کاهش تلفات، از جمله مباحثی است که همواره در سیستم قدرت مورد توجه بوده است و از اهمیت ویژه­ای برخوردار می­باشد. مطالعات نشان می­دهد که حدود ١٣ %از توان تولید شده توسط نیروگاه­های حاضر در بخش تولید سیستم قدرت به صورت تلفات اهمی در شبکه توزیع از دست  می­رود.  تا کنون روشهای متفاوتی برای کاهش تلفات در بخش شبکه توزیع ارائه گردیده است که از آن جمله می­توان به تغییر آرایش شبکه، تغییر سطح مقطع هادیها، مکان­یابی مناسب پستهای توزیع، طراحی بهینه آرایش شبکه توزیع و غیره اشاره نمود.  یکی از متداولترین روشهای کاهش تلفات جبران توان راکتیو می­باشد با وجود بارهای القایی در سیستم قدرت علاوه بر توان اکتیو، توان راکتیو نیز در شبکه جاری است لذا، جریان­های راکتیو درصدی از این تلفات را به خود اختصاص می­دهند. یقینا، برای جبران توان راکتیو بهترین مکان­ها نزدیکترین نقاط به محل مصرف توان راکتیو یعنی بخش توزیع می­باشد زیرا با این کار علاوه بر کاهش تلفات به میزان قابل توجهی به اهداف دیگری همچون کاهش تولید توان راکتیو مورد نیاز در بار پیک، آزادسازی ظرفیت فیدرهای موجود و بهبود پروفیل ولتاژ می­توان دست یافت. یکی از تکنیک­های مرسوم برای رسیدن به اهداف فوق استفاده از خازنهای موازی در شبکه توزیع می­باشد. مسئله اصلی در استفاده از خازن در شبکه توزیع، مکان­یابی و تعیین ظرفیت بانک خازنی است، به نحوی که سود حاصل از جایگذاری خازن بیشینه شود یا به عبارت دیگر تلفات کل شبکه کمینه شود. حل مسئله خازن گذاری در شبکه توزیع به دو شیوه تحلیلی و ابتکاری (الگوریتم­های مصنوعی هوشمند) انجام می­شود، روشهای تحلیلی که از ابتدایی­ترین روشهای حل مورد استفاده در مسئله خازن گذاری بوده­اند، که معمولا این روشها دارای پیچیدگی زیاد می­باشند و در مواردی نیز اطلاعات کافی در مورد اصل مسئله به روشهای عددی وجود ندارد در این حالات برای رسیدن به یک جواب معقول در مورد مکان و مقدار بهینه خازنها در شبکه توزیع، از روشهای ابتکاری استفاده می­شود. این روشها مبتنی بر قواعد شهودی و تجربی هستند و فضای جستجوی بیشتری را نسبت به روشهای بهینه­سازی تحلیلی تحت پوشش قرار می­دهند که شامل الگوریتم هوشمند ژنتیک GA، کولونی مورچگان ACO، اجتماع گروه ذرات PSO، سیستمهای خبره، شبکه­های عصبی مصنوعی، منطق فازی و غیره … می­شود. امروزه منابع تولید پراکنده (Distributed Generation: DG) بدلیل اهمیت بالا در بحث تولید انرژی بطور گسترده در سیستمهای قدرت بکار گرفته می شوند. ژنراتورهای سنکرون یکی از انواع پرکاربرد در تولیدات پراکنده می باشند که در سیستمهای توزیع فشار متوسط نصب می گردند. از آنجا که تولیدات پراکنده نوع ژنراتور سنکرون قابلیت عملکرد در حالتهای مختلف کاری از قبیل کنترل ضریب توان و کنترل ولتاژ و نیز قابلیت نصب در مکانهای مختلف را دارند، می­توانند در عملکرد تجهیزات کنترل ولتاژ و توان راکتیو نظیر خازنهای موازی، بخصوص تپ چنجرهای زیر بار ترانسفورماتورها ULTC نیز تأثیر بگذارند. لذا برای اطمینان از عدم تنظیم ولتاژ مناسب در سیستم، اتصال واحدهای DG باید همراه با هماهنگی دیگر تجهیزات سیستم انجام شود. تاکنون مطالعات متنوعی در زمینه کنترل ولتاژ و توان راکتیو نظیر جایابی بهینه خازن در سیستمهای توزیع بدون در نظر گرفتن اثر واحدهای تولید پراکنده ارائه و مطرح شده است. بنابراین، تمرکز اصلی این پروژه پایان­نامه ارائه الگوریتم ترکیبی کولونی مورچگان ACO و نلدر- مید NM برای حل مسئله جایابی بهینه خازن در شبکه توزیع با حضور تولیدات پراکنده DG به منظور کاهش تلفات است.

1-2- پیشینه مطالعات انجام شده در حوزه مکان­یابی بهینه خازن بمنظور کاهش تلفات در شبکه­های توزیع توسط روشهای هوشمند 

خرید متن کامل این پایان نامه در سایت nefo.ir

مسأله خازن گذاری بهینه عبارت است از یافتن مكان، ظرفیت و كنترل خازن­ها جهت ماكزیمم كردن منافع ناشی از نصب خازن­ها در مقابل هزینه آنها است .این مسأله مدت­ها موضوع تحقیق و پژوهش بوده و روشهای گوناگونی جهت خازنگذاری بهینه پیشنهاد گردیده است كه كاهش تلفات در هر كدام از آنها یكی از اصول اساسی است مسأله خازن گذاری بهینه می تواند از طریق آنالیز عددی، هوش مصنوعی و یا روشهای ابتكاری حل شود. برای نمونه، در یک تحقیق سیستم خبره با استفاده از شبکه عصبی دو مرحله­ای، برای کنترل زمان حقیقی خازن­های پله­ای نصب شده در سیستم توزیع با منحنی بار غیریکنواخت جهت کاهش تلفات استفاده شده است اطلاعات ورودی بطور مستقیم از اندازه­گیری­های آنلاین شامل توان­های اکتیو و راکتیو خطوط، اندازه گیری­های ولتاژ و موقعیت کنونی تپ چنجر و خازن­ها فراهم می شوند. در مرجع دیگری کنترل خازنهای نصب شده روی یک فیدر توزیع در عملکرد روزانه بررسی شده است هدف دستیابی به یک استراتژی بهینه خازن­ها بر پایه پیش بینی ساعتی بار برای روز بعد می­باشد بطوریکه تلفات کل فیدر در طی یک روز حداقل گردد محدودیت­هایی که باید برآورده شوند عبارتند از: حداکثر تعداد عملیات کلیدزنی هر خازن در طول یک روز و محدودیت افت ولتاژ در طول فیدر می باشد. برای رسیدن به این استراتژی بهینه، روشی مبتنی بر برنامه­ریزی دینامیکی پیشنهاد شده است. در مطالعه دیگر برنامه­ریزی دینامیکی فازی برای حل مسأله کنترل ولتاژ و توان راکتیو در یک پست فوق توزیع استفاده شده است. هدف اصلی بهبود پروفیل ولتاژ در باس ثانویه و محدود کردن عبور توان به داخل ترانسفورماتور می باشد. برای رسیدن به این هدف، تپ چنجر بار نصب شده در ترانسفورماتور برای تنظیم ولتاژ ثانویه بکار می­رود و خازن نصب شده در باس ثانویه برای جبران توان راکتیو بار بکار می رود. ابتدا توان اکتیو و راکتیو ترانسفورماتور و ولتاژ اولیه آن برای روز بعد پیش­بینی می­شود. با در دست داشتن این اطلاعات، یک روش برای تخمین سریع موقعیت تپ که مدل بار را در نظر می­گیرد، برای کاهش بار محاسباتی روش پیشنهادی بکار می­رود. محدودیتهای در نظر گرفته شده عبارتند از محدودیت ولتاژ باس، حداکثر تعداد عملیات کلیدزنی خازن و تپ چنجر در یک روز و بدترین ضریب توان قابل تحمل برای ترانسفورماتور است. در تحقیقی دیگر همین مسأله را با در نظر گرفتن تلفات فیدر و محدویت افت ولتاژ فیدر به کمک الگوریتم فازی و برنامه­ریزی دینامیکی حل کرده­اند. تنها خازن های فیدر در کنترل بهینه ولتاژ و توان راکتیو بکار گرفته شده­اند، در حالیکه خازن­های پست و تپ چنجر در نظر گرفته نشده­اند. از روش برنامه­ریزی پویای فازی برای تعیین نقاط بهینه خازن و تپ­چنجر فوق توزیع استفاده شده است و خازنهای فیدر در مسأله گنجانده نشده­اند. در مرجع دیگر جهت کاهش فضای جستجو از روشی مبتنی بر بازه زمانی، برای پیش بینی بار ٢٤ ساعته جهت تعیین موقعیت تپ در هر فاصله زمانی و همچنین الگوریتم ژنتیک برای تعیین جواب بهینه استفاده شده است. در ادامه، انتهای فصل سوم این پایان­نامه سعی شده تا برخی از تحقیقاتی كه تا كنون در راستای جایابی خازن با حضور و عدم حضور تولید پراکنده DGs در شبکه توزیع انجام شده، توضیحات بیشتری داده شود. عناوین خلاصه این تحقیقات و مقالات به شرح زیر می باشد :

• کنترل ولتاژ و توان راکتیو در سیستمهای توزیع با حضور تولیدات پراکنده DG.

• کنترل همزمان توان راکتیو و ولتاژ بااستفاده از شبکه­های عصبی NN.

• بهینه­سازی تلفات شبکه توزیع با استفاده از الگوریتم مصنوعی کولونی زنبور عسل ABC .

• جایابی و مقداردهی بهینه خازن در سیستمهای توزیع توسط روش مبتنی بر الگوریتم جدید کولونی مورچگان ACO .

• بهینه­سازی توان راکتیو با استفاده از الگوریتم هوشمند اجتماع ذرات کوانتمی QPSO.

در مطالعات جایابی خازن در شبکه توزیع با حضور تولیدات پراکنده DGs  كه تا كنون در فضای تجدید ساختار شده سیستم های قدرت امروزی انجام شده، اغلب روش های هوشمند برای حل مسئله بهینه­سازی مذکور به صورت مجزا و یا ترکیبی با هدف کمینه­سازی هزینه­های خازن گذاری، بهبود پروفیل ولتاژ و ویژگی های متفاوت همگرایی (زمان همگرایی و دقت نتایج) به جواب بهینه مسئله بکار گرفته شده اند. اما روش ترکیبی الگوریتم هوشمند کولونی مورچگان و نلدر- مید برای یافتن جواب بهینه مسئله جایابی خازن در شبکه های توزیع در حضور تولیدات پراکنده با هدف کمینه­سازی هزینه­ها تا کنون مورد توجه واقع نشده است، بنابراین ضرورت آشكار ارزیابی این روش حل ترکیبی جدید جهت تلاش برای دستیابی به جواب بهینه مطلق با دقت بالاتر و زمان همگرایی کمتر، انگیزه اصلی انجام این پروژه پایان نامه می باشد.