طی چند دهه اخیر، به دلیل افزایش تقاضای انرژی و همچنین افزایش مشکلات زیست محیطی ، انرژی های تجدید پذیر در حال جایگزینی با منابعی همچون سوخت های فسیلی می باشند که از سالیان دور برای تولید انرژی الکتریکی مورد استفاده قرار می گیرند. امروزه 68 درصد کل انرژی الکتریکی به واسطه سوخت های فسیلی تولید می شود. انرژی باد یکی از مهمترین منابع انرژی تجدید پذیر می باشد که در محدوده وسیعی برای تولید انرژی الکتریکی مورد استفاده قرار می گیرد. سیستم توربین های بادی به دو نوع سرعت ثابت و سرعت متغیر تقسیم می شود. در توربین های بادی سرعت ثابت پوشش کاملی از سرعت های مختلف باد صورت نمی گیرد. پیشرفت های الکترونیک قدرت استفاده از توربین های بادی سرعت متغیر را امکان پذیر کرده است. ژنراتورهای متصل به توربین های بادی سرعت متغیر می توانند بدون حضور جعبه دنده به توربین بادی متصل شوند. توربین های بادی سرعت متغیر بدون جعبه دنده در مقایسه با سیستم با جعبه دنده دارای ویژگی هایی می باشند که می توان به مواردی همچون کاهش اندازه کلی سیستم، کاهش هزینه نصب و نگهداری و افزایش قابلیت اطمینان سیستم اشاره کرد. ابعاد یک ماشین الکتریکی به طور عمده تحت تاثیر سرعت نامی آن می باشد به طوریکه با کاهش سرعت نامی ماشین ابعاد آن افزایش می-یابد. ژنراتورهای متصل به توربین های بادی سرعت متغیر بدون جعبه دنده به دلیل سرعت نامی پایین ابعاد بزرگتری خواهند داشت. بنابراین راندمان این ژنراتورها پایین می باشد. یکی از راه های کاهش تلفات و افزایش راندمان در سیستم توربین های بادی بدون جعبه دنده استفاده از ژنراتور آهنربای دائم می باشد. در این ژنراتورها فوران مغناطیسی مورد نیاز از طریق ماده آهنربا دائم تامین می شود لذا سیم پیچی تحریک در این ماشین ها قابل حذف می باشد. قابلیت اطمینان بالا و افزایش راندمان از جمله ویژگی-های این ژنراتورها می باشد. بنابراین بهینه سازی طراحی این ژنراتورها به منظور بهبود کارایی آن ها حائز اهمیت می باشد. آنچه که از تمامی ماشین های الکتریکی انتظار می رود راندمان بالا و هزینه پایین ساخت آن ها می باشد. گزینه دیگری که حائز اهمیت است بالا بودن چگالی توان یا همان نسبت توان خروجی به حجم ماشین است به عبارت دیگر ما در پی طراحی ژنراتوری هستیم که در یک توان ثابت حجم کمتری نسبت به نوع مشابه خود داشته باشد. بنابراین آنچه که در این پایان نامه به عنوان طراحی بهینه به دنبال آن هستیم، کاهش تلفات، هزینه ساخت و حجم کلی ژنراتور آهنربا دائم به منظور کاربرد در توربین-های بادی سرعت متغیر می باشد. برای رسیدن به هدف موردنظر ابتدا روابط حاکم بر طراحی ژنراتور آهنربا دائم مورد بررسی قرار گرفته و استخراج شده اند. سپس از الگوریتم بهینه سازی فاخته استفاده شده است تا متغیرهای طراحی در یک محدوده مناسب از پیش تعیین شده بهینه یابی شوند. به منظور رسیدن به یک طراحی مناسب برای ژنراتور از توابع هدف مختلفی در فرآیند بهینه-سازی استفاده شده است. توابع هدف به صورت تک منظوره و چند منظوره تعریف شده اند. مشاهده خواهد شد که بهینه سازی همزمان راندمان، هزینه ساخت و حجم کلی ژنراتور منجربه طراحی مناسب برای ژنراتور می شود. صحت و اعتبار طراحی بهینه انجام شده از طریق تحلیل اجزای محدود مورد بررسی قرار گرفته است. مقایسه بین نتایج طراحی بهینه و نتایج شبیه سازی نشان دهنده دقت بالای طراحی انجام شده می باشد.

در بهره برداری کوتاه مدت از سیستم های قدرت، شبکه های انتقال معمولاً به عنوان بخش ثابت و غیرقابل کنترل در نظر گرفته می شوند، زیرا خطوط انتقال به جز در مواردی که خروج های پیش بینی نشده ناشی از حوادث و یا خروج های برنامه ریزی شده، برای انجام عملیات تعمیر و مراقبت به وجود می آیند، همواره در مدار قرار دارند. در این شرایط، برنامه ریزی بهره برداری سیستم به صورتی انجام می شود که با توجه به ظرفیت انتقال توان خطوط موجود، حداقل هزینه بهره برداری به دست آید. با این حال بهره بردار سیستم می تواند با تغییر آرایش سیستم از طریق انجام مانورهای کلیدزنی خطوط (transmission switching) و خارج کردن برخی از خطوط در برخی از ساعات، پروفیل ولتاژ سیستم را بهبود بخشیده و یا ظرفیت انتقال را در برخی از مسیرهای دیگر افزایش دهد و به این ترتیب از وقوع پرشدگی و اضافه بار در خطوط جلوگیری نماید. با توجه به این مسأله که پرشدگی خطوط موجب می شود که تولید ژنراتورهای ارزان تر کاهش یافته و به تولید ژنراتورهای گران تر افزوده شود، کلیدزنی برخی از خطوط و کاهش پرشدگی شبکه باعث افزایش تولید ژنراتورهای ارزان تر شده و هزینه کل بهره برداری سیستم کاهش می یابد. البته باید برای برگشت احتمالی خطوط به مدار در زمان وقوع حالت های اضطراری نیز پیش بینی و سرعت عمل وجود داشته باشد، تا از گسترش حوادث جلوگیری به عمل آید. در این تحقیق، روش های ارائه شده برای تعیین خطوط مناسب از جمله روش dc-ots و ac-ots مورد بررسی قرار گرفته است و سپس کلیدزنی خطوط انتقال به عنوان یک اقدام کنترلی پیشگیرانه در مقابل پیشامدهای احتمالی متناظر با خروج تکی ژنراتورها و یا خطوط در برنامه ریزی انرژی و ذخیره چرخان در نظر گرفته شده است.

در پژوهش حاضر به حل مسألهی زمان بندی تعمیرات واحدها و خطوط در سیستم قدرت تجدید ساختار شده پرداخته شده است. این پژوهش برای سنجش قابلیت اطمینان از شاخص امید ریاضی توان تأمین نشده یا epns استفاده کرده است. این شاخص با استفاده از روش مونت کارلوی متوالی و تولید نمونه های تصادفی (رخداد های خروج اجباری واحدها و خطوط) محاسبه می شود. از الگوریتم ژنتیک با انجام اصلاحاتی در تولید پاسخ های تصادفی اولیه و عملیات های تقاطع و جهش برای حل این مسأله استفاده شده است. تابع هدف جدیدی به صورت ترکیب خطی انحرافات بازه های پیشنهادی مالکان واحدها و خطوط از بازه های مورد تأیید بهره بردار مستقل سیستم معرفی شده است. همچنین روش حل نوینی برای مسائل از این دست با استفاده از الگوریتم ژنتیک ارائه شده است. در کارهای پیشین اثر زمان بندی خطوط بر برآورده کردن تقاضا و همچنین قابلیت اطمینان سیستم مرکب تولید و انتقال، با در نظر گرفتن شاخص قابلیت اطمینان مطالعه نشده بود. نمونه های تولید شده برای خروج اجباری واحدها و خطوط با استفاده از روش مونت کارلوی متوالی محاسبه می شوند. این روش با تولید زنجیره ای پیوسته از رخدادهای تصادفی و مرتبط به هم برای هر جواب مسأله، و با حل زیر مسأله توسط روش برنامه نویسی خطی برای نمونه های تولید شده ی هر جواب، به محاسبه ی شاخص epns می پردازد. در نهایت 6 حالت مطالعاتی مورد بحث و بررسی قرار گرفته است. هدف از مطالعه ی این 6 حالت مطالعاتی این بوده است که اثر تغییر پیشنهادات واحدها و خطوط بر هفته های نهایی خروج از مدار واحدها و خطوط و همچنین اثر ادغام چند واحد کوچک و ایجاد یک واحد بزرگتر و اثر افزایش حد بالای مجاز epns بر جواب نهایی مسأله بررسی شود. در این پژوهش با معرفی دو شاخص به نام های معیار رضایت 1 و معیار رضایت 2، معیاری برای سنجش رضایت مالکان واحدها و شرکت های انتقال تولید شده است. پس از مشاهده ی نتایج و معیارهای رضایت 1 و 2 می توان دریافت که پژوهش حاضر علاوه بر مدل سازی دقیق مسأله و در نظر گرفتن منافع شرکت های تولید و انتقال و قابلیت اطمینان سیستم قدرت، روش هماهنگ سازی را ارائه داده است که می تواند به هر سیستم قدرت مشابهی اعمال شود. نتایج نشان دهنده ی کارایی و دقت روش پیشنهادی است.