روش‌های محاسبات پخش بار سیستم قدرت

تحليل يک شبکه قدرت شامل مطالعه آن در شرايط بهره‌برداری نرمال و پايدار (تحليل پخش بار) و همچنين مطالعه آن در شرايط اتصال کوتاه (تحليل اتصال کوتاه) می‌باشد. در ادامه روش‌های محاسبات پخش بار سیستم قدرت رو مورد بحث و بررسی قرار می‌دهیم.

در ادامه می‌آموزیم:

  • پخش بار و هدف از پخش بار چیست؟

  • تحلیل پخش بار یک فیلدر

  • روش‌های مختلف محاسبات پخش بار سیستم قدرت

پخش بار و هدف از پخش بار چیست؟

پخش بار یک ابزار ضروری و اساسی برای تحليل حالت پايدار هر سيستم قدرت است. هدف اصلی از پخش بار پيدا کردن ولتاژ شین‌های مختلف می‌باشد که با کمک اين ولتاژها می‌توان شارش توان‌های اکتيو و راکتيو در خطوط مختلف را برای يک شرايط بارگذاری مشخص به دست آورد. تقریباً در همه موضوعات مربوط به توسعه، بهره‌برداری و مديريت شبکه‌های قدرت از قبيل کاهش تلفات، کنترل ‌ولتاژ، برنامه‌ريزی توان راکتيو، خازن‌گذاری ، تحليل امنيت و غیره پخش بار جزء اولویت‌های اصلی می‌باشد.

تحلیل پخش بار یک فیلدر

تحليل پخش بار يک فيدر می‌تواند پارامترهای زير را بصورت تک فاز يا سه فاز محاسبه نماید :
– اندازه و زاويه ولتاژ در همه شین‌ها
– شارش جريان هر يک از خطوط
– تلفات هر خط
– توان ورودی کل فيدر
– تلفات کل فيدر
– توان (کیلووات و کيلو وار) هر يک از بارها برحسب مدل تعیین‌شده براي بار موردنظر (بارهای توان، جريان و امپدانس ثابت)

در بعضی موارد توان به فيدرها از پست تغذیه‌کننده نيز مشخص می‌باشد. آنچه که عموماً برايی يک تحلیل پخش بار مورد نياز می‌باشد عبارت‌اند از:

– تعیین یک شین به‌عنوان شین مرجع همراه با مشخص کردن ولتاژ آن
– مشخص کردن توان تزریقی شین‌های PQ
– مشخص کردن توان اکتیو تزریقی شین‌های PV به همراه تعیین اندازه ولتاژ آن‌ها
– مشخص کردن مدل بارها
– توپولوژي و پارامترهاي شبکه (اطلاعات استاتیک)

برای مطالعه بیشتر برگه جریان اتصال کوتاه پیشنهاد می‌دهیم.

در حالت کلی هر شین چهار پارامتر مهم وجود که در تحلیل پخش بار به بررسی آنها پرداخته می شود.
•اندازه ولتاژ |V|
• زاویه فاز δ
•توان اکتیو P
•توان راکتیو Q

 

روش‌های مختلف محاسبات پخش بار سیستم قدرت

روش‌های محاسبات پخش بار سیستم‌ قدرت مختلفی ارائه‌ شده است. هر يک از اين روش‌ها مزايا و معايب خاص خود را دارند. بعضی از اين روش‌ها بر اساس روش‌های سنتی شبکه انتقال بسط داده‌شده‌اند.

روش‌های مختلفی برای محاسبه پخش بار عبارت‌اند از:
– روش گوس سایدل
– روش نیوتن رافسون
– روش مجزا شده( Decoupled)
– روش مجزا شده سریع (Fast Decoupled)
– روش پخش بار DC

 

روش گوس سایدل

 یکی از روش‌های عددی برای حل معادلات غیرخطی روش گوس سایدل می‌باشد که یک الگوریتم مبتنی بر تکرار می‌باشد. در این روش محاسبه ولتاژ شین‌ها به‌صورت زیر می‌باشد

ابتدا مقادیر حدسی مناسبی برای Vi ها را انتخاب کرده و سپس با استفاده از رابطه بالا مقادیر Vi محاسبه می‌شود. پس از هر تکرار اگر اختلاف ولتاژ در دو تکرار متوالی از مقدار مشخص‌شده کوچک‌تر بود پس همگرا می‌باشد.

همان‌طور که مشخص است سرعت همگرایی به حدس اولیه وابسته است. معمولاً حدس اولیه برای اندازه ولتاژ شین‌ها pu 1 با زاویه صفر در نظر گرفته می‌شود. روش گوس سایدل به تکرار زیاد برای حصول هم‌گرائی نیاز دارد. روابط بسیار ساده هستند و ‌سرعت رسیدن به جواب کم است.

روش نیوتن رافسون

مشهورترین روش شناخته ‌شده برای حل معادلات غیرخطی روش نیوتن رافسون می‌باشد. این روش با یک حدس اولیه شروع‌شده و سپس سری تیلور را برای معادلات نوشته و از ترم‌های درجه بالا صرف‌نظر می‌کند. نتیجه این کار تبدیل‌شدن سیستم غیرخطی به یک سیستم خطی به‌صورت زیر می‌باشد:

که P∆و Q∆ از رابطه زیر محاسبه می‌شود:

و ماتریس ژاکوبین به‌صورت زیر می باشد:


مقادیر اندازه ولتاژ و زاویه برای هر تکرار:

در روش نیوتن رافسون تعداد تکرارها برای رسیدن به جواب کم‌تر است. تعداد تکرارها به تعداد یاس‌ها بستگی ندارد و سرعت رسیدن به جواب زیاد است.این روش پایدار است و بیشتر اوقات همگرا می‌شود و جواب‌های به‌دست‌آمده دقیق‌تر می باشد.

 

برای مطالعه بیشتر برگه منابع و آثار هارمونیک در شبکه راپیشنهاد می‌دهیم

 

روش مجزا شده(Decoupled)

تجربه نشان داده که تغییرات P و δ بسیار زیاد به هم وابسته‌اند. همچنین Q و |V| نیز به هم وابسته‌اند پس می‌توان عناصر N و J ماتریس ژاکوبین را برابر صفر قرارداد.به این روش جداسازی یا Decoupled گفته می‌شود. معادلات توان اکتیو و راکتیو را می‌توان به‌صورت زیر نوشت:

در این روش سرعت محاسبات به‌طور قابل‌ملاحظه‌ای افزایش می‌یابد اما دقت محاسبات کاهش می‌یابد.

روش مجزا شده سریع (Fast Decoupled)

می‌توان روش مجزا شده را برای تسریع در همگرایی باز تقریب زد و با قرارداد اختلاف زاویه بین شین‌ها برابر صفر معادلات را ساده‌تر کرد که به این روش مجزا شده سریع می‌گویند. معادلات در این روش به‌صورت زیر درمی‌آید:

روش پخش بار DC 

در روش پخش بار DC مقدار تقریبی توان خطوط محاسبه می‌شود. در این روش از مقاومت خطوط صرف‌نظر کرده و ولتاژ شین‌ها را برابر 1pu و اختلاف زاویه بین شین‌ها را کوچک در نظر گرفته می‌شود. معادله توان در این روش به‌صورت معادله زیر می باشد:

(وب پاور سیستم)

0 0 رای ها
رأی دهی به مقاله
اشتراک در
اطلاع از
guest
0 نظرات
بازخورد (Feedback) های اینلاین
View all comments