واحد اهر
پایان نامه کارشناسی ارشد رشته برق (M.Sc.)
گرایش الکترونیک قدرت
عنوان:
جایابی بهینه خازن با هدف بهبود پروفیل ولتاژ و کمینه سازی تلفات توان شبکه توزیع واقعی با مدلسازی بارهای مختلف
استاد راهنما:
دکتر آیدین سخاوتی
برای رعایت حریم خصوصی نام نگارنده پایان نامه درج نمی شود
تکه هایی از متن پایان نامه به عنوان نمونه :
(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:
-۱ دیباچه…………………………………………………………………………………………………………………………………….. .۲
۱-۲ مطالعهی تاثیرگذاری خازن روی شبکه……………………………………………………………………………………. .۴
۱-۲-۱ کاربرد بانک خازنی…………………………………………………………………………………………………. ..۹
۱-۲-۲ مکان بانک خازنی بهینه……………………………………………………………………………………………. ۱۰
۱-۲-۳ مزایای خازن شنت…………………………………………………………………………………………………… ۱۲
۱-۲-۴ گزینههای عملی برای کاهش تلفات…………………………………………………………………………… ۱۳
۱-۳ معیار طراحی………………………………………………………………………………………………………………………….. ۱۴
۱-۴ جبرانسازی توان راکتیو…………………………………………………………………………………………………………. ۱۵
۱-۵ اصلاح ضریب قدرت…………………………………………………………………………………………………………….. ۱۷
۱-۶ محدوده و هدف پایاننامه……………………………………………………………………………………………………….. ۱۹
۱-۷ بیان مسأله اساسی تحقیق…………………………………………………………………………………………………………. ۲۰
۱-۸ طرح کلی پایاننامه…………………………………………………………………………………………………………………. ۲۲
فصل دوم: مبانی نظری و پیشینه تحقیق
۲-۱ دیباچه…………………………………………………………………………………………………………………………………… ۲۴
۲-۲ روشهای تحلیلی…………………………………………………………………………………………………………………… ۲۴
۲-۳ روشهای برنامهریزی ریاضی………………………………………………………………………………………………….. ۲۵
۲-۴ روشهای ابتکاری………………………………………………………………………………………………………………….. ۲۷
۲-۵ روشهای مبتنی بر هوش مصنوعی…………………………………………………………………………………………… ۲۹
۲-۵-۱ الگوریتم ژنتیک……………………………………………………………………………………………………… ۲۹
۲-۵-۲ سیستمهای خبره………………………………………………………………………………………………………. ۳۱
۲-۵-۳ آبکاری شبیهسازی شده………………………………………………………………………………………….. ۳۲
۲-۵-۴ شبکههای عصبی مصنوعی………………………………………………………………………………………… ۳۴
۲-۵-۵ تئوری مجموعه فازی……………………………………………………………………………………………….. ۳۵
فصل سوم: بهینهسازی اجتماع ذرات
۳-۱ دیباچه…………………………………………………………………………………………………………………………………… ۳۹
۳-۲ کاربرد بهینهسازی اجتماع ذرات در سیستمهای قدرت………………………………………………………………. ۴۰
۳-۲-۱ جایابی و تعیین ظرفیت بهینهی خازن……………………………………………………………………………. ۴۱
۳-۲-۲ پخش بار اقتصادی…………………………………………………………………………………………………… ۴۲
۳-۲-۳ پخش بار بهینه…………………………………………………………………………………………………………. ۴۲
۳-۲-۴ کنترل ولتاژ و توان راکتیو بهینه…………………………………………………………………………………… ۴۳
۳-۲-۵ طراحی پایدارسازی سیستم قدرت………………………………………………………………………………. ۴۴
۳-۳ مفهوم PSO………………………………………………………………………………………………………………………….. 44
۳-۴ عناصر اصلی الگوریتم PSO………………………………………………………………………………………………….. 45
۳-۵ اجرای الگوریتم PSO…………………………………………………………………………………………………………… 44
۳-۶ مزایای الگوریتم PSO به سایر الگوریتمهای تکاملی……………………………………………………………….. ۵۲
فصل چهارم: بهینهسازی تابع هدف
۴-۱ دیباچه…………………………………………………………………………………………………………………………………… ۵۵
۴-۲ بیان مساله………………………………………………………………………………………………………………………………. ۵۷
۴-۳ قیود……………………………………………………………………………………………………………………………………… ۵۹
۴-۴ مدل بار پیشنهادی…………………………………………………………………………………………………………………… ۶۱
۴-۴-۱ مدلسازی بار از لحاظ نوع مصرف…………………………………………………………………………….. ۶۱
۴-۴-۲ مدلسازی بار از لحاظ توان، امپدانس و جریان ثابت……………………………………………………… ۶۳
۴-۵ حل مساله جایابی خازن با استفاده از الگوریتم PSO…………………………………………………………………. 64
فصل پنجم: نتایج شبیهسازی
۵-۱ دیباچه…………………………………………………………………………………………………………………………………… ۶۷
۵-۲ جایابی دو خازن…………………………………………………………………………………………………………………….. ۶۸
۵-۳ جایابی چهار خازن…………………………………………………………………………………………………………………. ۷۱
۵-۴ جایابی شش خازن………………………………………………………………………………………………………………….. ۷۴
۵-۵ جایابی هشت خازن………………………………………………………………………………………………………………… ۷۷
۵-۶ جمع بندی………………………………………………………………………………………………………………..۸۰
فصل ششم: بحث و نتیجهگیری
۶-۱ دیباچه…………………………………………………………………………………………………………………………………… ۸۲
۶-۲ نتیجهگیری……………………………………………………………………………………………………………………………. ۸۲
۶-۳ پیشنهادها……………………………………………………………………………………………………………………………….. ۸۴
پیوستها
الف: اطلاعات شبکهی نمونه………………………………………………………………………………………………………….. ۸۶
مراجع………………………………………………………………………………………………………………………………………….. ۸
فهرست جدولها
جدول (۱-۱): مقایسهی نرخهای سود به هزینهی روشهای کاهش تلفات…………………………………….۱۴
جدول (۴-۱): ضریب تغییر بار………………………………………………………………………………………………………. ۶۲
جدول(۵-۱): مقادیر پارامترهای جایابی خازن در حضور دو بانک خازنی………………………………………….. ۶۹
جدول(۵-۲): مکان و ظرفیت بهینهی نصب شده دو بانک خازنی……………………………………………………… ۶۹
جدول(۵-۳): مقادیر پارامترهای جایابی خازن در حضور چهار بانک خازنی………………………………………. ۷۲
جدول(۵-۴): مکان و ظرفیت بهینهی نصب شده چهار بانک خازنی………………………………………………….. ۷۲
جدول(۵-۵): مقادیر پارامترهای جایابی خازن در حضور شش بانک خازنی……………………………………….. ۷۵
جدول(۵-۶): مکان و ظرفیت بهینهی نصب شده شش بانک خازنی………………………………………………….. ۷۵
جدول(۵-۷): مقادیر پارامترهای جایابی خازن در حضور هشت بانک خازنی……………………………………… ۷۸
جدول(۵-۸): مکان و ظرفیت بهینهی نصب شده هشت بانک خازنی…………………………………………………. ۷۸
جدول(الف-۱): اطلاعات مربوط به خطوط و توانهای مصرفی شبکهی نمونه…………………………………… ۸
فهرست شکلها
شکل (۱-۱): دیاگرام فازوری ولتاژ با ضریب قدرت پسفاز……………………………………………………………… ۶
شکل (۱-۲): دیاگرام فازوری ولتاژ با ضریب قدرت پیشفاز……………………………………………………………. ۶
شکل (۱-۳): دیاگرام فازروی یک مدار با ضریب قدرت پسفاز………………………………………………………. ۸
شکل (۱-۴): نمایش مدل بار معادل فیدر شعاعی……………………………………………………………………………… ۱۷
شکل (۱-۵): بهترین مکان بانک خازنی برای اصلاح ضریب قدرت…………………………………………………. ۱۸
شکل(۱-۶): مثلث توان…………………………………………………………………………………………………………………. ۱۹
شکل(۲-۱): ساختار شبکهی عصبی………………………………………………………………………………………………… ۳۴
شکل(۳-۱): مفهوم پایهی الگوریتم PSO……………………………………………………………………………………….. 45
شکل(۳-۲): شبهکد گام ۱ الگوریتم PSO……………………………………………………………………………………… 47
شکل(۳-۳): شبهکد گام ۲ الگوریتم PSO……………………………………………………………………………………… 48
شکل(۳-۴): شبهکد گام ۳ الگوریتم PSO……………………………………………………………………………………… 48
شکل(۳-۵): شبهکد گام ۴ الگوریتم PSO……………………………………………………………………………………… 49
شکل(۳-۶): جمعیت بعد از چند تکرار در یک فضای دو بعدی……………………………………………………….. ۵۰
شکل(۳-۷): شبه کد الگوریتم PSO……………………………………………………………………………………………… 51
شکل(۳-۸): فلوچارت حل نحوهی بهینهسازی الگوریتم PSO………………………………………………………… 53
شکل(۴-۱): حل مسالهی جایابی بهینهی خازن با استفاده از الگوریتم PSO………………………………………. 65
شکل(۵-۱): شبکهی ۳۳ شینهی نمونه……………………………………………………………………………………………… ۶۷
شکل(۵-۲): نمایش نموداری پروفیل ولتاژ و توانهای شبکه در حضور دو بانک خازنی…………………….. ۷۱
شکل(۵-۳): نمایش نموداری پروفیل ولتاژ و توانهای شبکه در حضور چهار بانک خازنی…………………. ۷۴
شکل(۵-۴): نمایش نموداری پروفیل ولتاژ و توانهای شبکه در حضور شش بانک خازنی………………….. ۷۷
شکل(۵-۵): نمایش نموداری پروفیل ولتاژ و توانهای شبکه در حضور هشت بانک خازنی………………… ۸۰
شکل(الف-۱): شبکهی ۳۳ شینهی نمونه…………………………………………………………………………………………. ۸
چکیده:
شبکههای توزیع دارای بارهای متنوعیاند که این بارها مقادیر متفاوتی از توان راکتیو را مصرف میکنند. با در نظر گرفتن تاثیر نوع بار روی محل و اندازهی بانکهای خازنی در سیستمهای توزیع، در این پایاننامه، یک روش بدیع جهت مدلسازی بارهای مختلف شبکه به منظور بهبود پروفیل ولتاژ و کاهش تلفات توان در حضور خازن شنت انجام میگیرد. برای این منظور، دو مدل ارائه میشود: الف) تجاری- خانگی- کشاورزی-عمومی- صنعتی و ب) امپدانس ثابت – جریان ثابت – توان ثابت. در واقع برتری اصلی این پایاننامه نزدیک کردن مطالعه به دنیای واقعیست، چرا که تقریبا تمامی مطالعات انجام شده در زمینه جایابی بهینهی خازن اساسا از تاثیر نوع بار بر محل و ظرفیت بهینه خازن نصب شده اغماض کردهاند، حال آنکه این پایاننامه اثبات خواهد کرد که در نظرگیری مدل بار متفاوت روی محل/ ظرفیت خازن تاثیرگذار خواهد بود. قابلیت دیگر این پایاننامه، فرمولبندی تابع هدف به صورت یک مسالهی چند هدفه است. برای این منظور، انحراف ولتاژ به تابع تکهدفه افزوده شده است. مساله فوق با استفاده از الگوریتم بهینهسازی اجتماع ذرات[۱] (PSO) حل خواهد شد. جهت اثبات تاثیر مدلسازی پیشنهادی بار روی پاسخهای مساله جایابی بهینهی خازن، سناریوهای زیر بکار میرود: مدلسازی بار و بدون آن با حضور خازن و بدون حضور آن.
دیباچه
تحلیل شبکههای توزیع یکی از دغدغههای اصلی بهرهبرداران شبکه است. یک مهندس سیستم بایستی اطلاعاتی دربارهی تعداد، اندازه، محل و نوع المانهای شبکه، به منظور تحلیل شبکهی توزیع، بداند. از آنجائیکه اکثریت سیستمهای توزیع عملا شعاعیاند، جهت مدلسازی و تحلیل شبکه بایستی به چالشهای مختلفی غلبه کرد، که عبارتند از [۱]:
- سیستم
شبکهی توزیعی دارای تنوع وسیعی از اجزاست که دارای پیچیدگی و ابعاد بزرگیاند. به عنوان مثال، اغلب بارهای متصل شده، تنها از یکی از سه فاز تغذیه میکنند.
- توزیع بار
توزیع بار در فیدرها و شاخهها نوعا یکسان نبوده و از این رو سیستم توزیع نامتعادل است. سیستمهای نامتعادل، نامناسباند.
- داده
کل سیستم توزیع با حداقل نظارت و کنترل عمل میکند. بنابراین، دادههای واقعی موجود سیستم
برای مدلسازی و تحلیل آنها بسیار محدود است.
طراحان نیازمند اطلاعات دقیق برای مدلسازی و طراحی جایگزین برای سیستمهای پیچیده، به
منظور غلبه بر مشکلات مختلف همراه با طراحی، بهرهبرداری و کنترل سیستمهای توزیع، هستند.
پاسخ برخی از انواع مشکلات مانند انتخاب هادی، تنظیم ولتاژ، جایابی خازن نیازمند مدلها و
تکنیکهای دقیق است.
مطالعات تحلیلی و طراحی برای شرکتها به منظور اطمینان از تامین کیفیت توان انجام شده است.
برخی از دلایل پیچیدگی جنبههای طراحی سیستم توزیع در ادامه ارائه شده است.
- جنبههای تجاری سیستمهای توزیع
بدلیل اتصال داخلی تجهیزات مختلف شبکهی توزیع، یک جزء روی عملکرد فنی و اقتصادی سایر اجزاء در سیستم تاثیر میگذارد، که این موجب میشود ارزیابی راه حل فنی- اقتصادی یک فرآیند پیچیدهای باشد.
- اندازه
تعداد زیادی اجزاء یک سیستم توزیع را تشکیل میدهند. این بدان معناست که شناسائی و تحلیل جایگزینها بسیار مشکل است. ارزیابی تمامی جایگزینهای محتمل بسیار مشکل و گاهی نیز ناممکن است.
در برنامهریزی بلند مدت، پیشبینی ارتقاء در آینده امری ضروری است. هر عدم قطعیتی روی طراحی شبکهی توزیع تاثیر میگذارد. گاهی اوقات، بهترین پیشبینیهای طراحی، بار و اقتصادی، عدم قطعیت در مورد بارگذاری آینده سیستم برای طراحی نامناسب شبکه توزیع را در بر نمیگیرد. بنابراین، طراحی سیستم توزیع به منظور ارضاء تقاضای آینده با اجتناب از عدم قطعیت در پیشبینی بار و سایر موارد شبکههای توزیع ضروریست.
- سایر جنبههای ایمنی
در فرآیند طراحی، طراحان سیستم قدرت بایستی جنبههای دیگر از ایمنی شامل مراجع قانونی، گروههای اجتماعی، مداخله رهبران کسب و کار و سایر خدمات را در محاسبات در نظر بگیرند.
تعداد صفحه : ۱۱۵
قیمت : ۱۴۷۰۰ تومان