جایابی منابع تولید پراکنده با رویکرد بهبود پروفیل ولتاژ و کاهش تلفات و تنظیم بهنگام رله ها
توضیحات
جایابی منابع تولید پراکنده با رویکرد بهبود پروفیل ولتاژ و کاهش تلفات و تنظیم بهنگام رله هاچکیده: سیستم توزیع که از بخش های اساسی هر سیستم قدرت محسوب می شود،از اهمیت فوق العاده ای بر خوردار است.پیچیدگی ،پراکندگی و نزدیکی به مصرف کننده بر اهمیت شبکه های توزیع می افزاید.منابع تولید پراکنده در مقایسه با ژنراتورهای بزرگ و نیروگاه ها ،حجم و ظرفیت تولید کمتری داشته و با هزینه ی پایین تری راه اندازی می شوند.اتصال این تولیدات به شبکه های توزیع منافع و سودمندی های زیادی به دنبال دارد.از جمله مواردی که استفاده از واحدهای تولید پراکنده را مورد توجه قرار می دهد،می توان به مسائلی نظیر بهبود پروفیل ولتاژ ،کاهش تلفات وبسیاری از موارد دیگر اشاره نمود.با ورود تولیدات پراکنده به شبکه تغییراتی در هماهنگی حفاظتی رله های اضافه جریان حاصل می شود.یعنی رله های اضافه جریان در شرایط جدید باید دوباره هماهنگ شوند. هدف از این پایان نامه جایابی منابع تولید پراکنده براساس بهبود پروفیل ولتاژ،کاهش تلفات و تنظیم بهنگام رله های اضافه جریان می باشد.روال انجام کار به این صورت است که یک شبکه ی 6 باسه ی توزیع حلقوی را مدنظر قرار می دهیم .سپس با نرم افزار متلب جایابی منابع تولید پراکنده را انجام می دهیم.حال منابع به دست آمده را بر روی این شبکه مکان یابی کرده و دست آخر هماهنگی حفاظتی رله های اضافه جریان را با توجه به دو تابع هدف بیان شده در نرم افزار متلب و دیگسایلنت انجام می دهیم.در انتها نیز با ذکر نتایج ،پیشنهاداتی برای تحقیقات آینده در راستای حفاظت مناسب شبکه های توزیع ارائه می گردد. عنوان فهرست مطالب شماره صفحه فصل اول- مقدمه.. 9 1-1 مقدمه. 9 1-2 سیستم توزیع. 10 3-1 سیستم توزیع شعاعی.. 11 4-1 فیدرهاي فشار متوسط.. 11 1-5 پستهاي توزیع و شبکه فشار ضعیف... 12 1-6 بازیابی بار سیستمهاي توزیع. 13 1-7 جزیره شدن.. 14 8-1 منابع توليد پراكنده 16 9-1 گروه بندي تكنولوژي هاي توليد پراكنده 16 10-1 بررسي انواع تكنولوژی های توليد پراكنده 17 1-10-1 موتورهاي احتراق داخلي.. 17 2-10-1 توربينهاي گازي.. 17 3-10-1 ميكرو توربينها 18 1-3-10-1 توربينهاي گازي سيكل ساده 18 2-3-10-1 توربينها گازي بهبود يافته. 18 3-3-10-1 توربينهاي گازي سيكل تركيبي.. 19 4-10-1 پيلهاي سوختي.. 19 5-10-1 توربينهاي بادي.. 20 6-10-1 سيستمهاي فتوولتاييك (PV) 21 7-10-1 سيستمهاي حرارتي – خورشيدي.. 22 8-10-1 بيوماس... 22 9-10-1 زمين گرمايي.. 22 10-10-1 وسايل ذخيره انرژي.. 23 11-1 حفاظت شبکه. 23 1-11-1 هدف و انگیزه ها 23 2-11-1 بیان اهمیت موضوع. 25 3-11-1 پیشینه ی تحقیق.. 26 4-11-1 اهداف.. 27 5-11-1 ساختار پایان نامه. 27 فصل دوم- تأثير منابع توليد پراكنده بر تلفات الكتريكي و هماهنگی حفاظتی اضافه جریان سیستم های توزیع 28 1-2 مقدمه. 28 2-2 توليد پراكنده 29 3-2 عوامل رشد استفاده از DG... 31 4-2 اثرات DG روي عملكرد سيستم. 32 5-2 تاثير DG و تغيير ساختار صنعت برق در طراحي و توسعه سيستمهاي توزيع. 33 1-5-2 ملاحظات طراحي سيستم در حضور DG... 35 2-5-2 مدل سازي مسئله در حضور DG... 36 6-2 تأثير توليد پراكنده بر تلفات شبكههاي توزيع. 36 7-2 بررسي تلفات فيدرهاي توزيع با توزيع بارهاي مختلف و يافتن مكان مناسب براي DG به روش تحليلي.. 37 8-2 پخش بار در فرآيند مكان يابي DG... 39 9-2 تعيين ظرفيت مولد DG در فيدرهايي با بار يكنواخت... 40 10-2 قانون فيدر در تعيين مكان مولد DG... 40 11-2 الگوريتم ژنتيك... 40 12-2 هماهنگی حفاظتی اضافه جریان سیستم های توزیع. 41 1-12-2 کلیات.. 41 2-12-2 ناحیه بندی حفاظتی.. 43 3-12-2 مفهوم هماهنگی حفاظتی.. 44 4-12-2 حفاظت شبکه قدرت.. 44 5-12-2 اهداف حفاظت شبکه ی قدرت.. 44 6-12-2 الزامات طراحی سیستم حفاظت... 45 7-12-2 حفاظت سیستم های توزیع. 45 13-2 مروری بر ادوات حفاظتی به کار رونده در شبکه های توزیع]28[ 45 1-13-2 رله جریان زیاد. 45 2-13-2 فیوز 46 3-13-2 رله ها 46 1-3-13-2 رله های جریان زیاد. 46 2-3-13-2 مشخصات رله جریان زیاد. 47 14-2 هماهنگی بهینه ی رله های حفاظتی.. 50 1-14-2 اصول بهینه سازی.. 50 2-14-2 تابع هدف.. 51 3-14-2 قیود هماهنگی رله های جریان زیاد جهت دار 51 4-14-2 هماهنگی بهینه. 52 5-14-2 ورودی ها یا پارامترهای هماهنگی.. 53 6-14-2 انتخاب مشخصات رله. 53 فصل سوم- فرمول بندی مسئله جهت جایابی تولیدات پراکنده، بررسی تاثیرات آنها بر هماهنگی حفاظتی و انتخاب یک طرح حفاظتی مناسب برای هماهنگی رله های... 54 1-3 مقدمه. 54 2-3 نوع منبع تولید پراکنده 55 3-3 فرمول بندی مسئله جهت جایابی تولیدات پراکنده 55 4-3 مروري بر الگوريتم ژنتيك... 55 1-4-3 تاريخچه الگوريتم ژنتيک... 56 2-4-3 پيش زمينه بيولوژي.. 56 3-4-3 طرح کلي برنامه نويسي الگوريتم ژنتيک... 57 4-4-3 كدگذاري.. 58 5-4-3 انتخاب.. 59 1-5-4-3 چرخ رولت... 59 2-5-4-3 انتخاب معيار 60 3-5-4-3 انتخاب پايدار 61 6-4-3 ارزيابي فرزندان.. 61 7-4-3 تكثير. 61 1-7-4-3 تكثير با نقطه ي منفرد. 62 2-7-4-3 تكثير با دو نقطه. 62 3-7-4-3 تكثير چند نقطهاي.. 62 5-3 معرفي پخش بار در سيستمهاي توزيع. 62 6-3 روش پخش بار 64 7-3 ارتباط برنامه پخشبار با الگوريتم ژنتيك... 65 3-8 اثرات تولید پراکنده روی هماهنگی حفاظتی.. 66 1-8-3 اهمیت تاثیرات DG بر روی حفاظت شبکه توزیع. 67 2-8-3 تغییر سطح اتصال کوتاه 67 3-8-3 جلوگیری از عملکرد رله جریان زیاد. 68 4-8-3 تریپ دادن اشتباه رله ها 69 5-8-3 جزیره ای شدن ناخواسته. 70 6-8-3 تاثیر حضور DG بر بازبست اتوماتیک... 70 9-3 فلسفه حاکم بر هماهنگی حفاظتی در شبکه های توزیع سنتی.. 71 10-3 هماهنگی رله _رله. 71 1-10-3 تأثیرات تولید پراکنده روی سطح خطا 71 2-10-3 مثالی از تأثیرات تولید پراکنده روی هماهنگی حفاظتی.. 72 11-3 انتخاب طرح هماهنگی حفاظتی مناسب در حضور منابع تولید پراکنده 73 1-11-3 مقدمه. 73 2-11-3 حفاظت سیستم قدرت با DG... 73 1-2-11-3 الزامات هماهنگی.. 73 3-11-3 مهم ترین راهکارهای اعمال شده برای هماهنگی حفاظتی بدون حضور تولیدات پراکنده 74 1-3-11-3 روش توپولوژیکی.. 74 2-3-11-3 حفاظت تطبیقی.. 74 4-11-3 الزامات هماهنگی حفاظتی شبکه قدرت با تولیدات پراکنده]41 [ 75 1-4-11-3 الزامات کلی اتصال DG به شبکه قدرت.. 75 2-4-11-3 اثرات DGبر روی هماهنگی رله- رله]41[ 75 1-2-4-11-3 کلیات.. 75 2-2-4-11-3 راه های مستقیم. 76 5-11-3 مهم ترین راهکار ارائه شده برای هماهنگی حفاظتی شبکه های توزیع در حضور تولیدات پراکنده 76 1-5-11-3 راه کارهای طرح های هماهنگی حفاظتی در حضور DG بدون کاهش اثرات DG... 76 1-1-5-11-3 حفاظت گسترده (حفاظت تطبیقی گسترده ) 76 2-1-5-11-3 رله گذاری تطبیقی]41[ 76 3-1-5-11-3 هماهنگی حفاظتی به صورت چند عامله. 78 12-3 انتخاب طرح حفاظتی برای انجام پایان نامه. 78 فصل چهارم- پیاده سازی جایابی منابع تولید پراکنده و نتایج طرح هماهنگی حفاظتی رله های اضافه جریان در حضور تولیدات پراکنده 79 1-4 مقدمه. 79 2-4 انتخاب شبکه ی توزیع حلقوی]42[ 79 3-4 انتخاب نرم افزارهای شبیه سازی.. 80 4-4 الگوریتم استفاده شده برای پخش بار 80 5-4 مسئله ی بهینه سازی.. 81 6-4 الگوریتم ژنتیک... 81 1-6-4 تابع برازندگی پیشنهادی.. 81 2-6-4 محاسبه ی تلفات.. 82 7-4 پیاده سازی جایابی منابع تولید پراکنده 82 8-4 هماهنگی بهینه با MATLAB ]43[ 84 9-4 انتخاب مشخصه رله]43[ 84 10-4 پیاده سازی هماهنگی بهینه]43[ 85 11-4 نتایج طرح هماهنگی رله های اضافه جریان در حضور تولیدات پراکنده] 43[. 85 12-4 طراحی روند انجام هماهنگی حفاظتی سیستم قدرت در حضور تولیدات پراکنده]43[. 103 13-4 مقایسه ی کلی نتایج به دست آمده از هماهنگی حفاظتی رله های اضافه جریان در حالت های مختلف... 105 فصل پنجم- نتیجه گیری و پیشنهادات... 106 1-5 نتیجه گیری.. 106 2-5 پیشنهادات.. 107 پيوست الف... 108 پیوست ب.. 115 منابع.. 118 عنوان فهرست اشکال شماره صفحه شکل 1)-1): نمایی کلی از شبکههاي قدرت.. 11 شكل( 1-2 ): تفاوت بين فيدرهاي هوايي و زميني.. 12 شکل( 1-3 ): در نظر گرفتن شبکه فشار ضعیف درقالب یک نقطه بار براي شبکه فشار متوسط.. 13 شكل( 1-4 ): دياگرام تك خطي شبكه توزيع با ايجاد يك جزيره عمدي.. 15 شكل( 1-5 ): نمايي از تكنولوژي توربين گازي.. 18 شكل( 1-6 ): نمايي از تكنولوژي ميكروتوربين.. 18 شكل( 1-7 ): ميكروتوربين مجهز به سيستم بازيافت گرما 19 شكل( 1-8 ): نمايي از تكنولوژي پيل سوختي و چگونگي عملكرد آن.. 20 شكل( 1-9 ): نمايي از تكنولوژي توربين بادي و چگونگي عملكرد آن.. 21 شكل( 1-10 ): نمايي از تكنولوژي فتوولتاييك و چگونگي عملكرد آن.. 22 شكل( 2-1 ): اثر توليد پراكنده روي تلفات.. 37 شكل( 2- 2 ): مكان بهينه براي نصب DG و ميزان كاهش تلفات در شرايط مختلف... 39 شکل(2-3):ناحیه بندی حفاظتی.. 43 شکل(2-4): مشخصه ی عملکردی رله ی جریان زیاد. 46 شکل( 2-5 ):انواع رله های جریان زیاد. 47 شکل( 2-6):انواع رله های جریان زیاد معکوس... 48 شکل(2-7):منحنی های زمان معکوس... 49 شکل(2-8):کاربرد قطع آنی در رله اضافه جریان.. 50 شکل(3-1): مثالي براي کد گذاري باينري.. 58 شکل (3-2):مثالي براي حالتهاي مختلف کدگذاري داده اي.. 58 شکل (3-3): مثالي براي روش کدگذاري با استفاده از درخت... 59 شکل (3-4):نمایش چرخ رولت... 60 شکل (3-5):وضعیت پیش از رتبه بندی.. 61 شکل (3-6):وضعیت پس از رتبه بندی.. 61 شکل (3-7):تکثیر نقطه ی منفرد. 62 شکل( 3-8): تکثیر با دو نقطه. 62 شکل( 3-9):تکثیر چند نقطه. 62 شكل( 3-10): مراحل بهينهسازي با الگوريتم ژنتيك و چگونگي موقعيت اجراي برنامه پخش بار 66 شکل( 3-11): جلوگیری از عملکرد رله جریان زیاد. 69 شکل( 3-12): تریپ دادن اشتباه رله ها 69 شکل( 3-13): تاثیر حضور DG بر بازبست اتوماتیک... 71 شکل( 3-14): یک فیدر ساده توزیع سنتی.. 71 شکل( 3-15):هماهنگی رله-رله. 72 شکل(3-16):محدوده هماهنگی رله –رله. 72 شکل (3-17):فلوچارت رله گذاری تطبیقی.. 77 شکل(4-1): دیاگرام شبکه ی توزیع حلقوی 6 باسه. 80 شکل (4-2): بیانگر بهبود پروفیل ولتاژ 82 شکل(4-3):بیانگر کاهش تلفات.. 83 شکل(4-4):ورود DGها به شبکه. 84 شکل(4-5 ):برنامه ی فلوچارت الگوریتم ژنتیک برای هماهنگی رله های اضافه جریان.. 103 شکل(4-6):فلوچارت هماهنگی بهینه. 104 شكل( الف-1): عملگر جابجايي.. 109 شكل ( الف-2): نحوه انجام عمل جهش.... 109 شكل ( الف-3):نمايش چرخ رولت... 110 شكل ( الف-4):كروموزوم استفاده شده در اين پاياننامه. 112 شكل ( الف-5): نمايش نحوه تقاطع كروموزومها با كدگذاري حقيقي.. 113 عنوان فهرست جداول شماره صفحه جدول (3-1):زمان اجرای برنامه کامپیوتری بر حسب ثانیه. 64 جدول (4-1):نتایج به دست آمده از هماهنگی حفاظتی قبل از ورود تولیدات پراکنده به شبکه. 85 جدول(4-2): نتایج به دست آمده از هماهنگی حفاظتی بر اساس تابع هدف اول(مجموع زمان های انتهای دور و انتهای نزدیک) 86 جدول(4-3): نتایج به دست آمده از هماهنگی حفاظتی براساس تابع هدف دوم(مجموع زمان های انتهای دور). 87 جدول(4-4): نتایج به دست آمده از هماهنگی حفاظتی بر اساس تابع هدف اول(مجموع زمان های انتهای دور و انتهای نزدیک). 88 جدول(4-5): نتایج به دست آمده از هماهنگی حفاظتی بر اساس تابع هدف دوم(مجموع زمان های انتهای دور). 89 جدول(4-6): نتایج به دست آمده از هماهنگی حفاظتی بر اساس تابع هدف اول(مجموع زمان های انتهای دور و انتهای نزدیک). 90 جدول(4-7): نتایج به دست آمده از هماهنگی حفاظتی بر اساس تابع هدف دوم(مجموع زمان های انتهای دور). 90 جدول(4-8): نتایج به دست آمده از هماهنگی حفاظتی بر اساس تابع هدف اول(مجموع زمان های انتهای دور و انتهای نزدیک). 91 جدول(4-9): نتایج به دست آمده از هماهنگی حفاظتی بر اساس تابع هدف دوم(مجموع زمان های انتهای دور). 92 جدول(4-10): نتایج به دست آمده از هماهنگی حفاظتی بر اساس تابع هدف اول(مجموع زمان های انتهای دور و انتهای نزدیک). 93 جدول(4-11): نتایج به دست آمده از هماهنگی حفاظتی بر اساس تابع هدف دوم(مجموع زمان های انتهای دور). 94 جدول(4-12): نتایج به دست آمده از هماهنگی حفاظتی بر اساس تابع هدف اول(مجموع زمان های انتهای دور و انتهای نزدیک). 95 جدول(4-13): نتایج به دست آمده از هماهنگی حفاظتی بر اساس تابع هدف دوم(مجموع زمان های انتهای دور). 95 جدول(4-14): نتایج به دست آمده از هماهنگی حفاظتی بر اساس تابع هدف اول(مجموع زمان های انتهای دور و انتهای نزدیک). 96 جدول(4-15): نتایج به دست آمده از هماهنگی حفاظتی بر اساس تابع هدف دوم(مجموع زمان های انتهای دور). 97 جدول(4-16):نتایج به دست آمده از هماهنگی حفاظتی بر اساس تابع هدف اول(مجموع زمان های انتهای دور و انتهای نزدیک). 98 جدول(4-17): نتایج به دست آمده از هماهنگی حفاظتی بر اساس تابع هدف دوم(مجموع زمان های انتهای دور). 99 جدول(4-18): نتایج به دست آمده از هماهنگی حفاظتی بر اساس تابع هدف اول(مجموع زمان های انتهای دور و انتهای نزدیک). 99 جدول(4-19):نتایج به دست آمده از هماهنگی حفاظتی بر اساس تابع هدف دوم(مجموع زمان های انتهای دور). 100 جدول(4-20): نتایج به دست آمده از هماهنگی حفاظتی بر اساس تابع هدف اول(مجموع زمان های انتهای دور و انتهای نزدیک). 101 جدول(4-21): نتایج به دست آمده از هماهنگی حفاظتی بر اساس تابع هدف دوم(مجموع زمان های انتهای دور). 102 جدول(ب-1):مقادیرRوX خطوط شبکه تست... 115 جدول(ب-2):اطلاعات ولتاژ باس های شبکه تست... 115 جدول(ب-3):اطلاعات ولتاژ خطوط شبکه تست... 115 جدول(ب-4):اطلاعات بارهای شبکه تست... 116 جدول(ب-5):اطلاعات ژنراتورهای شبکه تست... 116 جدول(ب-6):اطلاعات رله های اضافه جریان در شبکه تست... 116