رشته مهندسی برق درباره:جایابی بهینه پستهای فوق توزیع
چکیده
مطالب
با توجه به رشد جمعیت وتوسعه صنعت و به تبع آن رشد بار،
در بعضی مواقع پستهای موجود جوابگوی
تقاضای موجود یا مصرف در آینده نزدیک را نمیباشد، در
چنین شرایطی باید پستهای موجود را توسعه داد یا
پستهای جدیدی را جایابی و نصب کرد. مساله مکانیابی پستهای فوقتوزیع یکی از موارد مهم در برنامه
ریزی
سیستم های توزیع میباشد که اثر چشمگیری بر هزینه های
بهره برداری از سیستم و مقدار سرمایه گذاری های لازم
دارد.
در این پایان نامه روشی برای دستیابی به مکان بهینه،
تعیین ظرفیت و زمانبندی احداث و نصب پستهای
فوقتوزیع ارائه گردیده و تابع هدف مناسب برای مساله
فرموله شده است. روش پیشنهادی در زمره برنامه ریزیهای
غیرخطی قرار دارد. این متد بر پایه کسب حداقل تلفات و
کمترین هزینه های ممکن تنظیم شده و در تابع هدف
هزینه های مربوط به زمین، ساخت و ساز و تجهیزات و نصب
خطوط توزیع و فوقتوزیع (هزینه های ثابت) و
همینطور هزینه تلفات انرﮊی و توان (هزینه های متغییر)
لحاظ گردیده است. برای طراحی روش دینامیک به کار
گرفته شده و برای تمام نقاط بار مقدار رشد بار بطور
جداگانه منظور شده است. مبحث جایابی پستهای فوقتوزیع،
تعیین ظرفیت و حوزه سرویسدهی آنها یک مساله پیچیده با
تابع هدف غیرخطی است که در الگوریتم پیشنهادی،
با توجه به نوع متغییرهای مساله و قیود انتخاب شده، برای
حل و تعیین پاسخ بهینه روش شاخه و کران (B & B)
استفاده شده است. کارآیی روش ارائه شده از طریق طرح آزمایشهای مختلف و اجرای آن
توسط نرمافزاری که
مبتنی بر الگوریتم پیشنهادی تهیه شده، مورد بررسی قرار
گرفته است.
علاوه بر این آزمایشات، نتایج یک پروﮊه عملی که بر روی
قسمتی از شبکه واقعی یکی از شهرها، توسط نرم
افزار تهیه شده اجرا شده، ارائه گردیده است. شبکه مورد
نظر، در برگیرنده منطقه وسیعی بوده و شامل ۳۶ مرکز بار
و پنج پست فوقتوزیع در حال بهره برداری میباشد که پس از
انجام مطالعات پیشبینی بار در منطقه و جمع آوری
اطلاعات شبکه و داده های مورد نیاز برای نرم افزار،
بررسیهای لازم انجام شده و نتایج حاصله بیان شده است.
فصل اول
مقدمه
توجهی در روند زندگی افراد پدید میآورد، از این رو یکی از بزرگترین صنایع در سطح جهان،
صنعت برق است که وظیفه برق رسانی را به عهده دارد.
سیستم قدرت دارای پیچیدگیهای بسیاری است و انرﮊی الکتریکی از آغاز تا سرانجام مسیر
پرپیچ و خمی را طی میکند. در یک تقسیم بندی ساده سیستم قدرت دارای سه بخش تولید، انتقال
و توزیع است که هریک از این بخشها زیرمجموعه های خاص خود را دارا هستند. از آنجائی که
جمعیت جهان رو به رشد است و تکنولوﮊی سیر تکاملی را در پیش گرفته است، لذا همواره با
افزایش تقاضای انرﮊی الکتریکی روبرو هستیم بنابراین یک سیستم قدرت با یک ساختار ثابت
نمیتواند رشد تقاضا را پاسخگو باشد، از این رو این صنعت نیز همگام با دیگر صنایع پیشرو،
مسیر تکاملی را طی میکند و هریک از زیرمجموعه های سیستم قدرت نیز در این مسیر گام بر
میدارند. در این میان شبکه توزیع به دلایل متنوع مانند رویارویی مستقیم با مشترکین، منبع درآمد
شرکتهای برق و گستردگی تجهیزات، نظرها را بخود معطوف ساخته است و تمامی تلاش ها برای
برآوردن نیاز مشترکین این بخش انجام میشود. طرحهای متنوع برای این بخش تعریف میشود که
هریک زیرمجموعه خاصی از این شبکه را تحت پوشش قرار میدهد. آنچه در تمامی این طرحها
مشترک است، دستیابی به هدف با کمترین هزینه است و در تمامی آنها محدودیتهای اقتصادی
باعث شده است که طراح دنبال راهکاری با کمترین هزینه باشد. برخی از پروﮊههای تعریف شده
در این بخش فیدرها را مد نظر دارد ، برخی پستها و بعضی نیز برای بهره برداری و سهولت آن
تعریف میشود و برخی پایه و بنیاد این بخشها می باشد. آنچه در طراحی فیدرها مورد توجه قرار
میگیرد، مسیریابی، توزیع بار و نوع هادیها است که هریک از آنها قیود خاص خود را دارا هستند.
در بخش طراحی پستها، اندازه پستها، ناحیه سرویسدهی آنها و مکانشان مورد بحث و بررسی قرار
میگیرد. برخی پروﮊهها نیز چون بازیابی بار و بازآرایی شبکه زیرمجموعه بهره برداری هستند و
برخی پروﮊه ها چون پیشبینی بار، اطلاعات پایه و بنیادین را برای بخشهای ذکر شده فراهم
میآورند. هر یک از طرحهای ارائه شده دارای اهمیت قابل توجهی بوده و نمیتوان وزن خاصی
برای هرکدام قائل شد چرا که هریک وابسته بهم بوده و تمامی آنها یک هدف یعنی تامین برق
مورد نیاز مشترکین با کمترین هزینه را دنبال میکنند.
آنچه دراین پایان نامه مورد بحث و بررسی واقع میشود، تعیین مکان بهینه پستهای فوقتوزیع
- به همراه ظرفیت و ناحیه سرویسدهی هرکدام است. مساله برنامه ریزی برای سیستم های توزیع ، مبحث پیچیدهای است که معمولا به دو زیرمساله تقسیم میشود که بصورت دو مبحث جایابی بهینه پستهای فوقتوزیع و مبحث بهینهسازی فیدرهای پائیندستی دستهبندی میشود که ابتدا مساله مربوط به مکان پست حل شده سپس با توجه به نتایج بدست آمده از مرحله اول به مساله بهینه سازی فیدرها پرداخته میشود. سیستم توزیع دارای ساختاری است که بطور پیوسته در حال تغییر
- توسعه بوده بطوری که تعداد مشترکین افزایش مییابد و الگوی مصرف مراکز بار در اثر عوامل متعدد عوض میشود. با توجه به رشد جمعیت وتوسعه صنعت و به تبع آن رشد بار، در بعضی مواقع پستهای موجود جوابگوی مصرف موجود یا مصرف در آینده نزدیک را نمیباشد که این گونه موارد در شهرهای در حال توسعه به تعدد دیده میشود، در چنین شرایطی باید پستهای موجود را توسعه داد یا پستهای جدیدی را جایابی و نصب کرد. مساله مکانیابی پستهای فوقتوزیع یکی از موارد مهم در برنامه ریزی سیستم های توزیع میباشد که اثر چشمگیری بر هزینه های بهره برداری از سیستم و مقدار سرمایه گذاریهای لازم دارد. در چنین مطالعاتی فرد برنامهریز معمولا با انتخابهای مختلفی روبرو میشود و عوامل زیادی را باید در نظر بگیرد تا طرحی را که ارائه میکند، بیانگر بهترین حالت ممکن باشد، به ویژه اینکه در سالهای اخیر مواردی مانند
رشد
سریع بار، کمبود زمین مناسب در مناطق شهری طراحان را در شرایط سختی قرار داده است.
قیود عمدهای که در این مساله باید در نظر گرفته شود
عبارتند از:
- محل پست نزدیک به مراکز بار باشد تا حداقل تلفات و هزینه احداث خطوط حاصل شود
- مطلب دیگر :
- مکان پستهای موجود ودر حال بهره برداری
- دسترسی به خطوط بالادستی و پاییندستی
- وجود فضای کافی برای توسعه احتمالی در آینده
- برآورده کردن قوانین شهری و کاربری زمین
در
ابتدا آنچه که برای طراح جهت آغاز کار لازم است، مکان جغرافیایی مراکز بار، دامنه
بار و
میزان رشد آن در آینده است. برای بدست آوردن این داده ها علاوه بر اطلاعات توسعه شهری در
گذشته، نیاز به بررسی وضعیت کنونی و پیشبینی توسعه و رشد
در آینده وجود دارد. پیشبینی
بار
اساس کار طراحی متغییرهای تصمیم برای مکان و ظرفیت پست،
نوع کابلها و تجهیزات لازم
میباشد.
تاکنون روش های متعددی برای مکانیابی پستهای توزیع ارائه
شده است که هرکدام کم و
کاستی مربوط به خود را دارد. تمامی این طرحها کاهش هزینه و تلفات را در نظر دارند که در
فصلهای آتی مورد بررسی قرار میگیرند.
در این پایان نامه برای تعیین مکان بهینه پستهای فوق
توزیع از روش شاخه و کران استفاده شده است و ظرفیت و
ناحیه سرویسدهی نیز بر این اساس
تعیین شدهاند. در طراحی
از روش دینامیکی استفاده شده است و رشد بار برای هر یک از
دوره های طراحی منظور گردیده. در مورد نوآوریهای این کار باید گفت که هزینه های مربوط به
اتصال پست فوقتوزیع به خطوط بالادستی، که تاثیر بسیار
زیادی بر هزینه کل اجرای پروﮊه دارد،
در تابع هدف مد نظر قرار گرفته و همچنین هزینه های مربوط
به تلفات توان نیز علاوه بر تلفات
انرﮊی در تابع دخالت داده شده، چون تلفات توان در زمان
پیک بار بسیار بیشتر از تلفات انرﮊی
است و دارای قیمت متفاوتی میباشد و مقدار آن تاثیر قابل
ملاحظهای در مقدار تابع هدف دارد که
این موارد در کارهای قبلی که انجام شده است مورد توجه
قرار نگرفتهاند و همچنین برای
بهینهسازی از روش B&B استفاده شده و حد بارگیری برای ترانسها مد نظر قرارگرفته است و
