توصيفگر ها :
قابليت اطمينان , حوادث غيرمترقبه , شبكه توزيع نامتعادل و نامتقارن , تاب‌آوري , بهينه سازي غيرخطي آميخته با اعداد صحيح
چكيده فارسي :
طراحي و بهره‌برداري از سيستم قدرت به طور معمول براساس معيارهاي قابليت اطمينان انجام مي‌شود. معيارهاي قابليت اطمينان مانند كفايت و امنيت، اين اطمينان را به طراح و بهره‌بردار مي‌دهد كه سيستم قدرت در مقابل خطاهايي با احتمال وقوع مشخص و قابل پيش‌بيني به خوبي عمل كرده و توانايي تامين پايدار انرژي مصرف كننده‌ها را دارد. حوادث غيرمترقبه‌اي مانند طوفان، گردباد، سيل، زلزله، حملات عامدانه و غيره، با وجود اين‌كه نرخ وقوع اندكي دارند، اما تاثيرات مخرب بسيار زيادي بر روي تجهيزات و عملكرد شبكه قدرت دارند. به دليل احتمال كم وقوع اين‌گونه حوادث، معمولاً در مطالعات قابليت اطمينان سيستم قدرت، چنين حوادثي در نظر گرفته نمي‌شوند. اين حوادث و اثرات آن بر سيستم قدرت معمولاً در چارچوب مطالعات تاب‌آوري مورد بررسي قرار مي‌گيرند. در مطالعات تاب‌آوري سيستم، به بررسي رفتار سيستم در مقابل حوادث غيرمترقبه و راه‌‌هاي حفظ حداكثري عملكرد سيستم قدرت در مواجهه با آن‌ها پرداخته مي‌شود. در نتيجه با انجام اين مطالعات و اجراي اقدامات لازم، سيستم قدرت علاوه بر اين‌كه براساس معيارهاي قابليت اطمينان طراحي و بهره‌برداري مي‌شود، در مقابل حوادث غير مترقبه، كه احتمال وقوع اندك اما آثار مخرب زيادي دارند نيز تاب‌آوري مناسبي از خود نشان مي‌دهد.
در سال‌هاي اخير اكثر خاموشي‌هاي شبكه قدرت در سراسر دنيا در اثر وقوع خطا در شبكه توزيع بوده‌است. با توجه به اين موضوع، توجه به شبكه توزيع در برنامه‌ريزي سيستم قدرت از اهميت بالايي برخوردار است. تقريباً همه شبكه‌هاي توزيع در واقعيت نامتعادل و گاهي نامتقارن هستند. شبكه توزيع نامتعادل و نامتقارن داراي انواع بارهاي تكفاز، دوفاز و سه‌فاز و متشكل از انواع سكشن‌هاي تكفاز، دوفاز و سه‌فاز است. اين عدم تعادل و عدم تقارن باعث پيچيدگي در برنامه‌ريزي شبكه توزيع مي‌شود؛ زيرا هر اقدام در حوزه‌ي برنامه‌ريزي در شبكه توزيع بايد قابل بهره‌برداري باشد. بهره‌برداري از شبكه نامتعادل و نامتقارن نيز نسبت به شبكه متعادل از پيچدگي بسياري برخوردار است. عدم تعادل در شبكه تا حدي قابل تحمل است و اگر اين عدم تعادل از حدي بيشتر شود، ممكن است باعث آسيب به تجهيزاتي مانند ترانسفورماتور، منابع توليد پراكنده و بارهاي سه فاز شود.
در اين پژوهش به ارائه مدلي براي ارتقاي تاب‌آوري شبكه توزيع نامتعادل و نامتقارن در مقابله با حوادث غير مترقبه مي‌پردازيم. مسأله ارتقاي تاب‌آوري شبكه توزيع را به صورت يك مسئله برنامه‌ريزي تقويت و توسعه استاتيك در قالب برنامه‌ريزي تصادفي دو مرحله‌اي مدل مي‌كنيم. مرحله اول، شامل برنامه‌ريزي به منظور تقويت سكشن‌ها و جايابي منابع توليد پراكنده سنكرون اضطراري، ذخيره‌سازها (باتري‌ها) و بانك‌هاي خازني است. مرحله دوم، شامل اقدامات بهره‌برداري از شبكه، در دو بازه‌ي زماني بهره‌برداري پيشگيرانه (قبل از وقوع حادثه) و بهره‌برداري اصلاحي (در حين وقوع حادثه) در سناريوهاي محتمل است. در بازه‌ي بهره‌برداري پيشگيرانه، به اقداماتي مانند مديريت شارژ باتري‌ها و تنظيم ميزان توان توليد منابع توليد پراكنده پرداخته مي‌شود، تا آمادگي لازم در شبكه براي مقابله با حادثه ايجاد شود. در بازه‌ي بهره‌برداري اصلاحي، با اقداماتي مانند مديريت شارژ و دشارژ باتري‌ها، تنظيم ميزان توان توليد منابع توليد پراكنده و حذف برخي از بارها، عملكرد سيستم در حداكثر مقدار ممكن نگه داشته مي‌شود. تابع هدف مسئله به صورت حداقل‌سازي مجموع هزينه‌هاي برنامه‌ريزي و هزينه‌هاي مورد انتظار بهره‌برداري شبكه است. قيدهاي مسأله شامل محدوديت‌هاي سرمايه‌گذاري، قيدهاي پخش توان، محدوديت حفظ عدم تعادل در بازه مجاز و محدوديت‌هاي بهره‌برداري از تجهيزات وعناصر شبكه است.
مسئله برنامه‌ريزي پيشنهادي به صورت يك مسئله بهينه سازي غيرخطي آميخته با اعداد صحيح مدل مي‌شود. مدل پيشنهادي بر روي شبكه آزمون استاندارد 13 باسه پياده‌سازي مي‌شود. نتايج عددي متعدد نشان‌دهنده توان‌مندي مدل پيشنهادي در ارتقاي تاب‌آوري شبكه توزيع نامتعادل و نامتقارن است.
چكيده انگليسي :
The design and operation of the power system is usually done based on reliability. Reliability, such as adequacy and security, give the designer and operator the assurance that the power system will perform well in the face of errors with a certain and predictable probability of occurrence and is capable of providing consumers with stable energy. Unforeseen events such as storms, tornadoes, floods, earthquakes, intentional attacks, etc, although they have a low occurrence rate, but they have a lot of destructive effects on the equipment and performance of the power network. Due to the low probability of occurrence of such events, such events are usually not considered in power system reliability studies. These events and their effects on the power system are usually investigated in the framework of resilience studies. In the system resilience studies, the behavior of the system against unexpected events and the ways to maintain the maximum performance of the power system in the face of them are investigated. As a result, by carrying out these studies and implementing the necessary measures, the power system, in addition to being designed and operated based on reliability criteria, also shows appropriate resilience in the face of unexpected events, which have a small probability of occurrence but have many destructive effects.
In recent years, most of the power grid blackouts around the world have been caused by faults in the distribution network. Considering this issue, it is very important to pay attention to the distribution network in planning the power system. Almost all distribution networks are unbalanced and sometimes asymmetric in reality. The unbalanced and asymmetric distribution network has single-phase, two-phase and three-phase loads and consists of single-phase, two-phase and three-phase sections. This imbalance and asymmetry causes complexity in distribution network planning; Because every action in the field of planning in the distribution network must be exploitable. Using an unbalanced and asymmetric network is more complicated than a balanced network. Unbalance in the network is tolerable to some extent and if this imbalance exceeds a certain limit, it may cause damage to equipment such as transformers, distributed generation sources and three-phase loads.
In this research, we present a model to improve the resilience of the unbalanced and asymmetric distribution network in dealing with unexpected events. We model the problem of improving the resilience of the distribution network as a planning problem of strengthening and static development in the form of two-stage stochastic programming. The first stage includes planning to strengthen the sections and locate emergency synchronous distributed generation sources, storage devices (batteries) and capacitor banks. The second stage includes network operation measures in two time periods: preventive operation (before the accident) and corrective operation (during the accident) in possible scenarios. In the preventive operation period, measures such as battery charge management and setting the amount of production power of distributed production sources are addressed, so that the necessary preparation in the network to deal with the incident is created. In the period of corrective operation, with actions such as managing the charging and discharging of batteries, adjusting the amount of production power of distributed generation sources and removing some loads, the performance of the system is kept at the maximum possible value. The objective function of the problem is the minimization of the sum of planning costs and the expected costs of network operation. The constraints of the problem include investment constraints, power distribution constraints, the constraint of maintaining imbalance in the allowed range, and the constraints of using equipment and network elements.
