برنامه ريزي شبكه توزيع نامتعادل با هدف ارتقاي تاب آوري در مقابل حوادث غير مترقبه طبيعي

اصفهان : دانشگاه صنعتي اصفهان

برق

كارشناسي ارشد

طراحي و بهره‌برداري از سيستم قدرت به طور معمول براساس معيارهاي قابليت اطمينان انجام مي‌شود. معيارهاي قابليت اطمينان مانند كفايت و امنيت، اين اطمينان را به طراح و بهره‌بردار مي‌دهد كه سيستم قدرت در مقابل خطاهايي با احتمال وقوع مشخص و قابل پيش‌بيني به خوبي عمل كرده و توانايي تامين پايدار انرژي مصرف كننده‌ها را دارد. حوادث غيرمترقبه‌اي مانند طوفان، گردباد، سيل، زلزله، حملات عامدانه و غيره، با وجود اين‌كه نرخ وقوع اندكي دارند، اما تاثيرات مخرب بسيار زيادي بر روي تجهيزات و عملكرد شبكه قدرت دارند. به دليل احتمال كم وقوع اين‌گونه حوادث، معمولاً در مطالعات قابليت اطمينان سيستم قدرت، چنين حوادثي در نظر گرفته نمي‌شوند. اين حوادث و اثرات آن بر سيستم قدرت معمولاً در چارچوب مطالعات تاب‌آوري مورد بررسي قرار مي‌گيرند. در مطالعات تاب‌آوري سيستم، به بررسي رفتار سيستم در مقابل حوادث غيرمترقبه و راه‌‌هاي حفظ حداكثري عملكرد سيستم قدرت در مواجهه با آن‌ها پرداخته مي‌شود. در نتيجه با انجام اين مطالعات و اجراي اقدامات لازم، سيستم قدرت علاوه بر اين‌كه براساس معيارهاي قابليت اطمينان طراحي و بهره‌برداري مي‌شود، در مقابل حوادث غير مترقبه، كه احتمال وقوع اندك اما آثار مخرب زيادي دارند نيز تاب‌آوري مناسبي از خود نشان مي‌دهد. در سال‌هاي اخير اكثر خاموشي‌هاي شبكه قدرت در سراسر دنيا در اثر وقوع خطا در شبكه توزيع بوده‌است. با توجه به اين موضوع، توجه به شبكه توزيع در برنامه‌ريزي سيستم قدرت از اهميت بالايي برخوردار است. تقريباً همه شبكه‌هاي توزيع در واقعيت نامتعادل و گاهي نامتقارن هستند. شبكه توزيع نامتعادل و نامتقارن داراي انواع بارهاي تكفاز، دوفاز و سه‌فاز و متشكل از انواع سكشن‌هاي تكفاز، دوفاز و سه‌فاز است. اين عدم تعادل و عدم تقارن باعث پيچيدگي در برنامه‌ريزي شبكه توزيع مي‌شود؛ زيرا هر اقدام در حوزه‌ي برنامه‌ريزي در شبكه توزيع بايد قابل بهره‌برداري باشد. بهره‌برداري از شبكه نامتعادل و نامتقارن نيز نسبت به شبكه متعادل از پيچدگي بسياري برخوردار است. عدم تعادل در شبكه تا حدي قابل تحمل است و اگر اين عدم تعادل از حدي بيشتر شود، ممكن است باعث آسيب به تجهيزاتي مانند ترانسفورماتور، منابع توليد پراكنده و بارهاي سه فاز ‌شود. در اين پژوهش به ارائه مدلي براي ارتقاي تاب‌آوري شبكه توزيع نامتعادل و نامتقارن در مقابله با حوادث غير مترقبه مي‌پردازيم. مسأله ارتقاي تاب‌آوري شبكه توزيع را به صورت يك مسئله برنامه‌ريزي تقويت و توسعه استاتيك در قالب برنامه‌ريزي تصادفي دو مرحله‌اي مدل مي‌كنيم. مرحله اول، شامل برنامه‌ريزي به منظور تقويت سكشن‌ها و جايابي منابع توليد پراكنده سنكرون اضطراري، ذخيره‌سازها (باتري‌ها) و بانك‌هاي خازني است. مرحله دوم، شامل اقدامات بهره‌برداري از شبكه، در دو بازه‌ي زماني بهره‌برداري پيشگيرانه (قبل از وقوع حادثه) و بهره‌برداري اصلاحي (در حين وقوع حادثه) در سناريوهاي محتمل است. در بازه‌ي بهره‌برداري پيشگيرانه، به اقداماتي مانند مديريت شارژ باتري‌ها و تنظيم ميزان توان توليد منابع توليد پراكنده پرداخته مي‌شود، تا آمادگي لازم در شبكه براي مقابله با حادثه ايجاد شود. در بازه‌ي بهره‌برداري اصلاحي، با اقداماتي مانند مديريت شارژ و دشارژ باتري‌ها، تنظيم ميزان توان توليد منابع توليد پراكنده و حذف برخي از بارها، عملكرد سيستم در حداكثر مقدار ممكن نگه داشته مي‌شود. تابع هدف مسئله به صورت حداقل‌سازي مجموع هزينه‌هاي برنامه‌ريزي و هزينه‌هاي مورد انتظار بهره‌برداري شبكه است. قيدهاي مسأله شامل محدوديت‌هاي سرمايه‌گذاري، قيدهاي پخش توان، محدوديت حفظ عدم تعادل در بازه مجاز و محدوديت‌هاي بهره‌برداري از تجهيزات وعناصر شبكه است. مسئله برنامه‌ريزي پيشنهادي به صورت يك مسئله بهينه سازي غيرخطي آميخته با اعداد صحيح مدل مي‌شود. مدل پيشنهادي بر روي شبكه آزمون استاندارد 13 باسه پياده‌سازي مي‌شود. نتايج عددي متعدد نشان‌دهنده توان‌مندي مدل پيشنهادي در ارتقاي تاب‌آوري شبكه توزيع نامتعادل و نامتقارن است.

215820

قدرت-سيستم

مهندسي برق و كامپيوتر

دانشگاه صنعتي اصفهان

حميد رضا كارشناس، غلام رضا يوسفي

محمد امين لطيفي