مقاله در مورد کنترل بهینه غیر‌متمرکز منابع تولید پراکنده در شبکه‌های برق

اختصاصی از اینو دیدی مقاله در مورد کنترل بهینه غیر‌متمرکز منابع تولید پراکنده در شبکه‌های برق دانلود با لینک مستقیم و پر سرعت .

لینک پرداخت و دانلود *پایین مطلب*

فرمت فایل:Word (قابل ویرایش و آماده پرینت)

 تعداد صفحه113

بخشی از فهرست مطالب

1-   مقدمه.. 3

1-1 مفاهیم اساسی تولیدات پراکنده 4

1-2 نفوذ واحدهای تولید پراکنده و انواع آن 8

1-3 مفهوم شبکه هوشمند 10

1-3-1 تعریف 10

1-3-2 انتظارات از شبکه هوشمند 12

1-4 شبکه هوشمند و سیستم‌های چند عاملی.. 12

1-5 سیستم‌های چند عاملی.. 15

1-5-1عامل (Agent).. 15

1-5-2 خودگردان بودن عامل.. 16

1-5-3 سیستم‌های چند عامل هوشمند.. 17

1-6 شرح مساله 18

2- سیستم‌های توزیع و پخش بار.. 21

2-1 مقدمه.. 21

2-2 آشنایی با سیستم های توزیع.. 21

2-3 انواع شبکه‌های توزیع.. 22

2-3-1 شبکه شعاعی ساده.. 22

2-3-2 شبکه شعاعی مرکب.. 23

2-3-3 شبکه حلقوی باتغذیه ازیکسو.. 23

2-3-4 شبکه حلقوی باتغذیه ازدوسو (رینگ).. 24

2-3-5 شبکه غربالی.. 25

2-4 تعریف بار   26

2-5 پخش بار.. 26

2-5-1 تاریخچه.. 27

2-6 آنالیز پخش بار.. 27

2-7 پخش‌بار بهینه.. 30

2-8 تاریخچه پخش بار بهینه.. 31

2-8-1روش برنامه‌ریزی خطی.. 31

2-8-2 روش نیوتن رافسون.. 32

2-8-3 روش برنامه ریزی مربعی.. 32

2-8-4 برنامه ریزی غیر خطی.. 33

2-8-5 روش نقطه درونی.. 33

2-9 تلفات درشبکه های توزیع.. 34

2-10 مساله بهینه سازی.. 35

3- روش کنترل غیر‌متمرکز مبتنی بر MAS. 38

3-1 بهینه سازی غیر متمرکز شبکه برق.. 39

3-2 روش تجزیه تخفیف یافته لاگرانژی (LR). 41

3-2-1 پیاده‌سازی روش تخفیف یافته لاگرانژ در شبکه توزیع برق    43

3-3 مقایسه روش‌های مختلف بهینه سازی غیر متمرکز.. 46

3-3-1 شبکه 34 شین.. 46

3-4 مقایسه روش‌های مختلف درکاهش تلفات.. 49

3-4-1 بهینه سازی غیر متمرکز بر روی شبکه 34 باس.. 52

4- مدل‌سازی و شبیه سازی بر مبنای MAS. 56

4-1 مقدمه.. 56

4-2 انتخاب شبکه 34 باس.. 56

4-3 استفاده از Matpower 60

4-3-1شبیه سازی شبکه در Matpower 61

4-4 پخش بار بهینه متمرکز.. 65

4-5 پخش بار بهینه به روش غیر متمرکز.. 68

4-5-1 Stateflow چیست؟   ..............................................................................                                                          69

4-6 شبیه سازی در   Simulink/stateflow.. 69

4-7 مقایسه روش متمرکز و غیر متمرکز.. 77

5- نتیجه‌گیری و پیشنهادها برای ادامه پژوهش.. 79

5-1 پیشنهادها جهت ادامه پژوهش.. 81

6- فهرست مراجع.. 83

فهرست جداول

جدول ‏1‑1: مقادیر مختلف تولیدات پراکنده در تعریف‌های گوناگون.. 5

جدول ‏1‑2: تعریف‌های مختلف تولیدات پراکنده.. 6

جدول ‏1‑3: انواع منابع تولید پراکنده  7

جدول ‏3‑1: بار راکتیو (KVar) برای سیستم 34 باس.. 47

جدول ‏3‑2:  ولتاژ باس‌ها برای سیستم 34 باس.. 48

جدول ‏3‑3: مقایسه تعداد درون‌یابی و زمان در روش‌های مختلف.. 49

جدول ‏3‑4 : مقایسه میزان تولید خازن‌ها در شبکه 34 شین بین روش‌های متمرکز و غیر متمرکز   53

جدول ‏3‑5 : مقایسه میزان تلفات در شبکه 34 شین بین روش‌های غیر متمرکز و متمرکز   53

جدول ‏3‑6 : مقایسه تعداد درون یابی و زمان انجام آن در روش‌های مختلف   54

جدول ‏4‑1:ادمیتانس و امپدانس شبکه 34 شین IEEE. 57

جدول ‏4‑2:مقادیر توان اکتیو و راکتیو شبکه 34 شین IEEE. 58

جدول ‏4‑3:اطلاعات شین‌های شبکه نمونه.. 62

جدول ‏4‑4:اطلاعات شین‌های شبکه پس از پخش بار در Matpower 63

جدول ‏4‑5:اطلاعات شاخه‌های شبکه نمونه پس از پخش بار.. 64

جدول ‏4‑6:اطلاعات شین‌ها پس از پخش بار بهینه.. 66

جدول ‏4‑7:اطلاعات شاخه‌ها پس از پخش بار بهینه.. 67

جدول ‏4‑8:اطلاعات زیر سیستم اول شبکه 34 شین.. 70

جدول ‏4‑9:اطلاعات زیر سیستم دوم شبکه 34 شین.. 71

جدول ‏4‑10: میزان تولید انرژی در زیر سیستم اول.. 73

جدول ‏4‑11: میزان تولید انرژی در زیر سیستم اول.. 75

جدول ‏4‑12: مقایسه میزان تولید و تلفات در روش‌های مختلف پخش بار.. 77

جدول ‏4‑13: مقایسه زمان و تعداد تکرار دو روش پخش‌بار.. 77

شکل ‏1‑1:موضوعات پیش روی شبکه هوشمند.. 10

شکل ‏1‑2:ساختار شبکه اتوماسیون پراکنده.. 14

شکل ‏2‑1:شماتیک یک شبکه شعاعی ساده.. 22

شکل ‏2‑2: شماتیک یک شبکه شعاعی مرکب.. 23

شکل ‏2‑3: شماتیک یک شبکه حلقوی باتغذیه ازدوسو (رینگ).. 24

شکل ‏2‑4: شماتیک یک شبکه غربالی .. 25

شکل ‏2‑5: نمونه یک شبکه برق         .. 28

شکل ‏3‑1: تقسیم نمونه‌ای شبکه برق  .. 39

شکل ‏3‑2: نمایشی از شبکه برق با 3 شین.. 44

شکل ‏3‑3: ساختار شبکه 34 شین IEEE. 46

شکل ‏3‑4: نمای خط انتقال در شبکه توزیع.. 50

شکل ‏3‑5 : شبکه 34 شین با وجود خازن.. 52

شکل ‏4‑1: شبکه 34 شین IEEE       .. 56

شکل ‏4‑2: شبکه 34 شین IEEE به همراه منابع تولید پراکنده.. 59

شکل ‏4‑3: تقسیم بندی شبکه 34 شین به همراه منابع تولید پراکنده.. 60

شکل ‏4‑4: تقسیم بندی شبکه 34 شین به عامل‌های مجزا.. 68

شکل ‏4‑5: نمایش دو زیر سیستم در Stateflow.. 71

شکل ‏4‑6: اندازه ولتاژ در شین 24 پس از پخش بار بهینه در زیر سیستم اول   72

شکل ‏4‑7: زاویه ولتاژ در شین 24 پس از پخش بار بهینه در زیر سیستم اول   72

شکل ‏4‑8: اندازه ولتاژ شین 25 بدست آمده از روی زیر سیستم اول.. 73

شکل ‏4‑9: زاویه ولتاژ شین 25 بدست آمده از روی زیر سیستم اول.. 73

شکل ‏4‑10: اندازه ولتاژ در شین 25 پس از پخش بار بهینه در زیر سیستم دوم   74

شکل ‏4‑11: زاویه ولتاژ در شین 25 پس از پخش بار بهینه در زیر سیستم دوم   74

شکل ‏4‑12: اندازه ولتاژ شین 24 بدست آمده از روی زیر سیستم دوم.. 75

شکل ‏4‑13: زاویه ولتاژ شین 24 بدست آمده از روی زیر سیستم دوم.. 75

شکل ‏4‑14: نمای کلی شبیه سازی در Simulink/Matlab. 76

چکیده:

هدف اصلی در این پروژه پیاده سازی کنترل غیر متمرکز در شبکه‌های توزیع می‌باشد. در حال حاضر روش‌های اتوماسیون عموما مبتنی بر روش‌های متمرکز و بر اساس ساختار SCADA می‌باشند. به این صورت که یک مرکز اصلی، اطلاعات را از تعداد زیادی واحدها که در پست‌ها واقع هستند جمع آوری کرده و پس از پردازش و تصمیم‌گیری در نهایت فرامین را به سیستم اعمال می‌کند. بدلیل مشکلات زیادی که در ادامه بیان شده است، دراین پایان نامه اتوماسیون و کنترل غیر متمرکز شبکه‌های برق مورد بررسی قرار گرفته است.

در این تحقیق توسط فن‌آوری سیستم‌های چند عامله (MAS Technology) که یکی از جدیدترین فن‌آوری‌های حال حاضر دنیا می‌باشد به اتوماسیون غیر متمرکز یک شبکه نمونه با حضور منابع تولید پراکنده (DG) پرداخته شده است. کنترل چند عامله به عنوان یک روش قابل توسعه، قابل انعطاف و تطبیق پذیر محسوب می‌شود که در اینجا بحث کاهش تلفات در شبکه توزیع با استفاده از منابع تولید پراکنده مورد توجه قرار گرفته است. برای این منظور پس از مقایسه نتایج روش‌های مختلف پخش بار بهینه غیر متمرکز و انتخاب روش LR به عنوان روش مناسب، از این روش برای کاهش تلفات در یک شبکه 34 شین IEEE استفاده شده است. مقایسه نتایج روش پیشنهادی با نتایج حاصله از روش متمرکز حاکی از توانایی روش ارائه شده در یافتن پاسخ بهینه می‌باشد. لذا این روش می‌تواند در بسیاری از کاربردها نظیر شبکه‌های هوشمند که در آن توابع هدف متنوعی وجود دارد مورد استفاده قرار گیرد.

در این پایان نامه سعی شده است که انجام پیاده ‌سازی با استفاده از نرم افزارهای آموزشی و قابل دسترس صورت گیرد. از اینرو پیاده سازی کنترل چند عامله بر روی شبکه نمونه در محیط نرم افزار Matlab و با استفاده از جعبه ابزار Stateflow صورت گرفته است. تهیه و اجرای برنامه به گونه‌ای انجام شده که قابلیت‌های سیستم‌های چند عاملی نظیر انعطاف پذیری و گسترش پذیری به سادگی قابل پیاده سازی باشد.

کلید واژه‌ها: شبکه هوشمند، منابع تولید پراکنده، کنترل غیر متمرکز، سیستم‌های چند عامله، کاهش تلفات شبکه‌های توزیع انرژی الکتریکی

فصل اول:مقدمه

1-  مقدمه

با افزایش نگرانی‌های زیست محیطی و تشدید پدیده گرمایش جهانی[1]، روند استفاده از انرژی‌های تجدیدپذیر[2] به عنوان منابعی پاک جهت تولید توان الکتریکی و پاسخگویی به افزایش روزافزون تقاضای انرژی رو به گسترش است. در عین حال، با بهره گیری از فناوری‌های روز و راهکارهای نوین، شبکه‌های قدرت کنونی سیر تکامل خود را از سنتی به ساختاری پیشرفته‌تر تحت عنوان شبکه‌های هوشمند طی می‌کنند.

طی چند دهه اخیر شبکه‌های قدرت نوآوری‌های فنی متنوعی را به خود دیده‌اند، اما شبکه هوشمند به عنوان دور نمای ایده آل شبکه قدرت کنونی، تا حدود زیادی چکیده‌ای از همه این نوآوری‌ها است.

هوشمند سازی بر پایه یک بستر مخابراتی مناسب، از دیدگاه فنی شبکه قدرت را به سیستمی با قابلیت پایش[3] و کنترل پذیری بیشتر و عملکرد سریع‌تر تبدیل خواهد کرد. این تغییر بنیادین در شبکه قدرت سبب ایجاد موقعیت‌هایی برای ایده پردازی و ابداع شیوه‌های نوین جهت بهره برداری از آن شده است.

یکی از مهم‌ترین مسائلی که از ابتدای شکل گیری شبکه قدرت همواره مورد توجه بوده است، مبحث کاهش تلفات در شبکه برق می‌باشد. این موضوع تاکنون در محافل علمی بسیاری مورد بررسی قرار گرفته و پروژه‌های تحقیقاتی زیادی درباره آن تعریف و اجرا شده است. اما هم‌زمان با هوشمند سازی شبکه و نیز افزایش حضور انرژی‌های تجدیدپذیر به شکل منابع تولید پراکنده در آن، نیاز به ارائه روش‌های جدید برای کاهش تلفات در سطوح مختلف شبکه برق بیش از پیش احساس می‌شود.

نظر به ارتباط تنگاتنگ میزان تولید انرژی و تلفات در شبکه، در این پایان نامه با در نظر گرفتن مولدهای تولید پراکنده، به ارائه روشی جهت کنترل منابع تولید پراکنده به منظور کاهش تلفات خواهیم پرداخت.

1-1     مفاهیم اساسی تولیدات پراکنده

ساختار سنتی سیستم‌های قدرت به سه بخش تولید، انتقال و توزیع تقسیم می‌شود. تولید انرژی الکتریکی در بخش تولید انجام می‌گیرد که شامل نیروگاه‌هایی با توان تولیدی تا چند صد مگاوات و بالاتر هستند. این نیروگاه‌ها ممکن است نزدیک به نقاط مصرف قرار داشته یا فاصله بسیار زیادی از آن داشته باشند[1].

سیستم انتقال با به‌کارگیری سطوح ولتاژ بالا، وظیفه رساندن توان تولیدی به مراکز مصرف را برعهده دارد. در بخش توزیع، توان ورودی به نحوی توزیع می‌گردد که تلفات سیستم حداقل بوده و کیفیت توان تحویلی به مشتری قابل قبول باشد. بنابراین ساختار سنتی دارای سه ویژگی عمده است:

• وجود مراکز عمده تولیدی
• انتقال توان به مراکز مصرف به وسیله سطوح ولتاژ فشار قوی و شبکه انتقال
• توزیع توان انتقالی در مراکز مصرف

امروزه اما، مراکز تولیدی کوچکی در نزدیکی مراکز مصرف ایجاد شده‌اند که توان تولیدی خود را به وسیله سیستم توزیع به مصرف کنندگان منتقل می‌کنند. بنابراین، ساختار فوق از هر سه جنبه فوق دچار دگرگونی قابل ملاحظه‌ای شده است:

• ایجاد مراکز تولید انرژی کوچک در حد چند مگاوات و حتی کمتر
• قرار گرفتن این مراکز در سطوح ولتاژ توزیع و یا حتی مراکز مصرف
• وجود هم زمان تولید و مصرف در مراکز مصرف

باید توجه داشت که علیرغم مشترک بودن مفاهیم بنیادی فوق در این گونه تولیدات، از لحاظ حقوقی، تعریف یکسانی برای آن‌ها وجود ندارد. تفاوت‌ها در هر سه بعد: اندازه، چگونگی اتصال به سیستم قدرت و نوع رابطه آن با مرکز کنترل سیستم قدرت دیده می‌شود. بررسی انجام گرفته در] 1 [نیز موید این امر است و نشان می‌دهد تعریف تولید پراکنده در برخی موارد بر اساس اندازه واحد تولیدی صورت گرفته و در برخی دیگر بر حسب سطح ولتاژی که واحد به آن متصل شده است.

 جدول 1-1 مقادیر در نظر گرفته شده برای اندازه تولیدات پراکنده را نشان می‌دهد.

(MW)اندازه

مرکز

50

EPRI

25

Gas Research Institiute(GRI)

100

Preston & Rostler

100

CIGRE

تعاریف به کار گرفته شده برای تولیدات پراکنده در برخی کشورها نیز در جدول (1-2) آمده است. همان‌طور که در جدول دیده می‌شود تولید پراکنده در برخی کشورها منحصراً بر اساس سطح ولتاژ اتصال تعریف شده است[2].

تعریف تولید پراکنده

نام کشور

تولیداتی که به شبکه توزیع تا سطح ولتاژ حداکثر ۱۳۲ کیلوولت متصل می‌شوند.

انگلستان

تعریف مشخصی ارایه نشده، اما به طور عمده تولیداتی که به خطوط ۲۰ کیلوولت متصل می‌شوند.

آلمان

به تولیداتی که به شبکه توزیع یا بار متصل می‌شوند و معمولاً تا سطح ولتاژ ۲۰ کیلوولت بکارگرفته می‌شوند.

فرانسه

تولیداتی که تابع کنترل منطقه‌ای نمی‌باشند.

دانمارک

در این میان، تعریفی تقریباً همه جانبه توسط CIGRE ارایه شده که تولید پراکنده را واحدی تولیدی با مشخصات زیر می‌داند[1].

• کمتر از ۵۰ تا ۱۰۰ مگاوات
• معمولاً متصل به سیستم توزیع
• خارج از برنامه ریزی متمرکز
• خارج از کنترل بهره برداری متمرکز

بنابراین تعریف، تولید پراکنده خا

[1] Global warming

[2] Renewable energies

[3] Monitoring