دانلود پایان نامه درمورد راکتیو، اکتیو، بایستی

هزینه‏های ثابت، کاهش هزینه‏های بهره‏برداری، افزایش فروش انرژی و بهبود پروفیل ولتاژ. یکی از مسائلی که مورد توجه مهندسین برق و شرکت?های مربوط به توزیع انرژی الکتریکی قرار گرفته است، جایابی خازن?ها در شبکه?های توزیع می?باشد. نصب مناسب خازنها با جبران بخشی از جریان راکتیو مصرفی، علاوه بر کاهش تلفات انرژی می‏تواند آزادسازی ظرفیت تجهیزات نصب شده در سیستم توزیع، اصلاح ضریب قدرت و بهبود پروفیل ولتاژ را نیز دربر داشته باشد. روشهایی که در خصوص خازنگذاری مطرح می‏شوند بایستی قادر به تعیین مکان و ظرفیت بهینه خازن‏هایی که روی شین‏های شبکه توزیع متصل خواهند شد، باشند.
با توجه به تاثیر زیاد مصرف توان راکتیو در شبکه و اثرات نامطلوب آن، کاهش مصرف توان راکتیو در سیستم قدرت اجتناب ناپذیر است. با توجه به مباحث مطروحه در فصل اول این پایاننامه خازن بهترین انتخاب ممکن بین منابع توان راکتیو است. نصب خازن بایستی با در نظر گرفتن ملاحظات فنی و اقتصادی باشد. حضور خازن از نظر فنی، موجب افزایش ضریب توان میشود، اما این افزایش نباید آنقدر زیاد باشد که موجب پیشفاز شدن شبکه شود. همچنین نصب خازن بایستی توجیه اقتصادی داشته باشد، یعنی نصب آن چنان صرفهی اقتصادی داشته باشد که جذابیت لازم را برای مصرفکننده بوجود آورد. برای ارضاء این دو، بایستی خازن در بهترین نقطه ممکن و با مناسبترین ظرفیت نصب شود. چه آنکه عدم نصب آن در محل مناسب با ظرفیت مناسب نه توجیه اقتصادی دارد و نه توجیه فنی. اینجاست که بهینهبودن جایابی و تعیین ظرفیت خازن نمایان میشود.
مساله جایابی و تعیین ظرفیت خازن با هر روش و تکنیکی دارای مراحل تقریبا ثابت و مشخصی است که طراح بایستی از آن پیروی کند. به منظور حل مساله جایابی خازن مراحل زیر بایستی طی شود:
أ‌. چگونگی ساختار شبکه: اولین مرحله دقت در ساختار شبکهای که خواهان نصب خازن در آن هستیم، میباشد. در این پایاننامه و غالب مطالعات، شبکه دارای ساختار شعاعی است. در مورد شبکه به سه نوع داده نیاز است. به منظور ایجاد دید کلی از شبکه وجود دیاگرام تکخطی شبکه الزامی است. طراح با مشاهده دیاگرام تکخطی به نحوه ارتباط خطوط و شینهها پی میبرد. تمامی خطوط ارتباطی دارای امپدانساند، که کم و زیاد بودن آن تاثیر مستقیم به نحوه پخش جریان، تلفات و در نهایت جایابی خازن میگذارد، پس مقاومت و راکتانس خطوط دومین پارامتر مورد نیاز است. تمامی شینهها در شبکه شعاعی دارای مصرف توان اکتیو و راکتیواند که خازنگذاری با هدف کمینهسازی این مصرف راکتیو بکار میرود، پس سومین پارامتر مورد نیاز توان اکتیو و راکتیو مصرفی شینههاست.
ب‌. انتخاب نوع خازن: از نقطه نظر جایابی خازن، خازنها به دو دسته ثابت و کلیدزنی تقسیم میشوند. مزیت خازن کلیدزنی در مقایسه با ثابت، ورود پلکانی آن و تناسب دقیقتر با میزان مصرف راکتیو است. این امر موجب کاهش هزینه کل میشود.
ت‌. انتخاب تابع هدف و قیود: تابع هدف، در واقع مقصد نهائی مسالهی جایابی خازن است. تابع هدف بایستی تا حد امکان تمامی پارامترهای مهم را دربر گرفته و جامع باشد. حل مسالهی جایابی خازن دارای چندین قید است، این قیود متناسب با نوع هدف میباشند.
ث‌. الگوریتم حل مساله: تکنیک و الگوریتم مسیری برای رسیدن به تابع هدف است. موارد قبلی، بیشتر حالت انتخابی داشته اما الگوریتم حل مساله محل بحث بیشتری برای محققان است. الگوریتم حل مساله بایستی توانائی حل مساله بهینهسازی را داشته و دارای دقت کافی نیز باشد.
۴-۲ بیان مساله
پیچیدگی هر مسالهی بهینهسازی به چگونگی فرمولبندی تابع هدف و قیود آن وابسته است. تابع هدف میتواند به سادگی یک تابع خطی و یا پیچیدگی یک تابع غیرمحدب، باشد. در بسیاری از موارد، تابع هدف توسط دامنهی محدودی از متغیرهای تصمیم (کنترل) محدود میشود. قیود میتواند به دو صورت باشد، قیود مساوی و قیود نامساوی. هرگاه مسالهی بهینهسازی با قیود نامساوی فرمولبندی شود، مشخصههای تابع هدف و قیود به منظور انتخاب یک روش حل مناسب، بایستی مطالعه شود. مسالهی جایابی بهینهی خازن را میتوان به صورت یک مسالهی بهینهسازی مقید فرمولبندی کرد [۷۶]:
(۴-۱)
(۴-۲)
(۴-۳)
که در آن، f(x,u) تابع هدف است. متغیر حالت، x، مبین حالت سیستم توزیع و طرح جایابی خازن، با استفاده از متغیر u بیان میشود. F(x,u) مبین مجموعهای از قیود مساوی و G(x,u) بیان کنندهی قیود نامساوی مساله است.
در این پایاننامه، جایابی و تعیین ظرفیت بهینهی خازن به صورت یک مسالهی بهینهسازی عدد صحیح غیرخطی مقید فرمولبندی شده است. تابع هدف بکار رفته در این تحقیق، تابعی از هزینهی تلفات توان و هزینهی بانک خازنی است که توسط قیود مساوی و نامساوی محدود شده است.
هدف کلی، کمینهسازی هزینهی تلفات توان اکتیو و هزینهی نصب خازن شنت است. مدل ریاضی تابع هزینه، به صورت زیر نشان داده میشود:
(۴-۴)
که در آن،
Kp: هزینهی سالیانهی معادل تلفات توان ($/kW/year)
Kci: هزینهی سالیانهی تزریق توان راکتیو در شین i ($/kVAr/year)
Qci: مقدار تزریق توان راکتیو در شین i (kVAr)
nc: تعداد کل خازنهای شنت برای نصب.
Ploss: تلفات توان اکتیو کل.
بایستی توجه کرد که هزینهی تلفات توان اکتیو ثابت است. هرچند، هزینهی تزریق توان اکتیو براساس اندازهی یک خازن با دیگری فرق میکند [۷۷]. به طور کلی، ظرفیت بالاتر خازن، منجر به هزینهی کمتر میشود.
نکتهی قابل توجه اینکه، متغیرهای کنترل در تابع هدف مذکور، که گاهی اوقات آن را متغیر تصمیم نیز میگویند، همان تزریق توان راکتیو (یعنی ظرفیت خازن) است.
رابطهی فوق، تابع تکهدفهی سادهایست که در آن بحث پروفیل ولتاژ لحاظ نشده است. از این رو، در این پایاننامه، تابع چند هدفه جدیدی به صورت زیر تعریف میشود:
(۴-۵)
که در آن،
w1 و w2 ضرائب ثابت که از معکوس هزینهی تلفات و انحراف ولتاژ قبل از جایابی خازن تعیین میشوند.
DV: متوسط انحراف ولتاژ شینهها از مقدار ایدهآل (یک پریونیت)
۴-۳ قیود
علاوه بر تابع هدف، بخش مهم دیگری از مدل بهینهسازی وجود دارد که بایستی تعیین شود که به آن قیود مساله اطلاق میگردد. در دنیای واقعی، محدودیتهایی روی انتخاب متغیرهای کنترلی وجود دارد.
* شرط همگرایی پخش بار
رعایت پخش بار مرسوم اولین قیدی است که بایستی رعایت گردد. صحت پخش بار اولین قدم در مساله جایابی بهینه خازن است. هر چند رعایت پخش بار در حل مسائل سیستم قدرت بدیهی بنظر میرسد، اما بیان آن نشان دهندهی اهمیت آن است. روابط (۴-۶) و (۴-۷) روابط پخش بار برای حالت اکتیو و راکتیو را نشان میدهد.
(۴-۶) (۴-۷)
که در آن،
Pgi: توان اکتیو شینهی تولیدی
Pdi: توان اکتیو شینهی مصرفی
Qgi: توان راکتیو شینهی تولیدی
Qdi: توان راکتیو شینهی مصرفی
Vi: اندازهی ولتاژ شینهی فرستنده
Vj: اندازهی ولتاژ شینهی گیرنده
? i: زاویهی ولتاژ شینهی فرستنده
? j: زاویهی ولتاژ شینهی گیرنده
Yij: اندازهی ادمیتانس بین شینههای i و j
? ij: زاویهی ادمیتانس بین شینههای i و j
* محدودههای ولتاژ شینه
اندازهی ولتاژ شینه، در محدودههای بهرهبرداری مقبول در سراسر فرآیند بهینهسازی بایستی حفظ شود.
(۴-۸)
که در آن،
Vmin: کران پائین محدودههای ولتاژ شینه
Vmax: کران بالای محدودههای ولتاژ شینه
* تعداد و اندازهی خازنهای شنت
قیودی وجود دارد که با خود خازنها سروکار دارند. خازنهائی که به صورت تجاری در دسترساند، دارای اندازههای گسسته هستند. ظرفیت خازنهای نصب شده، باید توسط قید زیر محدود شود:
(۴-۹)
که در آن،
Q0: کوچکترین خازن در دسترس
توجه به این نکته ارزشمند است که تزریق توان راکتیو، نباید از تقاضای توان راکتیو کل شبکه بیشتر باشد،
(۴-۱۰)
که در آن،
QT: دیماند توان راکتیو کل
۴-۴ مدل بار پیشنهادی
چالش اصلی این تحقیق، بررسی تاثیر مدلسازی بار روی مکان و ظرفیت بانکهای خازنی است. از این رو دو مدل معرفی میشود.
۴-۴-۱ مدلسازی بار از لحاظ نوع مصرف
با توجه به اینکه، در یک شبکهی توزیع انواع متنوعی از بار وجود دارد و این بارها دارای ماهیتهای متفاوت، بویژه از جهت میزان مصرف توان راکتیو و تاثیرگذاری روی پروفیل ولتاژ شبکه، هستند. از این رو، رابطهی زیر جهت مطالعهی این تاثیرگذاری پیشنهاد میشود. در هر پست توزیع نوع بار به لحاظ صنعتی، تجاری، خانگی،عمومی و کشاورزی متفاوت بوده و مطابق روابط (۴-۱۱) و (۴-۱۲) مقدار توان مصرفی هر یک از این نوع بارها بصورت تابعی از دامنه ولتاژ آن پست خواهد بود.
(۴-۱۱)
(۴-۱۲)
که در آن:
?: ضریب تغییر بار اکتیو
?: ضریب تغییر بار راکتیو
P: توان اکتیو باس i
Q: توان راکتیو باس i
P0: توان اکتیو باس i در ولتاژ یک پریونیت
Q0: توان راکتیو باس i در ولتاژ یک پریونیت
V: ولتاژ در باس i میباشند.
در [۸] بارها به سه نوع خانگی، صنعتی و تجاری تقسیمبندی شده است. در این پایاننامه، علاوه بر آنها سه نوع بار کشاورزی، عمومی و توان ثابت نیز در نظر گرفته میشود. مقادیر ? و ? در جدول (۴-۱) آورده شده است.
جدول (۴-۱): ضریب تغییر بار
?
?
نوع بار
۰۴/۴
۹۲/۰
خانگی
۴/۳
۵۱/۱
تجاری
۶
۱۸/۰
صنعتی
۰۴/۴
۹۲/۰
کشاورزی
۰۴/۴
۹۲/۰
عمومی
در حالت ترکیبی مدل بار میتواند بصورت رابطههای (۴-۱۳) و (۴-۱۴) محاسبه گردد.
(۴-۱۳)
(۴-۱۴)
که در آن،
P و P0 توانهای اکتیو بعد و قبل از اعمال مدل
Q و Q0 توانهای راکتیو بعد و قبل از اعمال مدل
D ضریب بار
V میزان ولتاژ
بالانویسهای res، ind، com، agr و gen، به ترتیب مربوط به بارهای خانگی، صنعتی، تجاری، کشاورزی و عمومی
۴-۴-۲ مدلسازی بار از لحاظ توان، امپدانس و جریان ثابت
* مدل توان ثابت
با فرض وجود بارهائی با توان ثابت در شبکه، این بارها با استفاده از رابطهی زیر مدل میشوند:
(۴-۱۵)
(۴-۱۶)
که در آن،
P’ و Pcon به ترتیب توانهای اکتیو بعد از اعمال مدل توان ثابت و مقدار توان اکتیو ثابت شبکه
Q’ و Qcon به ترتیب توانهای راکتیو بعد از اعمال مدل توان ثابت و مقدار توان راکتیو ثابت شبکه
* مدل جریان ثابت
ابتدا جریان را با استفاده از رابطهی زیر به امپدانس تبدیل میکنیم:
(۴-۱۷)
با فرض Vpu=1 در ابتدای پخش بار داریم:
(۴-۱۸)
با توجه به رابطهی فوق، مقدار ادمیتانس برابر است با:
(۴-۱۹)

دیدگاهتان را بنویسید

نشانی ایمیل شما منتشر نخواهد شد. بخش‌های موردنیاز علامت‌گذاری شده‌اند *