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.
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.