۷۹

جدول ۵- ۱۲- مقایسه پارامترهای سیستم ۱۰ شین، قبل و بعد از جایابی بهینه دو بانک خازنی و دو واحد DG………

۷۹

جدول ۵- ۱۳- میزان بهبود پارامترهای سیستم ۱۰ شین در حالت جایابی دوم نسبت به حالت جایابی اول………………

۸۰

جدول ۵- ۱۴- نتایج جایابی بهینه دو بانک خازنی و دو واحد تولید پراکنده در سیستم ۳۳ شین ……………………………..

۸۱

جدول ۵- ۱۵- مقایسه متوسط نرخ خرابی خطوط قبل و بعد از جایابی دو خازن و دو واحد تولید پراکنده در سیستم ۳۳ شین……………………………………………………………………………………………………………………………………………………………….

۸۲

جدول ۵- ۱۶- مقایسه پارامترهای سیستم ۳۳ شین، قبل و بعد از جایابی بهینه دو بانک خازنی و دو واحد DG…….

۸۳

جدول ۵- ۱۷- بهبود پارامترهای سیستم ۳۳ شین در حالت جایابی دوم نسبت به حالت جایابی اول…………………………

۸۳

فصل اول
مقدمه
۱-۱- مقدمه
از یک دیدگاه، سیستم قدرت از سه بخش تولید، انتقال و توزیع تشکیل می‏شود. سیستم توزیع مسؤلیت انتقال انرژی الکتریکی به مصرف‏ کنندگان را برعهده دارد، به نحوی که هم از نظر اقتصادی به‏صرفه بوده و هم از نظر قابلیت اطمینان در حد مطلوبی باشد. نتایج تحقیقات نشان می‏دهد که حدود ۱۳% توان الکتریکی کل تولید شده، در بخش توزیع تلف می‏شود [۱]. از طرفی به لحاظ اقتصادی کاهش تلفات، کم هزینه‏تر از افزایش تولید است. روش های متنوعی جهت تحقق این امر پیشنهاد شده است همچون [۱]:
برنامه‏های مدیریت از جانب تقاضا^[۱]
مدیریت بار ترانسفورماتور توزیع^[۲]
بازآرایی سیستم^[۳]
تغییر در سطح مقطع هادی‏های انتخابی^[۴]
با افزایش سطح ولتاژ سیستم توزیع اولیه، میزان یکسانی از توان می‏تواند در جریانهای کمتری تحویل داده شود که منجر به کاهش تلفات خواهد شد.
کاهش ولتاژ به روش سنتی که عبارتست از کم کردن یک درصد کوچک بخصوصی از ولتاژ در ترانس نیروگاهی که به حفظ ولتاژ در یک سطح قابل قبول در فیدرهای ثانویه منجر شود.
یکی از روش های اساسی و پرکاربرد در بحث کاهش تلفات در شبکه‏های توزیع، استفاده از خازن موازی و تولید پراکنده^[۵] می‏باشد.
آمارهای‏ خرابی اغلب شرکت‏های برق نشان می‏دهد که سیستم توزیع بیشترین سهم را در عدم دسترسی انرژی الکتریکی به مصرف‏کننده‏ها به خود اختصاص داده است، بنابراین بررسی قابلیت اطمینان سیستم توزیع، از اهمیت خاصی برخوردار است. بخش قابل توجهی از وقفه‏های (قطعی‏های) مشترکین ناشی از خرابی تجهیزات در سیستم توزیع می‏باشد که در این میان کابلهای زیرزمینی و خطوط هوایی سهم بالایی را به خود اختصاص داده ‏اند. عبور جریانهای بالا از کابلهای زیرزمینی و خطوط هوایی منجر به افزایش دمای آنها می‏شود. کابلهای زیرزمینی دارای یک حد حرارتی معین جهت کار در حالت عادی می‏باشند که در صورت افزایش دمای کابل به بیش از آن، شاهد وقوع مشکلات عایقی و در نتیجه افزایش نرخ خطای تجهیز خواهیم بود. از طرفی افزایش دما در خطوط هوایی با تأثیر بر خصوصیات مکانیکی هادی، موجب ایجاد شکم^[۶]، کاهش فضای خالی با زمین و افزایش احتمال وقوع شکست الکتریکی می‏شود.

جایگذاری خازن و تولید پراکنده در سیستم توزیع، منجر به کاهش اندازه جریان عبوری در کابل‏ها و خطوط هوایی می‏شود بنابراین می‏تواند به تعدیل اثرات مخرب ناشی از جریانهای زیاد بر قابلیت اطمینان سیستم توزیع کمک کند در این پایان‏ نامه این اثر بصورت کاهش در نرخ خرابی این دو تجهیز اعمال می‏شود. در حقیقت جایابی همزمان خازن و مولد تولید پراکنده با هدف بهبود در شاخص‏های قابلیت اطمینانی سیستم توزیع از طریق کاهش در نرخ وقوع خرابی کابلها و خطوط هوایی و نیز کاهش تلفات سیستم، نوآوری اصلی این پایان‏ نامه می‏باشد. نتایج بررسی‏های مختلف نشان می‏دهد جایابی و تعیین ظرفیت بهینه خازن و تولید پراکنده تأثیر بسزایی در دسترسی حداکثری به منافع حاصل از نصب آنها در سیستم توزیع الکتریکی دارد. همچنین جایابی غیربهینه تولید پراکنده می‏تواند منجر به اثرات نامطلوبی از جمله افزایش در تلفات و هزینه‏ های سیستم شود. فصل دوم این پایان نامه، به ارائه روش های متداول در موضوع جایابی خازن و تولید پراکنده پرداخته و در آن مروری بر کارهای انجام شده تاکنون، صورت گرفته است. در فصل سوم قابلیت اطمینان در سیستم های توزیع مورد بررسی قرار گرفته و در ادامه، اثرات ناشی از عبور جریانهای زیاد بر نرخ خرابی کابلها و خطوط هوایی بیان شده است. تابع هدف پیشنهادی این پایان‏ نامه برای مسئله جایابی بهینه خازن و تولید پراکنده، در فصل چهارم ارائه می‏شود جهت بهینه ‏سازی از الگوریتم ژنتیک استفاده شده که چگونگی کدبندی کروموزوم مسئله جایابی در این فصل توضیح داده می‏شود. در فصل پنجم، نتایج حاصل از شبیه‏سازی بر روی دو سیستم ۱۰ و ۳۳ شین IEEE نشان داده شده و بررسی و تحلیل می‏شود. نتیجه‏گیری و پیشنهادات جهت ادامه کار، در فصل ششم ارائه شده است.
۱-۲- نتیجه‏گیری
کاهش تلفات و بهبود قابلیت اطمینان، دو هدف عمده در بحث ارتقاء کیفیت توان الکتریکی تحویلی به مشترکین می‏باشند استفاده از خازن موازی و تولید پراکنده می‏تواند راه‏حلی مطمئن جهت دستیابی به این اهداف باشد.
فصل دوم
نگاهی بر روش های جایابی خازن، تولید پراکنده و کارهای انجام شده
۲-۱- مقدمه
استفاده از خازنهای موازی و تولید پراکنده در سیستم توزیع جهت افزایش کیفیت توان الکتریکی و کاهش هزینه‏ های اقتصادی سیستم همواره یکی از موضوعات مهم برای مهندسین و طراحان سیستم‏های قدرت بوده است. نصب خازن موازی و مولد تولید پراکنده منافع متعددی برای تولیدکنندگان و مصرف کنندگان انرژی الکتریکی به‏همراه داشته که در ادامه این فصل به آنها اشاره خواهد شد. دستیابی حداکثری به منافع فوق به این وابسته است که آنها به چه صورتی در سیستم توزیع نصب شوند چرا که جایابی بهینه آنها تأثیر بسزایی روی توان عبوری، مقدار تلفات خطوط، پروفیل ولتاژ و قابلیت اطمینان شبکه دارد. از طرفی جایابی نادرست مولدهای تولید­ پراکنده در سیستم، مضراتی همچون افزایش تلفات، کاهش ولتاژ و افزایش هزینه را به دنبال خواهد داشت. بنابراین می‏بایست به موضوع تعیین مکان و اندازه ظرفیت بهینه بانک‏های خازنی و تولید پراکنده توجهی خاص معطوف داشت که از آن تحت عنوان مسئله جایابی بهینه خازن و تولید پراکنده یاد می‏شود. از اینرو از چند دهه گذشته تاکنون روش های متنوعی توسط محققان در مراجع مختلف علمی جهت انجام این مسئله ارائه شده است. در این فصل ابتدا مطالبی به اختصار در مورد خازن و تولید پراکنده بیان شده سپس، در ادامه به بررسی اجمالی روش های فوق و کارهای صورت گرفته تاکنون پرداخته می‏شود.
۲-۲- خازن
ساختمان ساده یک خازن شامل دو صفحه هادی است که توسط مادۀ عایقی به نام دی‏الکتریک از هم جدا شده‏اند. در خازن‏های اولیه از کاغذ کرافت بعنوان دی‏الکتریک و از آسکارل به عنوان مایع نفوذی استفاده می‏شد. این خازن ها که تا kvar100 هم ساخته می‏شدند به خازن کاغذی معروف بودند. با تولید فیلم‏های پلاستیکی عایق از جنس پلی‏پروپیلن، طراحی خازن تحول یافت و با ترکیب کاغذ کرافت و پلاستیک فوق، تولید خازن‏های بزرگ‏تر میسر شد [۲].