سپس تلفات مربوط به بازه سالیانه از رابطه ۴-۳ محاسبه می شود ]۴۵[:

(‏۴-۳)

برای حل مسئله بازآرایی شبکه قدرت که از جمله مسائل حجیم و دشوار است، روش های مختلفی ارائه شده است. نوآوری های گسترده ای در استفاده از روش های تحلیلی و غیرتحلیلی در حل مسائل بهینه سازی مقید در تجدید ساختار شبکه قدرت صورت گرفته است.

( اینجا فقط تکه ای از متن فایل پایان نامه درج شده است. برای خرید متن کامل پایان نامه با فرمت ورد می توانید به سایت feko.ir مراجعه نمایید و کلمه کلیدی مورد نظرتان را جستجو نمایید. )

(( اینجا فقط تکه ای از متن درج شده است. برای خرید متن کامل فایل پایان نامه با فرمت ورد می توانید به سایت feko.ir مراجعه نمایید و کلمه کلیدی مورد نظرتان را جستجو نمایید. ))

در نهایت هدف از حل مسئله بهینه سازی مینیمم کردن عبارت ۴-۴ می باشد:

(‏۴-۴)

معرفی الگوریتم BPSO
در این بخش از روش BPSO که از جمله روش های غیر تحلیلی است در حل مسئله بهینه سازی استفاده شده است. این روش بر پایه تشکیل جمعیت های متوالی و مناسب از فضای جواب مسئله به سمت پاسخ بهینه میل می کند. روش BPSO از عملگرهایی که بر اساس مقادیر تابع هدف مربوط به هر عضو است، برای به روز کردن اعضای جمعیت موجود در یک نسل استفاده می کند. اگر i امین عضو در این مسئله به صورت بردار نمایش داده شود، نشان دهنده وضعیت باز یا بسته بودن هر کدام از سوئیچ ها خواهد بود و D تعداد سوئیچ های موجود در شبکه است. همچنین با توجه به بهترین مقادیر تابع هدف که از نسل های قبلی برای عضو i ام به دست آمده است، وضعیت سوئیچ های مربوط به آن در متغیر ذخیره می شود. بردار نیز نرخ تغییر یا احتمال تغییر وضعیت برای هر کدام از سوئیچ ها از نسلی به نسل دیگر، برای عضو i ام نشان می دهد. از آن جایی که ماهیت بردار در حالت باینری می تواند نشان دهنده احتمال یک بودن سوئیچ ها باشد از یک تابع تبدیل برای محدود کردن دامنه اعضای این بردار به بازه صفر و یک استفاده می شود. تابع Sigmoid که به صورت تعریف شده برای بروز رسانی بردار به کار گرفته می شود. با توجه به شاخصی که برای پایان این الگوریتم در نظر گرفته شده است، تمامی گام ها برای ایجاد نسل جدید تا رسیدن به پاسخ ادامه می یابد. در الگوریتم BPSO ثوابت و ضرایب آموزش و ضریب اینرسی می باشد. ضریب اینرسی حدود فضای جواب را تغییر می دهد، به طوی که ضرایب کوچکتر به سمت پاسخ های محلی و مقادیر ضرایب اینرسی بزرگتر به سمت پاسخ های بهینه مطلق میل می کند ]۴۵[.
استفاده از مدل های سری زمانی در بازآرایی شبکه
در این فصل برای مدلسازی بارهای سیستم از مدل سری های زمانی استفاده می شود، که می تواند تاثیر همزمانی بارها و ارتباط میان بارهای مختلف در سیستم را در نظر بگیرد. به عبارت دیگر به جای در نظر گرفتن پروفیل بار سالانه از مدل های سری زمانی استفاده می شود. در این بخش فرض می شود، مدل سری زمانی برای هر کدام از بارهای شبکه می تواند مقادیر توان اکتیو را به صورت روزانه و در طول یک سال به صورت مناسب شبیه سازی کند. همچنین توان راکتیو بارهای سیستم نیز همانند بارهای اکتیو مدلسازی می شوند. برای سادگی مدل AR(1) برای مدلسازی تمامی بارها در شبکه انتخاب می شود. هدف مسئله بهینه سازی یافتن بهترین توپولوژی شبکه در طول یک بازه زمانی یک ساله است طوری که مجموع متوسط تلفات روزانه در طول یک سال برای این شبکه کمترین مقدار را داشته باشد. همچنین از روش BPSO در نرم افزار متلب برای حل مسئله بهینه سازی استفاده می شود. برای حل این مسئله در روش BPSO وضعیت سوئیچ های شبکه به نحوی تغییر می کند که ویژگی شعاعی بودن برای شبکه مورد مطالعه حفظ شود و همچنین تمامی بارهای شبکه نیز تغذیه شده و هیچکدام از بارها بدون تغذیه باقی نماند. برای اعمال شرط شعاعی بودن در روش بهینه سازی BPSO، باید در تمامی لوپ هایی که با سوئیچ های N.O. تشکیل می شوند حداقل یکی از سوئیچ ها باز باشد. همچنین برای درستی شرط تغذیه تمامی بارهای شبکه، باید به غیر از بارهای انتهایی فیدرها، بقیه بارهای شبکه به حداقل دو خط که سوئیچ آن ها بسته است متصل باشند.
در اینجا از روش پخش بار سری زمانی برای حل مسئله پخش بار در هر تکرار استفاده می شود. در هر مرحله از پخش بار، قیدهای مسئله که شامل حد مجاز حرارتی برای خطوط یا ماکزیمم جریان عبوری از خطوط است باید بررسی شود. همچنین قید تنظیم ولتاژ و ماکزیمم و مینیمم ولتاژ مجاز بایستی به صورت جداگانه رعایت شود. قیود مربوط به حدود ولتاژ و جریان در معادله ۴-۱ نمایش داده شده است.
همانگونه که در فصل سوم نیز اشاره شد با توجه به این که روش پخش بار سری زمانی بر پایه خطی سازی روش فرمولاسیون ۴ قرار دارد، ابتدا می باید معادلات پخش بار حول یک نقطه میانگین خطی سازی شوند. این نقاط میانگین با توجه به متوسط مدل سری زمانی AR(1) انتخاب می شوند. اگر تمامی ورودی های این روش به صورت مدل AR(1) باشد خروجی پخش بار مدل سری زمانی VAR(1) خواهد بود که شامل مدل تحلیلی دامنه ولتاژ و زوایای هر کدام از باس های شبکه است. به این ترتیب اگر مدل سری زمانی ورودی در این روش بتواند بارهای سیستم نمونه را در طول یک سال و به صورت روزانه شبیه سازی کند، مدل های تحلیلی خروجی نیز قادر به شبیه سازی دامنه ولتاژ و زوایای مربوط به باس های سیستم در طول یک سال خواهند بود. از آن جایی که در این مسئله هدف یافتن تلفات مربوط به یک سیستم نمونه در طول یک سال و برای یک توپولوژی مشخص از شبکه است، می توان از این روش برای حل مسئله پخش بار استفاده کرد. زیرا با توجه به مدل سری زمانی به دست آمده برای هر کدام از توپولوژی های شبکه و انجام شبیه سازی عددی برای هر کدام از متغیرهای ولتاژ و زاویه باس ها، می توان جریان و سپس تلفات شبکه را به راحتی برآورد کرد.
مراحل بازآرایی شبکه نمونه و استفاده از روش پخش بار سری زمانی به صورت گام به گام در زیر آمده است:
ایجاد مدل های سری زمانی مناسب برای بارهای اکتیو و راکتیو سیستم نمونه و انتخاب ثوابت مربوط به روش BPSO برای حل مسئله بهینه سازی
انجام پخش بار به روش نیوتون-رافسون برای متوسط مدل های سری زمانی ورودی جهت خطی سازی معادلات پخش بار در روش فرمولاسیون۴
انتخاب یک جمعیت اولیه تصادفی برای توپولوژی های ممکن در سیستم نمونه
استفاده از الگوریتم BPSO برای یافتن وضعیت سوئیچینگ بهینه در سیستم
بررسی قیود مربوط به حدود ولتاژ و جریان در مسئله پخش بار
در صورتی که قیود حدی نقض شده باشند مقدار تابع هدف مربوط به آن عضو در نظر گرفته نمی شود
بررسی تعداد تکرارها جهت پایان الگوریتم مسئله
نتایج شبیه سازی
شبکه مورد مطالعه
در این مطالعه شبکه ۶۹ باسه شعاعی که یک شبکه ۱۱ کیلو ولت توزیع است برای شبیه سازی انتخاب شده است. شبکه مورد مطالعه توسط داس^[۶۶] (۲۰۰۶) ]۵۲[ پیشنهاد شده است. ضمیمه انتهایی توپولوژی شبکه ۶۹ باسه و اطلاعات مربوط به بارها و خطوط را نشان می دهد. فرض می شود هر کدام از خطوط دارای یک سوئیچ مجزا است و بنابراین به تعداد کل خطوط، ۷۹ سوئیچ در این شبکه موجود است. شبکه ۶۹ باسه دارای ۱۱ سوئیچ است که در حالت عادی باز می باشد و با بسته شدن این سوئیچ ها حلقه هایی در شبکه ایجاد می شود. بنابراین ۶۸ سوئیچ دیگر موجود در شبکه، به صورت عادی بسته هستند. همچنین این شبکه دارای ۴ فیدر اصلی است که بر روی هر کدام از فیدرها بارهای مختلفی وجود دارد.
نتایج
در این شبیه سازی ها ثوابت موجود در روش BPSO شامل ضریب اینرسی برابر یک و ضرایب آموزش و برابر با ۲ انتخاب شده است ]۴۵[. تعداد اعضای موجود در هر نسل و تعداد تکرار یا تعداد نسل ها در این مسئله به ترتیب در دو حالت ۳۰ عضو و ۴۰ عضو و همچنین تعداد ۵۰ تکرار در نظر گرفته شده است.
ضریب اتورگرسیو در مدل AR(1) برای شبیه سازی تمامی بارهای اکتیو و راکتیو موجود در شبکه برابر با ۰.۳ در نظر گرفته می شود. همچنین مقادیر انحراف معیار نویز مربوط به هر کدام از متغیرها نیز به صورت ۰.۱ میانگین مدل سری زمانی انتخاب شده است. میانگین مدل سری های زمانی نیز مطابق با اطلاعات قطعی، برای بارهای اکتیو و راکتیو که در شبکه ۶۹ باسه موجود است انتخاب می شوند.
در زیر وضعیت شبیه سازی ها برای تعداد ۳۰ عضو در هر نسل و تعداد ۵۰ تکرار بررسی می شود. میزان تلفات سالیانه برای توپولوژی شبکه استاندارد ۸۳.۰۴۵ مگاوات و برای شبکه با توپولوژی جدید به روش پیشنهادی ۷۴.۴۹۸ مگاوات می باشد. این مقدار کاهش ۱۰.۳ درصدی در تلفات سالیانه برای شبکه را نشان می دهد. همچنین وضعیت باز یا بسته بودن سوئیچ های شبکه قبل و بعد از بازآرایی در جدول ‏۴‑۱ نشان داده شده است. در جدول زیر عدد یک نشان دهنده بسته بودن و صفر نشان دهنده باز بودن یک سوئیچ است.
جدول ‏۴‑۱: وضعیت سوئیچ های شبکه در حالت های مختلف

تغییر آرایش با ۴۰ عضو
تغییر آرایش با ۳۰ عضو
وضعیت استاندارد شبکه
شماره سوئیچ ها

۱
۱
۱
۱