سایت مرجع دانلود پایان نامه - تحقیق - پروژه

واحد علوم تحقیقات گیلان

 پایان نامه کارشناسی ارشد ناپیوسته رشته برق قدرت

 عنوان:

برنامه ریزی توان راکتیو شبکه با در نظر گرفتن عدم قطعیت باربا استفاده از یک روش تکاملی

 استاد راهنما:

دکترسید سعید محتوی پور

استاد مشاور:

دکتر عبدالرضا توکلی

 سال تحصیلی ۹۳

(در فایل دانلودی نام نویسنده موجود است)

(ممکن است هنگام انتقال از فایل اصلی به داخل سایت بعضی متون به هم بریزد یا بعضی نمادها و اشکال درج نشود ولی در فایل دانلودی همه چیز مرتب و کامل است)
فهرست مطالب
چکیده:. ۱
فصل اول ۲
۱-۱  مقدمه. ۲
۱-۲  طرح موضوع ۳
۱-۳  ساختار گزارش. ۳
فصل دوم توان راکتیو، ادوات تامین کننده و برنامه ریزی آن ۵
۲-۱  کلیاتی در تعریف توان راکتیو ۵
۲-۲  وسایل تولید قدرت راکتیو. ۵
۲-۲-۱  ژنراتورهای سنکرون ۶
۲-۲-۲  کندانسورهای سنکرون ۶
۲-۲-۳  موتورهای سنکرون ۶
۲-۲-۴  خازن. ۶
۲-۲-۵  محل نصب خازن ۱۰
۲-۲-۶ خازن گذاری در جهت کاهش تلفات ۱۱
۲-۳  علل تشدید نیاز به خازن گذاری در شبکه های ایران. ۱۲
۲-۴ پیشینه موضوع برنامه ریزی توان راکتیو ۱۳
۲-۵ روش‌های مورد استفاده برای حل مساله برنامه‌ریزی توان راکتیو ۱۹

۲-۵-۱ روش‌های تحلیلی (AM). 20
۲-۵-۲  روش‌های برنامه‌ریزی عددی (NP). 20
۲-۵-۳ روش های اکتشافی (HM). 20
۲-۵-۴  روش‌های هوش مصنوعی (AI). 21
۲-۵-۵ روش‌های ترکیبی (AI). 22
۲-۶  شرح مختصری بر برخی از الگوریتم‌های مبتنی بر هوش مصنوعی (AI). 24
۲-۶-۱  الگوریتم (PSO) 24
۲-۶-۲ الگوریتم (GA). 26
۲-۶-۲-۱ کدگذاری. ۲۶
۲-۶-۲-۲ ارزیابی. ۲۶
۲-۶-۲-۳ ترکیب ۲۷
۲-۶-۲-۴ جهش ۲۸
۲-۶-۲-۵ رمزگشایی ۲۸
۲-۷  الگوریتم بهینه‌سازی مبتنی بر آموزش-یادگیری (TLBO). 29
۲-۷-۱ مرحله مدرس ۲۹
۲-۷-۲  فاز یادگیرنده. ۳۰
۲-۸  طبقه بندى کارهای ارائه شده ۳۰
فصل سوم الگوریتم PSO. 33
۳-۱  مروری بر الگوریتم  PSO 33
۳-۲  انواع توپولوژی ذرات. ۳۴
۳-۲-۱  توپولوژی ستاره . ۳۴
۳-۲-۲  توپولوژی حلقه. ۳۴
۳-۲-۳  توپولوژی چرخی ۳۵
۳-۳  روند الگوریتم PSO. 35
۳-۴  مراحل اجرای الگوریتم PSO 37
۳-۵ بررسی تاثیرات پارامترهای PSO 38
۳-۵-۱ ثابت های شتاب ۳۸
۳-۵-۲ تعداد ذرات ۳۸
۳-۵-۳ حداکثر سرعت ۳۹
۳-۵-۴ وزن اینرسی. ۳۹
فصل چهارم. ۴۱
۴-۱ مقدمه ۴۱
۴-۲ چارچوب عملکرد مالک بهردار در مسئله برنامه ریزی خازن گذاری. ۴۱
۴-۳ کاهش سناریو ۴۶
۴-۴ الگوریتم پسروی کاهش سناریو ۴۸
۴-۵- فرمول بندی ریاضی مسئله برنامه ریزی تصادفی خازن گذاری. ۴۹
۴-۶مطالعات تحلیلی. ۵۸
فصل پنجم:. ۸۵
۵-۱ نتیجه گیری. ۸۵
۵-۲ پیشنهادات ۸۷
منابع انگلیسی. ۸۸
چکیده انگلیسی ۹۴
 
فهرست جداول
جدول (۲-۱) طبقه بندى مقالات ۷
 
فهرست اشکال
شکل(۲-۱)  نمایش های برداری برای یک مدار با ضریب قدرت تأخیری. ۹
شکل (۲-۲) نمایی کلی از روش‌های مورد استفاده برای حل مساله برنامه‌ریزی توان راکتیو. ۲۳
شکل (۲-۳) مسیر حرکت یک ذره در دو تکرار متوالی ۲۵
شکل (۲-۴) فلوچارت الگوریتم ژنتیک ۲۷
شکل(۴-۱) مالک-بهره­بردار و متغیرهای تصمیم ­گیری پیش رو . ۴۲
شکل(۴-۲) ساختار مسئله برنامه ­ریزی خازن­گذاری. ۴۳
شکل (۴-۳) ساختار مسئله برنامه ریزی تصادفی ۴۴
شکل(۴- ۴) درخت سناریوی برنامه ­ریزی تصادفی. ۴۵
شکل(۴-۵) هزینه خازن سه پله ای ۵۰
شکل(۴-۶) شماتیک مدل تپ ترانس ۵۲
شکل (۴-۷) شبکه استاندارد ۳۰ باسه. ۵۸
شکل (۴-۸) شبکه استاندارد ۵۷ باسه. ۵۹
شکل (۴-۹  )  شبکه استاندارد ۱۱۸ باسه. ۶۰
شکل (۴-۱۰) هزینه انتظاری بر حسب تعداد سناریو در شبکه ۳۰ باسه. ۶۱
شکل (۴-۱۱) هزینه انتظاری بر حسب تعداد سناریو در شبکه ۵۷ باسه. ۶۱
شکل (۴-۱۲) هزینه انتظاری بر حسب تعداد سناریو در شبکه ۱۱۸ باسه ۶۲
شکل (۴-۱۳) درخت سناریو بار مصرفی اکتیو ۳۰ باسه. ۶۳
شکل(۴-۱۴) درخت سناریو کاهش داده شده بار مصرفی اکتیو ۳۰ باسه ۶۳
شکل (۴-۱۵) درخت سناریو بار مصرفی اکتیو ۵۷ باسه. ۶۴
شکل (۴-۱۶) درخت سناریو کاهش داده شده بار مصرفی اکتیو ۵۷ باسه ۶۴
شکل (۴-۱۷) درخت سناریو بار مصرفی اکتیو ۱۱۸ باسه. ۶۵
شکل (۴-۱۸) درخت سناریو کاهش داده شده بار مصرفی اکتیو ۱۱۸ باسه ۶۵
شکل (۴-۱۹) درخت سناریو بار مصرفی راکتیو ۳۰ باسه. ۶۶
شکل (۴-۲۰) درخت سناریو کاهش داده شده بار مصرفی راکتیو ۳۰ باسه ۶۶
شکل (۴-۲۱) درخت سناریو بار مصرفی راکتیو ۵۷ باسه. ۶۷
شکل (۴-۲۲) درخت سناریو کاهش داده شده بار مصرفی راکتیو ۵۷ باسه . ۶۷
شکل (۴-۲۳) درخت سناریو بار مصرفی راکتیو ۱۱۸ باسه. ۶۸
شکل (۴-۲۴) درخت سناریو کاهش داده شده بار مصرفی راکتیو ۱۱۸ باسه ۶۸
شکل (۴-۲۵) درخت سناریو قیمت توان اکتیو. ۶۹
شکل (۴-۲۶) درخت سناریو کاهش داده شده قیمت توان اکتیو  ۶۹
شکل (۴-۲۷) درخت سناریو قیمت توان راکتیو ۷۰
شکل (۴-۲۸) درخت سناریو کاهش داده شده قیمت توان راکتیو . ۷۰
شکل (۴-۲۹)هزینه انتظاری بر حسب معیار ریسک ۳۰ باسه ۷۲
شکل )۴-۳۰)هزینه انتظاری بر حسب معیار ریسک ۵۷ باسه ۷۴
شکل (۴-۳۱)هزینه انتظاری بر حسب معیار ریسک ۱۱۸ باسه ۷۴
شکل (۴-۳۲) ظرفیت خازن  بر حسب معیار ریسک در شبکه ۳۰ باسه ۷۵
شکل (۴-۳۳) ظرفیت خازن  بر حسب معیار ریسک در شبکه ۵۷ باسه ۷۶
شکل (۴-۳۴) ظرفیت خازن  بر حسب معیار ریسک در شبکه ۱۱۸ باسه ۷۷
شکل (۴-۳۵)توان راکتیو انتظاری بر حسب معیار ریسک ۳۰ باسه ۷۸
شکل (۴-۳۶)توان راکتیو انتظاری بر حسب معیار ریسک ۵۷ باسه ۷۹
شکل (۴-۳۷)توان راکتیو انتظاری بر حسب معیار ریسک ۱۱۸ باسه. ۸۰
شکل (۴-۳۸) نوسانات  ولتاژ شبکه ۳۰ باسه بر حسب مقدار . ۸۲
شکل (۴-۳۹) نوسانات  ولتاژ شبکه ۵۷ باسه بر حسب مقدار . ۸۳
شکل (۴-۴۰) نوسانات  ولتاژ شبکه ۱۱۸باسه بر حسب مقدار ۸۴
چکیده:
در شبکه ­های الکتریکی، هزینه­ های ناشی از تلفات سیستم و عیوب ناشی از انحراف ولتاژ از حدود مجاز از بزرگترین معضلاتی هستند که گریبان­گیر تولید، انتقال و توزیع نیرو می­باشد. از این رو کاهش هزینه­ های برنامه ­ریزی و بهره ­برداری سیستم­های قدرت، و در عین حال، رعایت حدود و قیود آن از اهداف اصلی طراحان سیستم­های قدرت بوده است. استفاده از خازن های موازی و تغییر نسبت Tap Changerها از اقتصادی ترین روش­ها جهت تامین بار راکتیو و تنظیم حدود ولتاژ محسوب می شوند. خازن ها با کاستن تقاضای بار راکتیو ژنراتورها می­توانند سایز و اندازه آنها را کوچک کنند. همچنین خازن ها می توانند جریان خطوط از محل خازن تا نیروگاه را کمتر کرده و در نتیجه تلفات و بارگذاری روی خطوط، ترانسفورماتورها و خطوط انتقال را کاهش دهند. بکارگیری خازن به صورت همزمان با تغییر نسبت Tap Changer علا
وه بر موارد مذکور باعث به تاخیر انداختن یا حذف سرمایه جهت توسعه شبکه قدرت می شوند. در این پایان‌نامه به بررسی چگونگی برنامه ­ریزی خازن­گذاری با در نظر گرفتن عدم قطعیت­های تاثیرگذار در سطح شبکه انتقال پرداخته می­شود. در این راستا، مالک شبکه انتقال به عنوان بازیگر مالک­­­-بهره­بردار در نظر گرفته شده است که به دنبال کمینه­سازی هزینه‌های خود می­باشد. در راستای کمینه­سازی هزینه­ها، مالک‌بهره­بردار با دو دسته متغیر تصمیم ­گیری روبروست. دسته اول متغیرهای تصمیم ­گیری مربوط به خازن‌گذاری در سطح شبکه انتقال می­باشد که در ابتدای دوره برنامه ­ریزی اثرگذار می­باشند. دسته دیگر متغیرهای کنترلی در اختیار بهره­بردار شامل تنظیم تپ ترانس، دیسپچ نمودن توان اکتیو و راکتیو ژنراتورها که در طول دوره بهره ­برداری مورد نظر قرار خواهند گرفت. این دو دسته متغیر به عنوان متغیرهای در اختیار مالک-بهره­بردار لحاظ شده‌اند. به عبارت دیگر مالک-بهره­بردار شبکه با تصمیم­سازی در ارتباط با این متغیرها به دنبال کمینه­سازی هزینه­ های سرمایه گذاری و بهره ­برداری خود می­باشد. از سوی دیگر پارامترهایی در شکل‌دهی تعریف مسئله برنامه ­ریزی مالک­-بهره­بردار نقش اساسی ایفا می­ کنند. این پارامترها شامل قیمت، میزان بار مصرفی، قیمت توان اکتیو و راکتیو و هزینه خازن­گذاری می­باشد که با عدم قطعیت همراه بوده و تاثیر آن­ها به کمک مدلسازی ریسک در برنامه ­ریزی تصادفی و درخت سناریو بر روی تصمیمات مالک‌بهره‌بردار قابل ارزیابی خواهند بود. در این پایان ­نامه با شبیه­سازی برنامه ­ریزی تصادفی طراحی شده بر روی شبکه ­های ۳۰، ۵۷ و ۱۱۸ باسه IEEE به ارزیابی صحت مدل برنامه­ریز شده پرداخته شده است.
Abstract:
The costs of loss and the lack of adeuqtae voltage are the most shortcomings of the generation, transmission and distribution system. Thus, reducing the cost of planning and operation of power systems in accordance with technical constraints of the system is the most fundamental goal of designers. Using capacitors and tap-changers are among the most economic tools to reach these goals. Capacitors redude the rective demand from generators and thus reduce the loss of the system. Using capacitors and tap-changers could deter the investment requirement of the system.
The purpose pf this thesis is to evaluate the capacitor placement in transmission system considering uncertainty of the parameters. The owner of the transmission system is considered as an owner-operator of the system who is pursuing the minimum cost. The owner-operator faces two groups of variables: firstly, capacitor placements decision at the beginning of the planning period, and secondly, control variables including taps, active and reactive power dispatch during the operation of the system. These two groups of variables are tools to be handled by the owner-operator to minimize the cost. On the other hand there are parameters such as demand, the cost of active and reactive power and the cost of capacitors bearing specific uncertainties. Thus, in this thesis, stochastic programming, risk analysis and scenario generations are proposed to examine the effect of these parameters on capacitor placement decision making. Simulations are carried out on standard 30, 57 and 118 buses systems to verify the proposed model.
۱ مقدمه
اهمیت انرژی الکتریکی امروزه بر کسی پوشیده نیست. به دلیل سادگی تبدیل به سایر انواع انرژی، سهولت انتقال، کنترل آسان و ملاحظات زیست محیطی انرژی الکتریکی بیش از سایر انواع انرژی کاربرد پیدا کرده است. تامین انرژی الکتریکی مورد نیاز مشتریان با کمترین قیمت و بهترین کیفیت ممکن هدف اصلی یک سیستم قدرت می باشد. در شبکه ­های الکتریکی، تلفات یکی از بزرگترین معضلات است که گریبان­گیر تولید،انتقال و توزیع نیرو می­باشد. از این رو کاهش تلفات و بهبود پروفیل ولتاژ از اهداف اصلی طراحان سیستم­های قدرت بوده است و یکی از راهکارهای پیشنهادی جهت نیل به این اهداف،استفاده از خازنهای موازی و تغییر نسبت Tap Changerها در شبکه  است ]۱[.
توان حقیقی در نیروگاه­ها تولید می­شود در حالی که توان راکتیو در نیروگاه (کندانسورهای سنکرون) و یا توسط نصب خازن ها و  تغییر نسبت Tap Changerها تامین می شود. استفاده از خازن های موازی و تغییر نسبت Tap Changerها از اقتصادی ترین روش­ها جهت تامین بار راکتیو محسوب می شوند. خازن ها با کاستن تقاضای بار راکتیو ژنراتورها می توانند سایز و اندازه آنها را کوچک کنند. همچنین خازن ها می توانند جریان خطوط از محل خازن تا نیروگاه را کمتر کرده و در نتیجه تلفات و بارگذاری روی خطوط، ترانسفورماتورها و خطوط انتقال را کاهش دهند. بکارگیری خازن به صورت همزمان با تغییر نسبت Tap Changer علاوه بر موارد مذکور باعث به تاخیر انداختن یا حذف سرمایه جهت توسعه شبکه قدرت می شوند. در این پایان نامه با بهره گرفتن از خازن­گذاری در نقش ادمیتانس های موازی و تغییر نسبت TapChanger اهداف فوق میسر می گردد]۲-۴[ .