ترجمه مقاله روش بهینه برای پاسخ پخش بار در شبکه های توزیع شعاعی

ترجمه مقاله روش بهینه برای پاسخ پخش بار در شبکه¬های توزیع شعاعی

چکیده

این مقاله روش جدید و دقیقی برای پاسخ پخش بار در شبکه­های توزیع شعاعی با حداقل آماده­سازی داده­ها را ارائه می­کند. مانند سایر شیوه­های موجود، گره و عددگذاری شاخه مستلزم ترتیبی بودن نیست. اگر ترتیبی نباشند روش ارائه شده مستلزم گره-فرستنده، گره-گیرنده و شماره­های شاخه نیست. روش پیشنهادی که دارای قابلیت به کارگیری مدل­سازی بار مرکب است از معادله­ی ساده به منظور محاسبه­ی مقدار ولتاژ استفاده می­کند. روش ارائه شده از مجموعه­ای از گره­های فیدر، شاخه­(ها) و زیر شاخه(ها) استفاده می­کند. هم­چنین اثربخشی شیوه­ی ارائه شده با استفاده از دو مثال با روش­های دیگر مقایسه می­شوند. نتایج پخش بار کامل برای نوع مختلفی از مدل­سازی­های بار نیز ارائه می­شود.

1. مقدمه

عملکرد الکتریکی و پخش بار­های دقیق سیستم که تحت حالت ماندگار کار می­کند بصورت موثر مورد نیاز است که تحت عنوان مطالعه­ی پخش بار شناخته شده است که تلفات توان حقیقی و راکتیو سیستم و ولتاژها در گره­های مختلف سیستم را ارائه می­کند. با بازار رو به رشد در حال حاضر، برنامه­ریزی موثر تنها با کمک مطالعه پخش بارکارآمد تامین می­شود. شبکه توزیع ذاتا شعاعی است و دارای نسبت بالای R/X است در حالیکه سیستم انتقال ذاتا دارای نسبت X/R بالا و حلقوی است. بنابراین، متغیرهای آنالیز پخش بارسیستم­های توزیع متفاوت از سیستم­های انتقال است. شبکه­های توزیع تحت عنوان بد-شرط (ill-conditioned) مشهور هستند. روش گوس-سایدل (GS) معمولی و نیوتن رافسون برای شبکه­های توزیع نمی­تواند همگرا شود. تعدادی از روش­های پخش بارکارآمد برای سیستم­های انتقال در منابع موجود است. چند شیوه در منابع برای آنالیز پخش بارسیستم­های توزیع گزارش شده است. آنالیز سیستم­های توزیع حوزه­ی مهمی از تحقیقات است زیرا سیستم­های توزیع رابط نهایی بین سیستم قدرت انبوه و مصرف کنندگان است [1-3].

روش­های ارائه شده در [4، 5] علاوه بر پیچیدگی بالا بسیار زمان­بر بودند. کرستینگ و مندیو و کرستینگ یک روش پخش بار برای حل شبکه­های توزیع شعاعی با به­روزرسانی ولتاژها و جریان­ها با استفاده از جاروب­های پس­رو و پیش­رو با کمک تئوری شبکه­ی-نردبانی ارائه دادند. استیونس و همکاران نشان دادند که روش ارائه شده در [6، 7] دارای بالاترین سرعت نسبت به سایر روش­ها است اما نمی­توانست در پنج مورد از دوازده مورد مطالعه همگرا شود. شیرمحمدی و همکاران شیوه­هایی برای حل شبکه­های توزیع شعاعی با کمک کاربرد ولتاژ مستقیم قوانین کیرکشهف (Kirchoff) ارائه و یک طرح شماره­گذاری شاخه به منظور افزایش عملکرد مقدارنامی روش حل نشان می­دهند. هم­چنین آن­ها روش­هایشان را برای حل شبکه­های توزیع حلقوی ضعیف توسعه دادند. شیوه­ی آن­ها مستلزم آماده­سازی داده­های دقیق است. باران و وو راه­حل پخش بارشبکه­های توزیع شعاعی را با راه­حل تکراریِ سه معادله­ی اساسی با ارائه­ی توان حقیقی، توان راکتیو و مقدار ولتاژ ایجاد کردند. رناتو روشی برای به­دست آوردن راه­حل پخش بارشبکه­های توزیع شعاعی ارائه دادند که به محاسبه­ی معادل الکتریکی هر گره با جمع­آوری همه بارهای شبکه­ی تغذیه شده از طریق گره شامل تلفات می­پردازد و سپس با شروع از گره منبع، ولتاژ هر گره هدف محاسبه می شود. چیانگ سه الگوریتم مختلف برای حل شبکه­های توزیع شعاعی بر اساس روش باران و وو معرفی کرد. گوسوامی و باسیو روش تقریبی برای حل شبکه­های شعاعی و شبکه­های توزیع مش ارائه دادند که در آن هر گره در شبکه نمی­توانست به بیش از سه شاخه یعنی یک شاخه­ی ورودی و دو شاخه­ی خروجی متصل شود. آن­ها شاخه­ی ترتیبی و طرح شماره­گذاری گره را استفاده کردند. جاسمین و لی یک روش پخش بار برای بدست آوردن راه­حل پخش بارشبکه­های توزیع شعاعی با استفاده از سه معادله­ی اساسی نشان داند که نشان دهنده­ی توان حقیقی، توان راکتیو و مقدار ولتاژ است که توسط باران و وو ارائه شده بود. داس و همکاران روش پخش بار را با استفاده از همگرایی توان با کمک کدگذاری در گره­های جانبی و زیرجانبی (فرعی) ارائه کردند. در سیستم­های بزرگ پیچیدگی محاسبات افزایش می­یابد. روش آن­ها تنها برای شاخه­ی ترتیبی و طرح شماره­گذاری گره جواب می­دهد. آن­ها ولتاژ هر گره سر گیرنده را با استفاده از جاروب مستقیم محاسبه کردند. آن­ها تخمین اولیه­ی تلفات توان اولیه را برابر با صفر قرار دادند. رحمان و همکاران روشی برای راه­حل پخش بار بهبود یافته­ی شبکه­های توزیع شعاعی ارائه کردند. آن­ها معادله­ی ولتاژ از مرتبه­ی چهار ارائه کردند. قوش و داس شیوه­ی پخش بار برای حل شبکه­های توزیع شعاعی مبتنی بر روش با شاخه­های دورتر با استفاده از همگرایی ولتاژ ارائه کردند. آن­ها شروع ولتاژ مسطح را در نظر گرفته بودند. هم­چنین آ­ن­ها اثبات همگرایی را نشان داده بودند و همچنین نشان دادند که در نظر گرفتن ادمیتانس­های شارژینگ تلفات را کاهش می­دهد و پروفیل ولتاژ را بهبود می­بخشد. ایراد اصلی این روش این بود که گره­های دورتر هر شاخه را ذخیره می­کرد. این روش جریان برای هر شاخه را با اضافه کردن جریان­های بار از گره­های دورتر شاخه­ی مربوطه محاسبه می­کند. جمالی و همکاران شیوه­ی پخش بار را بر اساس طرح شماره­گذاری شاخه ترتیبی به منظور طراحی شبکه­ی توزیع با در نظر گرفتن بارهای تحقق یافته معرفی می­کنند. آراوینهابابو و همکاران پخش بار مبتنی بر ماتریس گره (BNPF) شاخه­ به گره کارآمد و ساده برای سیستم­های توزیع شعاعی نشان داده بودند و این روش برای گسترش پخش بار بهینه نامناسب بود که به نظر می­رسد روش NR بسیار مناسب بود. در این روش وجود هر زیر شاخته­ای تشکیل ماتریس را پیچیده می­کند. مخامر و همکاران روشی برای راه­حل پخش بارشبکه­های توزیع شعاعی با استفاده از شرایط ترمینال ایجاد کردند. افسری و همکاران شیوه­ی پخش بار بر اساس برآورد ولتاژ گره و با فرض جمع شدن بارهای گره­های شاخه­های فرعی و زیرشاخه­های آن­ها در گره ابتدای فیدر ارائه دادند. آن­ها سعی کرده بودند تا تنها زمان محاسبه را کاهش دهند. اما زمانی­که تعداد شاخه­ها و زیر شاخه­ها افزایش می­یابد محاسبات بسیار پیچیده می­شود. رانجان و همکاران یک تکنیک پخش بارجدید با استفاده از ویژگی همگرایی توان معرفی کردند. آن­ها ولتاژ هر گره را با استفاده از جاروب مستقیم توسط هما عبارت ولتاژ  موجود در منابع محاسبه کرده بودند. آن­ها کل پخش بار هر شاخه را که به گره سر-گیرنده تغذیه می­شود محاسبه کرده بودند. هم­چنین شیوه­ی آن­ها مستلزم ذخیره­سازی گره­های دورتر هر شاخه بود. علاوه بر این آن­ها ادعا می­کنند اگر ترکیب بار معلوم باشد الگوریتم آن­ها به آسانی مدل­سازی بار مرکب را تطبیق می­دهد. ضعف اصلی این روش این بود که روش آن­ها مستلزم جستجوی تکراری برای اتصال گره سر گیرنده هر شاخه با گره­های دیگر بود. در روش مورد نظر، آن­ها مدعی شدند که روش ارائه شده برای شماره­گذاری تصادفی گره کار می­کرد اما در طرح  شماه­گذاری شاخه جواب نمی­دهد. چاکرابورتی و داس بیان کرده بودند که همگرایی توان دارای قابلیت کار با مدل­سازی بار مرکب است. رانجان و همکاران همگرایی ولتاژ را به منظور کنترل ترکیب مختلف بار برای همان مثال استفاده شده در مرجع به کار بردند. تمام شیوه­های ارائه شده مستلزم تعداد شاخه، گره سر فرستند و گره سر گیرنده هستند. روش­های ارائه شده در [13، 15] نیازمند طرح عددگذاری ترتیبی هستند. در تمامی روش­های ارائه شده، مثال­های استفاده شده با طرح شمارش ترتیبی بود.