بهبود هزینه عملکرد و قابلیت اطمینان شبکه سیستم های توزیع با تولید پراکنده

 چکیده 

مقدمه

مدل سازی ریاضیاتی

هزینه عملکرد شبکه

شکل 1.   تابع هزینه برای هزینه های خرید، نصب، برداشتن، و تعمیر و نگهداری سالانه وسیله حفاظتی نوع d.

هزینه حفاظت از سیستم 

شکل 2.   تابع هزینه قطعی fIC (مدت زمان، نوع مشتری) برای مشتریان انواع مسکونی تجاری، و صنعتی.

هزینه قطعی (قطع برق)

محدودیت های DG

محدودیت های عملیاتی

محدودیت های تخصیص وسیاله حفاظتی

کدگذاری

تجزیه و تحلیل پخش بار

محاسبه اتصال کوتاه

تشریح سیستم

شکل 4.   سیستم توزیه واقعی 135-شینه.

شکل 5.   منحنی دوره بار برای سال نخست از افق برنامه ریزی.

جدول 1.   هزینه های نصب و تعمیر و نگهداری مربوط به وسایل حفاظتی (به دلار آمریکا)

جدول 2.   هزینه خرید وسایل حفاظتی (به دلار آمریکا)، بعنوان تابعی از بازه جریان پیوسته (A)



شکل 6.   مجموعه ای از راه حل های برتر، با در نظر گرفتن اتصال هیچ وسیله حفاظتی یا واحد DG.

شکل 7.   دسته ای از راه حل های برتر، با در نظر گرفتن وجود DG.

تجزیه و تحلیل نفوذ DG

جدول 3.   تشریح پروژه های DG

جدول 4.   توان اکتیو (KW) و توان راکتیو (KVAR) که توسط هر منبع در طی افق برنامه ریزی، زمان بندی می شود

شکل 8.   مقایسه میان توان مجموع بین واحدهای تولید پراکنده (DGU) و تقاضای بار در پایین دست خط 90.

شکل 9.   بهبود سطوح ولتاژ بالا و پایین از دید شبکه، با پیکربندی پیشنهاد شده در جدول 4.

نتیجه گیری

شکل 10.   مقایسه حدود ولتاژ با پروفیل ولتاژ در فاز A برای گره های درون مناطق ایزوله شده در سطح بار پیک.

در این مقاله، یک مدل ریاضیاتی برای تحلیل اثر نصب و عملکرد واحد های تولید کننده پراکنده در سیستم های توزیع قدرت، ارایه می شود. تمرکز اصلی، بر روی تعیین رابطه میان هزینه های عملیاتی و قابلیت اطمینان شبکه های توزیع _بهنگام وجود امکان عملکرد نواحی ایزوله شده از شبکه اصلی_ می باشد. بمنظور افزایش سود اپراتور سیستم، یک پخش بار بهینه از قیمت های مختلف انرژی پیشنهاد شده توسط تولیدکننده های پراکنده متصل به شبکه، استفاد ه می کند. بطور همزمان، نوع و مکان وسایل حفاظتی که نخست در سیستم حفاظت نصب شده اند، دوباره پیکربندی می شوند تا قطعی برق و هزینه های تنظیم سیستم حفاظتی با شرایط بوجود آمده توسط عملکرد ژنراتورهای پراکنده، کمینه کند. هزینه قطعی، به انرژی تامین نشده مشتری در سیستم های امنیتی اشاره دارد، که توسط تریپ دادن عادی وسایل حفاظتی، موجب شده است. بنابراین، هدف از تریپ دادن فیوزها، ریکلوزرها، و رله های اضافه جریان، حفاظت از سیستم در برابر خطاهای دایمی و نیز موقت، می باشد. بعلاوه، بمنظور کم کردن متوسط زمان قطعی سیستمی که مشتری تجربه می کند، با نصب رله های اضافه جریان جهتی با قابلیت های بستن دوباره همگام (سنکرون) امکان عملکرد ایزوله تولید پراکنده فراهم می شود. از یک سیستم توزیع واقعی 135-شینه بمنظور نشان دادن مزایای بکاربری مدل ریاضی ارایه شده، استفاده شده است.

پیشرفت جامعه مدرن، در حال افزایش وابستگی خود به کیفیت و پیوستگی خدمات الکتریکی می باشد. در نتیجه، سلامت و قابلیت اطمینان سیستم توزیع آن، توجه بیشتری را بعنوان مساله ای مهم برای توسعه، به منظور ارایه یک سطح اطمینان بیشتر به مشتریان، جلب کرده است. پژوهشگران زیادی تلاش هایی برای پیشرفت قابلیت اطمینان سیستم از راه تعیین دوباره مکان وسایل حفاظتی، انجام داده اند؛ زیرا پاسخ آنها به خطاهای غیرمنتظره، تعیین کننده مدت زمان قطعی و نیز تعداد مشتری های تحت تاثیر، می باشد. از این مفهوم، بطور مناسبی در مرجع [2] بمنظور کمینه کردن هزینه انرژی تامین نشده مشتریان به سبب قطعی برق ناشی از ایزوله شدن نواحی اتصال کوتاه شده، بهره برداری شده است. این مساله بعنوان یک مدل بهینه سازی، ارایه شده و با استفاده از یک تکنیک برنامه نویسی باینری، حل شده است. پس از آن، در [3]، این بصورت یک مساله بهینه سازی غیرخطی صحیح-مرکب، بهبود می یابد که در آن، حداقل، هزینه های ثابت مربوط به خرید، نصب، و تعمیر و نگهداری وسایل حفاظتی، در نظر گرفته شده است. این مساله، با استفاده از الگوریتم های جستجوی تابو غیرفعال، بصورت جامع تری حل می شود. بعلاوه، در [4] و [5]، از بهینه سازی تجمع ذرات استفاده شده است. برنامه ریزان سیستم قدرت، باید روش های مورد نیاز برای اطمینان از عملکرد قدرت دراز-مدت و قابلیت اطمینان شبکه رت، طراحی کنند. در طی چند سال اخیر، تلاش های زیادی برای ارزیابی اثری که نصب واحدهای تولید پراکنده (DG) بر روی شبکه دارند، انجام پذیرفته است. این پیاده سازی، بعنوان گزینه ای در دسترس برای گسترش عملکرد سیستم قدرت واقعی، و در عین حال، برای پرداختن به مسایل مربوط به افزیاش هزینه های سوخت و انتشار گاز گلخانه ای [6]، [7]، دیده شده است. در سطح توزیع، تولید پراکنده تنها تولید پخش توان فعال (اکتیو) را در نظر می گیرد تا پروفیل ولتاژ شبکه را افزایش داده، تلفات توان فعال (اکتیو) را کاهش داده، و سود اپراتورهای توزیع را افزایش دهد؛ درحالیکه عملکرد وسایل حفاظتی، بدون تغییر باقی می ماند. اگرچه، اگر هم ویژگی کنترل ولتاژ و هم ویژگی عملکرد ایزوله شده (از شبکه اصلی) لحاظ شود، DG می تواند نقش خود را در سیستم توزیع افزایش دهد. می توان از مفهوم عملکرد ایزوله از شبکه اصلی، برای کمینه کردن زمان متوسط قطعی شبکه که توسط مشتریان متصل به سیستم های ایمنی تجربه می شود ولی ناشی از تریپ دادن عادی وسایل حفاظتی (یعنی سیستم های پشتیبان) هستند، استفاده کرد. بمنظور ضمانت عملکرد ایمن واحدهای DG (تولید پراکنده)، گسترش یک سیستم مخابراتی که مرکز توزیع و منابع DG را بهم مرتبط سازد، بایسته می باشد.از این شبکه بایستی برای سنجش و کنترل پخش بار میان منابع توان مختلف و شبکه، و نیز برای بررسی اعتبار پایداری و تعادل توان سیستم، استفاده کرد. این موضوع در [11]-[14] تجزیه و تحلیل شد و این نتیجه بدست آمد که فن آوری مورد نیاز برای تضمین عملکرد ایمن واحدهای DG را می توان در آینده، تطبیق داد.