بقای یک سیستم قدرت در گرو داشتن عملکردی پایدار است. یکی از جنبه های پایداری، پایداری ولتاژ سیستم است که پرداختن به آن، حفاظت شبکه در مقابل صدمات جبران ناپذیر را یاری می دهد. سیستم های قدرت امروزی بسیار نزدیک به مرزهای پایداری خود مورد بهره برداری قرار می گیرند. چنین وضعیتی از بهره برداری به دلیل مشکلات اقتصادی و محدودیات زیست محیطی، گریز ناپذیراست. بنابراین، علیرغم مصرف روز افزون انرژی الکتریکی، امکان توسعه ی سیستم های تولید، انتقال و تحویل این انرژی چندان میسر نیست. این روند سیستم های قدرت را مستعد آسیب پذیری ساخته است. عناصر شبکه در مقابل انواع خرابی ها، خطاها و دیگر مواردی که کارکرد تجهیزات را مختل می کنند و یا هماهنگی بین اجزای سیستم قدرت را بر هم می زنند، توسط طرح های حفاظتی گوناگون محافظت می شوند. یکی از نگرانی هایی که به معضلی مهم در تداوم انرژی رسانی سیستم های قدرت تبدیل شده است، حفاظت این شبکه ها در برابر ناپایداری ولتاژ است. به خصوص این که در چند سال اخیر، عامل بسیاری از خاموشی های سراسری که گاهی صدمات جبران ناپذیری را بر شبکه تحمیل کرده اند، فروپاشی های جزئی و یا کلی ولتاژ گزارش شده است. شروع ناپایداری ولتاژ که معمولاًً به صورت کاهش بی رویه ی ولتاژ تثبیت شده ی شینه های سیستم است، می تواند هدایت کننده ی سیستم به سمت فروپاشی باشد. به عبارتی حفظ و کنترل ولتاژ تمام شینه های سیستم در محدوده ی مجاز عملکرد، به معنی حفاظت ولتاژ است. طرح های حفاظت ولتاژ به صورت واحد و گسترده قابل پیاده سازی هستند که البته هر یک مزایای خاص خود را دارند. به طور کلی، اصلی¬ترین عامل فروپاشی ولتاژ، کمبود توان راکتیو در سیستم است. بنابراین مناسب است که انواع طرح¬های حفاظتی مرتبط با این موضوع، علاوه بر ولتاژ قابلیت پایش توان راکتیو در سیستم را نیز داشته باشند. از طرفی، به دلیل ماهیت فراگیری که پدیده ی فروپاشی ولتاژ در بسیاری مواقع می تواند داشته باشد، به نظر می رسد ارائه ی راهکارهایی که توانایی حفاظت فراگیر در برابر این مسأله را داشته باشند، ضروری باشد. هدف این پایان نامه، پرداختن به موضوع جلوگیری از فروپاشی ولتاژ در شبکه های قدرت با استفاده از یک روش حفاظت ناحیه گسترده است. در این راستا ابتدا یک طرح بهینه سازی توزیع توان راکتیو در شبکه پیشنهاد شده تا عامل اصلی فروپاشی ولتاژ یعنی کمبود توان راکتیو در شبکه تا حد امکان جبران شود و پایداری ولتاژ حالت ماندگار شبکه بهبود یابد. سپس یک شاخص ارزیابی ترکیبی جدید ارائه خواهد شد که با پایش به هنگام از ولتاژ و توان راکتیو تولیدی در شبکه، به حفظ یکپارچگی شبکه به هنگام وقوع اختلال های سنگین کمک می کند. شاخص سریع پیشنهادی از حذف بار به عنوان ابزار اجرای این طرح حفاظتی کمک کرده و مستخرج از یک روش اندازه گیری با استفاده از واحدهای اندازه گیری فازوری و شبیه سازی های دینامیکی است. نتایج شبیه سازی روش پیشنهادی بر روی سه شبکه استاندارد 14، 39 و 118 شینه ieee بیانگر عملکرد بسیار مناسب آن نسبت به روش های نظیر می باشد.

هدف از این پایان نامه ارائه یک روش برای مدیریت بهینه انرژی الکتریکی و گرمایی منابع موجود در یک ریزشبکه با در نظر گرفتن معیارها و قیود فنی و اقتصادی می باشد. مدیریت بهینه انرژی ریزشبکه در دو حالت اتصال به شبکه و عملکرد مستقل (جزیره ای) بهینه سازی شده است.در این پایان نامه هزینه سوخت و آلایندگی ریزشبکه به عنوان تابع هدف در نظر گرفته شده است و با استفاده از الگوریتم بهینه سازی ازدحام ذرات (pso) حل شده است. اما سرعت محاسبات الگوریتم های تکاملی در کاربردهای آنلاین مناسب نیست. ازاین رو یک شبکه عصبی توسط داده های به دست آمده از بهینه سازی به منظور مدیریت آنلاین ریزشبکه آموزش داده شده است.

توان الکتریکی با کیفیت مناسب برای عملکرد درست بسیاری از تجهیزات الکتریکی ضروری می باشد. از این رو مسئله کیفیت توان به موضوع بسیاری از تحقیقات امروزی تبدیل شده است. به منظور بهبود کیفیت توان الکتریکی، باید دلایل و منابع اغتشاش تعیین شده و سپس برای حذف یا کاهش آنها، اقدامات سنجیده ای به کار گرفته شود. در این پایان نامه ابتدا روشی جهت تشخیص و طبقه بندی اغتشاشات کیفیت توان با استفاده از تبدیل موجک گسسته و شبکه عصبی ارائه شده است. روش پیشنهادی، ضمن تفکیک اغتشاشات از سیگنال های سینوسی، قادر به تعیین نوع اغتشاش می باشد. با توجه به این که سیگنال های مورد استفاده در این روش توسط تبدیل موجک نویززدایی شده اند، ضمن معرفی و مقایسه روش های مختلف نویززدایی مبتنی بر تبدیل موجک، روشی که بهترین عملکرد نویززدایی را دارد انتخاب شده است. در این روش چنانچه سیگنال دارای اغتشاش باشد، با استفاده از تبدیل موجک گسسته تجزیه شده و اطلاعات مفید آن استخراج می شود. بر اساس این اطلاعات، بردارهای ویژگی مناسبی انتخاب شده و برای آموزش شبکه عصبی استفاده می شوند. این اغتشاشات شامل نُه پدیده اغتشاشی تعریف شده در استانداردها و هشت پدیده اغتشاشی توام می باشند. سپس دقت روش در شرایط نویزی مختلف مورد بررسی قرار گرفته و عملکرد آن با روش های مراجع معتبر مقایسه شده است. برای افزایش راندمان طبقه بندی و کاهش زمان محاسباتی، به جای یک شبکه عصبی به کار گرفته شده در قسمت های قبل از پنج شبکه عصبی موازی استفاده شده است. همچنین روشی برای طبقه بندی انواع کمبود ولتاژ سه فاز ارائه شده است. در پایان روشی ارائه شده که به کمک آن می توان نوع اغتشاش را در کمترین زمان ممکن تشخیص داد.

در سال های اخیر نگرانی های مربوط به تاثیرات مخرب و زیست محیطی نیروگاه های سوخت فسیلی یکی از مهمترین عوامل گرایش به تولیدات پراکنده و ریز شبکه ها برای بهره وری بالای انرژی الکتریکی است. یکی از مهم ترین چالش های ریزشبکه ها داشتن روش مناسب برای تشخیص جزیره ای شدن در این بخش از سیستم توزیع می باشد. در این پایان نامه یک روش ترکیبی جدید مبتنی بر اندازه گیری و ایجاد اغتشاش کنترل شده ارائه شده است. در بخش اندازه گیری اندیس جدید تغییرات ولتاژ نسبت به توان اکتیو پیشنهاد شده است. اغتشاش کنترل شده مبتنی بر مفهوم فیدبک مثبت در ژنراتورهای سنکرون است. شبیه سازی های روش پیشنهادی در محیط نرم افزار matlab/simulink انجام گرفته و نتایج شبیه سازی نشان دهنده ی کارایی روش پیشنهادی در مقایسه با سایر روش های متداول است.

از مهم ترین مشکلات موجود در شبکه های توزیع، بالا بودن تلفات، افت ولتاژ غیر مجاز و قطعی های طولانی برق می باشد که با توجه به حجم زیاد سرمایه گذاری انجام گرفته در این شبکه ها و لزوم بهره برداری مناسب، ارائه راه-کارهایی جهت رفع این مشکلات ضروری می باشد. قطعی های طولانی مدت در شبکه های توزیع، عمدتا ناشی از تعیین محل وقوع خطا و تعمیر فیدر خطادار است. روشی که هم اکنون جهت تعیین محل خطا در اکثر شرکت های توزیع مورد استفاده قرار می گیرد، روشی کاملاً دستی و تجربی است که با توجه به اطلاعاتی که بعضاً مشترکین یا دیسپاچینگ در اختیار مراکز حوادث قرار می دهند، صورت می پذیرد. در این روش ، نه تنها زمان بازیابی شبکه بسیار زیاد است بلکه عمر تجهیزات الکتریکی نیز با قطع و وصل زیر جریان اتصال کوتاه کاهش یافته و خسارت های مالی فراوانی به شرکت توزیع (ناشی از عدم فروش برق در ساعات بازیابی شبکه به مصرف کننده) تحمیل می شود. هدف از این پایان نامه، ارایه روشی برای مکان یابی خطا در شبکه های توزیع است که با تحلیل موجک بر روی نمونه های فرکانس بالای سیگنال خطای ثبت شده توسط واحدهای اندازه گیری، مکان دقیق خطا تعیین می گردد. پس از وقوع خطا در شبکه ی توزیع، امواج فرکانس بالای ناشی از خطا روی موج اصلی سوار شده و در فیدرهای شبکه جاری می گردند. با اعمال تحلیل موجک بر روی ولتاژهای اندازه گیری شده، جداسازی این سیگنال های گذرا و استفاده از تکنیک های مطرح شده در پایان نامه محل وقوع خطا مشخص می گردد.