاصل می گردد. در نهایت، با شبیه¬سازی این روش در شبکه تست، قابلیت و مزایای آن نسبت به روشهای متداول مورد بررسی قرار می گیرد.

هدف از حل مسأله برنامه ریزی توسعه تولید (gep)، تعیین طرح توسعه تولید با کم ترین هزینه است، به گونه ای که بتواند تقاضای بار پیش بینی شده را در عین برآوردن معیارهای قابلیت اطمینان و قیود فنی و اقتصادی مختلف تأمین نماید. مسأله برنامه ریزی توسعه تولید به صورت یک مسأله بهینه سازی گسسته، غیرخطی و مقید به مجموعه ای از قیود مدل می شود. در این پایان نامه، با صرف نظر کردن از هزینه آلودگی و بازنشستگی واحدهای تولیدی، تابع هدف به صورت کمینه کردن مجموع هزینه های سرمایه گذاری، تعمیرات و بهره برداری، نرخ سوخت و انرژی تأمین نشده، با لحاظ کردن ارزش بازیافتی هزینه های سرمایه گذاری درنظر گرفته می شود. به منظور محاسبه انرژی خروجی واحدهای تولیدی و شاخص های قابلیت اطمینان، از یکی از روش های شبیه سازی احتمالاتی تولید به نام روش تابع انرژی معادل استفاده می شود. حل مسأله gep به عنوان یک مسأله بهینه سازی غیرخطی، نیازمند روش های بهینه سازی فراابتکاری و هوشمند است. اخیراً الگوریتم بهینه سازی فاخته (coa)، و نسخه اصلاح شده آن (mcoa)، به عنوان یک الگوریتم بهینه سازی قوی در حل مسائل بهینه سازیِ دارای متغیرهای پیوسته، کارآیی موثری داشته است. اما این الگوریتم برای حل مسائل دارای متغیرهای گسسته مانند مسأله gep از کارآیی لازم برخوردار نیست. در این پایان نامه، ضمن بررسی نقاط قوت و ضعف این روش، الگوریتم جدیدی تحت عنوان الگوریتم بهینه سازی فاخته بهبودیافته (icoa) پیشنهاد می شود و کارآیی مناسب آن برای حل مسائل بهینه سازی گسسته مانند مسأله gep نشان داده می شود. در این الگوریتم، اصلاحات متنوع و مختلفی در عملگرهای الگوریتم استاندارد coa صورت گرفته است تا در عین حفظ بدنه اصلی و توانایی های الگوریتم coa، کارآیی آن را در حل مسائلی با متغیرهای گسسته بهبود بخشد. بهبود سبک تخم گذاری بر اساس شایستگی، اصلاح شعاع تخم گذاری، اصلاح عملگر پرواز به سمت ناحیه بهینه، افزودن عملگر مهاجرت به الگوریتم و شکل گیری نسل جدید با استفاده از عملگرهای ژنتیکی، باعث بهبود کارآیی الگوریتم در رسیدن به جواب بهینه می شود. یکی از روش های فراابتکاری موفق که تاکنون در حل مسئله gep استفاده شده است، الگوریتم بهینه سازی ازدحام ذرات (pso) است که در این تحقیق، برای مقایسه عملکرد الگوریتم پیشنهادی به کار گرفته می شود. جهت ارزیابی عملکرد الگوریتم پیشنهادی، برنامه ریزی توسعه تولید در یک سیستم نمونه انجام می شود و نتایج حاصل از الگوریتم پیشنهادی با نتایج الگوریتم های pso، coa و mcoa، و نیز نتایج منتشرشده از برنامه ریزی توسعه تولید همین سیستم به روش های الگوریتم ژنتیک (ga) و الگوریتم جهش قورباغه های به هم آمیخته (sfla)، مقایسه می شود. برای نشان دادن تأثیر افزایش ابعاد در حل مسأله، برنامه ریزی توسعه تولید سیستم مذکور برای دو افق 10ساله و 20ساله انجام می شود. الگوریتم پیشنهادی icoa در حل مسائل دارای متغیرهای پیوسته نیز نقاط قوت و توانایی موثری نسبت به الگوریتم coa دارد. برای نشان دادن این موضوع، icoa برای حل مسأله بهینه سازی پیوسته پخش بار اقتصادی نیز مورد استفاده قرار گرفته و نتایج آن با نتایج حاصل از به کارگیری الگوریتم های مذکور مقایسه شده است. بررسی نتایج حل هردو مسأله گسسته و پیوسته نشان می دهد که علاوه بر بهبود کیفیت جواب و سرعت همگرایی بهتر، الگوریتم پیشنهادی نسبت به سایر روش های مذکور عملکرد بهتری در رسیدن به جواب بهینه دارد.

در این پایان نامه روشی جدید بر مبنای کاربرد فازی الگوریتم بهینه سازی جستجوی هارمونی، در بازآرایی شبکه های توزیع جهت بهبود قابلیت اطمینان و کاهش تلفات انتقال پیشنهاد می شود. استفاده از روش تصمیم گیری فازی، رسیدن به یک جواب بهینه توافقی را تضمین می کند. همچنین کاربرد الگوریتم بهینه سازی قدرتمند و جدید جستجوی هارمونی به همراه اصلاحاتی جهت همخوانی آن با مسئله گسسته بازآرایی، دست یابی به نقاط بهینه سراسری را ممکن ساخته است. در محاسبات قابلیت اطمینان، از روش تجزیه تحلیل کات ست استفاده شده است. کاربرد این روش باعث بالا رفتن سرعت انجام محاسبات در مقایسه با روش شبیه سازی مونت کارلو شده است. شاخص های مختلف قابلیت اطمینان در شبکه های توزیع معرفی شده و در شرایط مختلف محاسبه شده اند. به دست آوردن تلفات سیستم توزیع و بررسی قیود محدوده مجاز ولتاژ باس ها و جریان مجاز خطوط، به کمک پخش بار به روش جاروب پسرو و پیشرو انجام می شود و شعاعی بودن آرایش های پیشنهادی به وسیله نظریه گراف تضمین شده است. روش ارایه شده با موفقیت بر روی سیستم های تست استاندارد پیاده سازی شد. نتایج به دست آمده نشان دهنده کارآیی این روش در دستیابی به نقاط بهینه سراسری است. سرعت بالای رسیدن به پاسخ، این روش را برای کاربردهای زمان واقعی نیز مناسب می کند. پس از تجدید ساختار در صنعت برق، توجه به شاخص های قابلیت اطمینان در تمامی بخش های سیستم قدرت از جمله شرکت های توزیع اهمیتی ویژه یافت. به طوری که امروزه رعایت استانداردهای قابلیت اطمینان، یکی از مهم ترین اهداف در طراحی و بهره برداری از سیستم توزیع است. بازآرایی، بخشی از فرآیند بهره برداری از شبکه توزیع است که برای رسیدن به اهداف مختلف مانند بهبود قابلیت اطمینان، کاهش تلفات، متعادل سازی بار فیدرها و ... به کار می رود. در این پایان نامه روشی جدید بر مبنای کاربرد فازی الگوریتم بهینه سازی جستجوی هارمونی، در بازآرایی شبکه های توزیع جهت بهبود قابلیت اطمینان و کاهش تلفات انتقال پیشنهاد می شود. استفاده از روش تصمیم گیری فازی، رسیدن به یک جواب بهینه توافقی را تضمین می کند. همچنین کاربرد الگوریتم بهینه سازی قدرتمند و جدید جستجوی هارمونی به همراه اصلاحاتی جهت همخوانی آن با مسئله گسسته بازآرایی، دست یابی به نقاط بهینه سراسری را ممکن ساخته است. در محاسبات قابلیت اطمینان، از روش تجزیه تحلیل کات ست استفاده شده است. کاربرد این روش باعث بالا رفتن سرعت انجام محاسبات در مقایسه با روش شبیه سازی مونت کارلو شده است. شاخص های مختلف قابلیت اطمینان در شبکه های توزیع معرفی شده و در شرایط مختلف محاسبه شده اند. به دست آوردن تلفات سیستم توزیع و بررسی قیود محدوده مجاز ولتاژ باس ها و جریان مجاز خطوط، به کمک پخش بار به روش جاروب پسرو و پیشرو انجام می شود و شعاعی بودن آرایش های پیشنهادی به وسیله نظریه گراف تضمین شده است. روش ارایه شده با موفقیت بر روی سیستم های تست استاندارد پیاده سازی شد. نتایج به دست آمده نشان دهنده کارآیی این روش در دستیابی به نقاط بهینه سراسری است. سرعت بالای رسیدن به پاسخ، این روش را برای کاربردهای زمان واقعی نیز مناسب می کند.

به طور مرسوم، در برنامه ریزی احتمالاتی توسعه سیستم انتقال وقوع خاموشیهای بزرگ دیده نمیشود. تئوری بحران خودسامان ده به عنوان یک تئوری نوپا و بسیار کلی در پی ارائه چارچوبی برای مدلسازی سیستمهای پیچیده و کشف ویژگیهای کلی و مشترک این سیستمها است. این تئوری نشان میدهد که احتمال وقوع حوادث فاجعه آمیز مانند خاموشیهای بزرگ در شرایط بحرانی بسیار بیشتر میشود. این رساله در پی اصلاح روشهای مرسوم و برآورد ریسک خاموشیهای بزرگ، شامل محاسبه احتمال و پیامدهای آنها بر اساس ویژگی بحران خودسامان ده، و منظور نمودن آن در برنامه ریزی احتمالاتی توسعه سیستم انتقال است.

هدف از آنالیز هارمونیکی سیستم های قدرت ، محاسبه مولفه های هارمونیکی ولتاژها و جریانها در تمام شبکه می باشد. آنالیز هارمونیکی برای بررسی اثرات مخرب هارمونیکها و دوری از مشکلات ایجاد شده بوسیله آنها می باشد. با توجه به روشهای مختلف برای این منظور، در این تحقیق روش تزریق مستقیم در نظر گرفته شده است که شبکه خطی فرض شده و هر هارمونیک بطور مجزا مورد بررسی قرار می گیرد. همچنین بارهای غیرخطی (هارمونیک زای) شبکه بصورت منابع جریان تزریقی در فرکانسهای هارمونیکی در نظر گرفته می شوند. در آنالیز هارمونیکی باید مدلهای هارمونیکی مناسبی برای عناصر سیستم قدرت در نظر گرفته شود تا دقت کافی وجود داشته باشد. در این تحقیق آنالیز هارمونیکی تک فاز برای حالات متقارن و آنالیز هارمونیکی سه فاز برای حالات نامتقارن بررسی و انجام شده است . همچنین پخش بار سه فاز در فرکانس اصلی به دلیل مورد احتیاج بودن نتایج آن برای انجام آنالیز هارمونیکی سه فاز بررسی و انجام شده است . از آنجائی که اندازه گیری فیزیکی سیگنالهای هارمونیکی در تمام نقاط شبکه امکان پذیر نیست ، لذا انجام آنالیز هارمونیکی با استفاده از جریانهای هارمونیکی اندازه گیری شده در نقاط ممکن و یا با استفاده از مشخصه بارهای غیرخطی بسیار مهم می باشد. از دیگر ویژگیهای آنالیز هارمونیکی، مشخص کردن افزایش تلفات در مسیرهای مختلف شبکه ، میزان اعوجاج ولتاژ در نقاط مختلف و همچنین پاسخ فرکانسی نقاط جهت نصب خازنهای تصحیح ضریب توان و جلوگیری از رزونانس آنها می باشد.

انجام پخش بار و پخش اقتصادی بار در سیستمهای قدرت ، مخصوصا سیستمهای قدرت بزرگ و پرتلف با روشهای عددی علاوه بر اینکه نیاز به حافظه زیادی برای انجام محاسبات دارد یک مسئله زمان بر و لذا در مطالعات بهنگام مشکل آفرین است . روشهای محاسبات نرم و از جمله شبکه های عصبی مصنوعی زمینه مناسبی برای حل این مشکل به نظر می رسد. در این پایان نامه سعی شده است کارایی این روش برای حداقل استفاده در شبکه های قدرت کوچک نمونه مورد بررسی قرار می گیرد. به این منظور شبکه عصبی طراحی شده و آزمون دیده برای پخش بار، کمیت های اندازه ولتاژ و زاویه فاز را محاسبه می نماید. سایر کمیتهای مجهول از جمله توانها با استفاده از فرمولهای مربوطه بعد از محاسبه اندازه ولتاژ و زاویه محاسبه می گردند. بدین ترتیب مسئله پخش بار در سیستم قدرت مورد نظر بسرعت و تقریبا بصورت آنی قابل حمل می باشد حل صدها نمونه از نقاط کار نشان دهنده دقت بسیار خوب جوابها نسبت به روش کلاسیک نیوتن رافسون میباشد. همچنین برای انجام پخش اقتصادی بار در سیستمهای پرتلف نیز روش شبکه های عصبی بکار گرفته شده است . در اینجا نیز با استفاده از شبکه های عصبی کمیتهای ضریب جریمه و توان تلفاتی محاسبه شده است و سپس با استفاده از روابط موجود سهم بهینه توانهای تولیدی ژنراتورها محاسبه شده اند. در استفاده از این روش جهت توزیع اقتصادی بار در سیستمهای قدرت پرتلف نیز دقت خوبی بدست آمده است .

مساله به مدار آوردن واحدهای حرارتی ، یک مساله بهینه سازی است که در آن هزینه تولید و راه اندازی واحدها در طول یک دوره زمانبندی مشخص حداقل می شود. در این مساله در ضمن اینکه این بهینه سازی انجام می شود، یک سری قیود محدود کننده نیز وجود دارند که بایستی ارضا شوند. در این پروژه روشهای مختلف حل مساله مانند روشهای کلاسیک ، الگوریتم ژنتیک و شیوه های مختلف استفاده از شبکه های عصبی شرح داده شده است . و در نهایت به یک روش پیشنهادی استفاده از شبکه عصبی هاپفیلد پرداخته شده است که برای حل مساله در سیستمهای قدرت با ابعاد بزرگ مناسب است . شبکه عصبی هاپفیلد بکار رفته تلفیقی از دو نوع شبکه عصبی هاپفیلد گسسته و پیوسته است.

عبور توان در مسیرهای ناخواسته و عدم بهره برداری کامل از ظرفیت واقعی خطوط انتقال از مشکلات عمده در بهره برداری از سیستم های قدرت می باشند. در چند دهه اخیر با پیشرفت صنعت نیمه هادی ها و استفاده از آنها در کاربرد های قدرت ، مفهوم سیستم های انتقال انرژی ‏‎ac ‎‏ انعطاف پذیر ‏‎(facts)‎‏ مطرح گردید که بدون احداث خطوط انتقال جدید و مواجهه با مشکلاتی همچون مسائل زیست محیطی ، قوانین حق عبور و مانند آن بتوان از ظرفیت واقعی سیستم های انتقال استفاده نمود و عبور توان را در مسیرهای مورد نظر کنترل کرد. پیشرفت های اخیر در زمینه طراحی کلیدهای نیمه هادی با قابلیت خاموش شدن و استفاده از آنها در مبدل های منبع ولتاژ در سطح توان و ولتاژ سیستم قدرت علاوه بر معرفی ادوات جدیدتر تحولی در مفهوم ‏‎facts‎‏ بوجود آورده و سیستم های انتقال انرژی را کارآمدتر و موثرتر ساخته است. در این پایان نامه پس از بررسی محدودیت های انتقال توان و راه های کلاسیک مقابله با آن به معرفی سیستم های انتقال انرژی ‏‎ac‎‏ انعطاف پذیر ‏‎facts‎‏ که در کنترل فلوی توان موثر می باشند جهت الحاق در برنامه های پخش بار حالت دائمی معرفی می شوند. سپس مساله کنترل فلوی توان با استفاده از این ادوات و روش های حل آن مورد بررسی و مقایسه قرار گرفته و در پایان هم یک روش پیشنهادی جهت الحاق نیازهای کنترلی ادوات سری ‏‎facts‎‏ در برنامه پخش بار بهینه توان اکتیو ارائه می گردد.