یک روش بر اساس احتمال به منظور بازآرایی شبکه توزیع قابلیت پیاده سازی روی شبکه های واقعی

یک روش بر اساس احتمال به منظور بازآرایی شبکه­ی توزیع:

قابلیت پیاده­سازی روی شبکه­های واقعی

چکیده

کاهش تلفات توان را می­توان به عنوان یکی از اهداف اصلی اپراتورهای سیستم توزیع بخصوص برای شبکه­های توزیع غیر دولتیِ اخیر مد نظر قرار داد. بازآرایی فرآیندی عملیاتی است که بطور گسترده­ و با استفاده ار تغییر وضعیت کلیدهای موجود در یک شبکه توزیع و به منظور بهینه­سازی استفاده می­شود. برخی نقاط حساس از جمله بارهای متغیر با زمان و تعداد کلیدزنی­ها که اغلب در اکثر مقالات قبلی از آن­ها چشم­پوشی شده است و یا این کار بصورت همزمان انجام نشده­اند، انگیزه اصلی مقاله حاضر بشمار می­روند. در این مقاله، یک روش احتمالاتی جدید به منظور بازآرایی بهینه پیشنهاد شده است تا هزینه کل عملیات از جمله هزینه کلیدزنی و تلفات توان کاهش یابد. می­توان روش پیشنهادی را با در نظر گرفتن بارهای متغیر با زمان، بین دو هدف اصلی مساله یعنی تعداد کلیدزنی­ها و تلفات توان تعادل بهینه­ای ایجاد کند. کارایی روش پیشنهادی با انجام چندین آزمایش نشان داده شده است و نتایج بدست آمده با دیگر روش­های معتبر و در چندین مورد مقایسه شده­اند.

واژگان کلیدی

شبکه­های توزیع الکتریکی، بازآرایی، تلفات توان، کلیدزنی بهینه، بارهای متغیر با زمان.

1. 1.      پیش­گفتار

در ساختار اصلی یک شبکه توزیع چندین کلید وجود دارد که بصورت عادی باز یا بسته هستند. واضح است که برای دستیابی به اهداف خاصی می­توان برخی کلیدهای باز را به حالت بسته درآورد و یا کلیدهای بسته را به حالت باز تبدیل کرد. کل عملیات برای رسیدن به یک ساختار بهینه تحت عنوان بازآرایی شبکه­های توزیع شناخته می­شود. بطور کلی، می­توان روش­های بازآرایی را به دو گروه عمومی و ویژه تقسیم کرد. در روش­های ویژه،پاسخ اولیه­ای بدست آورده می­شود و سپس در یک الگوریتم خاصی استفاده می­شود و پاسخ­های دیگر با در نظر گرفتن قیود مساله و تا رسیدن به یک نقطه بهبود یافته ادامه یابد. در روش­های عمومی از یک الگوریتم برای حل مساله استفاده می­شود و تعداد زیادی از پاسخ­ها بدست آورده می­شوند که در بین پاسخ­های بدست آمده با انجام عملیاتی، بهبود یافته­ترین پاسخ به عنوان پاسخ نهایی انتخاب می­شود.

تا کنون، چندین روش مختلف برای حل مساله بازآرایی شبکه ارائه شده است. برای مثال، سیوانلار و همکاران [1] فرمولی برای محاسبه تغییرات تلفات توان در نتیجه انتقال یک مجموعه از بارها از یک فیدر به فیدر دیگر توصیف کردند. روند کلی در این روش، که تغییر شاخه نام­ دارد، با بستن تمام کلیدهای شبکه و برای تشکیل ساختار مش (حلقوی) آغاز می­شود. سپس کلیدها بصورت متوالی باز می­شوند تا ساختار شعاعی بازیابی شود و اهداف مشخص همانند کاهش تلفات بدست آید. در [2]، یک الگوریتم ابتکاری برای کمینه­سازی تلفات توان و متعادل­سازی بار استفاده شد، در حالیکه در [3] یک شرایط بهینه کلی (جهانی) برای مساله و الگوریتم­هایی با دو پاسخ ایجاد شد.

شیرمحمدی و واین هانگ [4] روشی برای بازآرایی شبکه­های توزیع ارائه دادند تا تلفات اهمی خط را کمینه کند و این روش دارای نتایجی مرتبط با سیستم­های با ابعاد بزرگ بود. تقریب­های زیادی از روش تغییر شاخه در این الگوریتم رفع شد و زمان محاسبات کمتر شد. از آن پس، به این روش، روش عملیات کلیدزنی متوالی (SSOM) گفته می­شود. در [5]، کاهش تلفات ظاهری و فرمول­های پخش خط برای تعیین موثر عملیات کلیدزنی ایجاد شدند.

بتازگی، روش­های مبتنی بر هوش مصنوعی برای حل این مساله بیان شده­اند و نتایج چنین روش­هایی جالب و مورد توجه هستند این روش­ها شامل سیستم خبره [6]، الگوریتم ژنتیک (GA) [7]، شبکه عصبی [8]، تبرید فلزات (SA) [9]، برنامه­نویسی تکاملی (EP) [10]، و منطق فازی [11، 12]هستند. روش ارائه شده در [11] مرکب از روش­های بهینه­سازی با قوانین ابتکاری و منطق فازی برای عملکرد کارا و مقاوم است و نویسندگان در [12] یک الگوریتم ژنتیک با جهش فازی برای بازآرایی بهینه در سیستم­های توزیع شعاعی ارائه دادند. این روش شامل یک کروموزوم شبکه و یک کنترل جهش فازی برای جستجوی موثر فضای پاسخ است.

همانطور که روشن است، در اکثر این روش­ها، دیماندهای ثابت در هر نقطه بار در نظر گرفته شد. با این حال، بارها در هر دوره زمانی معینی با یک الگوی متفاوتی برای هر باس تغییر می­کنند و این تغییرات بایستی در جستجوی ساختار با مینیمم تلفات در نظر گرفته شود. همچنین بنظر می­رسد که در نظر گرفتن تعداد کلیدزنی­ها ساختار بهینه را تحت تاثیر قرار می­دهد.

توجه این مقاله بر روی دو موضوع در ارتباط با بازآرایی شبکه­های توزیع الکتریکی است. این مسائل حساس که در تحقیقات قبلی، بیشتر مواقع از آن­ها چشم­پوشی شده است و یا بصورت همزمان در نظر گرفته نشده­اند، مورد توجه مقاله کنونی هستند. روش پیشنهادی با در نظر گرفتن بار متغیر با زمان با استفاده از یک روش احتمالاتی و برای اولین بار، می­تواند یک تعادل بهینه­ای بین کلیدزنی­های بهینه و تلفات توان ایجاد نماید. روش پیشنهادی بر روی برخی شبکه­ها اعمال شده است و نتایج بدست آمده از آزمایشات مختلف بطور کامل با دیگر روش­های معتبر در چندین مورد مقایسه شدند.