یک تکنیک پخش بار بهینه ی جریان-توان پیوندی (هیبرید)

چکیده

مقدمه

توجه

مدل تزریق جریان معادل

مشکل OPF با PCIPA

نتایج عددی

شکل 1. نتایج مساله آزمایش

شکل 3. خطای همگرایی برای سیستم

شکل 4. مقادیر تابع هدف برای سیستم

جدول 2. تکرارها و زمان های CPU برای NLP

شکل 6. مقایسه زمان 

جدول 3. نتایج OPF با مختصات مختلف، با PCIPA

شکل 7. مولفه های غیر صفر تحت ساختارهای اطلاعات مختلف

آزمایش پرباری

شکل 8. آزمایش پرباری در شین 30

شکل 9. آزمایش پرباری برای سیستم

آزمایش نسبت R/X

نتیجه گیری

در این مقاله یک مدل پخش بار بهینه (OPF) با جریان-توان پیوندی مبنی بر تزریق جریان معادل (ECI) ارایه شده، و نیز الگوریتم نقطه داخلی پیشبینی کننده-تصحیح کننده (PCIPA)، به منظور بکارگیری OPF (پخش بار بهینه) برای حل مسایل برنامه نویسی غیر خطی (NLP) عنوان شده است. همچنین روش ارایه شده را می توان به دو زیر مساله، تجزیه کرد. نتایج محاسباتی باس های IEEE 9 تا 300 نشان دادند که الگوریتم ارایه شده می تواند با بهبود تعداد تکرارها، ذخیره سازی های حافظه، و زمان CPU، باعث بهبود عکلکرد شود.

پخش بار بهینه برای نخستین بار در سال 1962 مورد بحث قرار گرفت [1] و مدت ها طول کشید تا به یک الگوریتم پرکاربدی که در کاربردهای روزانه بکار رود، تبدیل شود [2] و [3]. OPF را می توان نه تنها در برنامه ریزی سیستم بکاربرد، بلکه می توان آن را در عملکرد لحظه ای سیستم های قدرت، در محیط حذف نظارت دولت نیز اعمال کرد. مرجع [4]، یک معرفی کلی از تکنیک های روش-تکرار-لامبدا، روش گرادیان، روش نیوتون، و برنامه نویسی خطی (LP) _به منظور حل مسایل OPF_ ارایه داده است. با انتشار Karmarkar [5] در سال 1984، الگوریتم های نقطه ی داخلی (IPA) زیادی برای برنامه نویسی خطی و برنامه نویسی درجه دوم (QP) ارایه شده است. در سال های اخیر، الگوریتم نقطه داخلی اولیه-دوگانه، بطور گسترده به منظور حل مسایلی همچون OPF [6]، [7]، پیشبینی حالت [8]، OPF با امنیت محدود [9]، و پخش بار راکتیو بهینه [10] بکار رفته است. نتایج عددی نشان می دهند که PCIPA توانایی زیادی برای حل مسایل عملکرد و برنامه ریزی سیستم قدرت _در مقایسه با روش های مرسومی همچون روش نیوتون [11]_ دارد. در سال 1992، مهروترا (Mehrotra) مسیرهای بهترین جستجو را ارایه کرد که مراحل پیشبینی کننده و تصحیح کننده را تعیین کرده که سپس PCIPA (الگوریتم نقطه داخلی پیشبینی کننده-تصحیح کننده) [12] را تولید می کند. بکاربری از PCIPA ممکن است عملکرد همگرا را بهبود بخشد، که خود منجر به کم شدن تعداد تکرارها می شود. در [13]، یک الگوریتم تزریق جریان مبنی بر استفاده از یک ماتریس ادمیتانس گرهی ثابت توصیف شده است، که بصورت یک نوشته آموزشی بحث کرده است که از این الگوریتم نمی توان برای کاربردهای پخش بار (PF) کلی استفاده کرد؛ زیرا هنوز یک روش رضایتبخش برای مدل کردن گره های PV ژنراتور با جریان، ارایه نشده است، که این می تواند منجر به ناپایداری همگرایی، و یا حتی واگرایی شود. با تجربه ی این مشکلات PV در انتشار [14]، [15] توسط نویسندگان، پخش بار مبنی بر جریان مربوط به [14]، تنها برای شبکه های توزیع _که شین های PV ژنراتور مشترک نبوده و قابل چشم پوشی اند_ گسترش یافته است. می توان یم ماتریس ژاکوبین ثابت بدست آورد که تنها یکبار نیاز به ضرب شدن دارد. مرجع [15]، پخش بار جریان را با یک نظریه ی جدید یافتن شین PV با استفاده از یک معادله ی عدم تطبیق توان اکتیو یکفاز، و یک انحراف ولتاژ مربوطه _بجای تبدیل مستقیم جریان که ممکن است باعث واگرایی شود_ پخش بار جریان را برای شبکه های فشار قوی، پیاده سازی می کند. می توان با چند شین ژنراتور که وابستگی-به-حالت را خنثی می کنند و باید در هر تکرار آپدیت شوند، یک ژاکوبین تقریبا ثابت بدست آوریم. با پیشگام شدن در OPF مستطیل-شکل مبنی-بر-جریان، مرجع [16] با ولتاژهای گره مستطیلی و جریان شاخه ها _که به عنوان متغیرهای حالت استفاده شده اند، آزمایش مختصری انجام داد. با جایگزین کردن مستقیم شین های PV با توان های حقیقی و راکتیو (PQ)، مشکل PV ژنراتور از بین رفته است؛ اگرچه، ساده سازی بیش از حد با جایگزینی شین های PV با PQ، عملی رایج در تعادل شین های ژنراتور نمی باشد. به علاوه، با استفاده از KCL در [16]، حتی اشاره نشد که تزریق توان ژنراتور و بار برای هر تکرار چگونه تعادل شده اند، که عوامل اصلی در رفتار واگرایی در توسعه یک مدل مبنی-بر-جریان، هستند. مرجه [17] یک OPF ولتاژ مربعی را توسعه داده است، اما معادله های پخش بار هنوز بر مبنای PQ هستند، نه بر مبنای جریان. مساله ی بهینه سازی غیر خطی اجباری، در این مقاله با استفاده از PCIPA _که امکان تعادل کافی و موثر مجموعه های وسیع محدودیت های برابری (پخش بار) و نابرابری (محدوده ها) را فراهم می آورد_ حل شده است. OPF از شکل مربعی برای ولتاژ و نیز جریان استفاده کرده است، و از معادلات عدم تطبیق جریان برای محاسبات پخش بار با شین های PV _بویژه مربوط به مدل [15]_ استفاده شده است، تا از پایداری عددی اطمینان حاصل شود. همچنین مساله ی OPF را می توان به دو مساله ی کوچک [18] _به منظور بهبود بیشتر عملکرد_ تجزیه کرد. بهینه سازی را می توان با حل مکرر این دو مساله ی کوچک، انجام داد.