مسیریابی بهینه فیدرهای شبکه‌هاي توزیع در حضور منابع پراکنده

3-1- مقدمه

مسیریابی بهینه فیدرها با توجه به نقش آن درکاهش هزینه سرمایه گذاری اولیه ایجاد و یا توسعه پست های فوق توزیع و توسعه فیدرها با عنایت به نیاز امروز و آتی به انرژی الکتریکی، کاهش تلفات فیدرها و افزایش قابلیت اطمینان از عوامل مهم و تاثیرگذار در طراحی شبکه می باشد.

در مسیریابی بهینه فیدرها رعایت حداکثر بارگذاری مجاز فیدرها، رعایت حداکثر بارگذاری پستهای فوق توزیع، رعایت حداکثر افت ولتاژ مجاز و رعایت محدودیت های جغرافیائی الزامی است.

اطلاعات مورد نیاز پایه برای حل مساله مسیریابی فیدرها، عبارتند از:

  • رشد بار
  • نرخ بهره و تورم
  • میزان افت ولتاژ مجاز
  • مکان پست فوق توزیع
  • مکان پست های توزیع
  • مسیرهای موجود فیدر
  • محدودیت های جغرافیائی و شهری
  • میزان بار هریک از پست های توزیع
  • نوع و قیمت فیدر فشار متوسط مورد استفاده
  • مناطقی که باید الزاما از فیدرهای زمینی استفاده شود.

در این پایان نامه از منابع پراکنده در مسیریابی بهینه فیدرها، استفاده گردیده، که بدلیل پیچیدگی خیلی زیاد لحاظ اثرات DG ها، از ورود به بحث های دیگر از قبیل حفاظت شبکه و تاثیر آن بر جریان و سطح و قدرت اتصال کوتاه شبکه پرهیز شده و در مطالعات پخش بار شبکه، DG بعنوان یک بار ثابت منفی در نظر گرفته شده است.

در حل مسیریابی بهینه فیدرها فرض می گردد که:

  • مکان پست فوق توزیع و پست های توزیع و مولدهای پراکنده معلوم می باشد.
  • با توجه به مطالعه پیش بینی بار بعمل آمده، بار پست های توزیع معلوم می باشد.
  • درپخش بار شبکه، منابع پراکنده بعنوان یک بار ثابت منفی اکتیو و راکتیو فرض می گردد.

دراین تحقیق، برای حل مساله مسیریابی بهینه فیدرها، از الگوریتم ژنتیک بهره گرفته شده و برای تولید قسمتی از ساختارهای اولیه ممکن از الگوریتم پریم (از الگوریتم های متداول روش کلاسیک درخت پوشای کمینه ) استفاده شده، از طریق زیربرنامه ای شعاعی بودن شبکه بدست آمده، بررسی می گردد و توسط زیربرنامه تعیین سطح مقطع هادیها، ماتریس مطلوب از ماتریس مشخصات بدست آمده و براساس نوع احداث سکشن (زمینی یا هوائی ) پیش بینی شده در ماتریس مشخصات و با توجه به توان های اکتیو بارها، حداقل مقطع مناسب هادی های سکشن ها با استفاده از جداول هادی های ACSR و کابل ها، تعیین می گردد. سپس از طریق زیربرنامه پخش بار پیشرو- پسرو پارامترهای مورد نیاز ولتاژ و جریان تعیین و درنهایت پس از آزمون و ارزیابی ساختارها، جواب مسئله بدست می آید.

در ادامه، الگوریتم های پریم، ژنتیک، زیربرنامه های تست شعاعی بودن شبکه، زیربرنامه تعیین سطح مقطع هادی های سکشن ها، زیربرنامه پخش بار پیشرو- پسرو و سپس سناریوهای مختلف مسیریابی بهینه فیدرها بررسی می گردد.

3-2- درخت پوشای کمینه

در یک گراف درخت پوشا درختی است که خود یک زیرگراف از G بوده و شامل تمام گره های گراف G است. در یک گراف وزن دار اغلب به دنبال درخت پوشائی هستیم که دارای کمترین مجموع وزن روی شاخه ها باشد. چنین درختی را درخت پوشای کمینه گویند]16[.

در این پایان نامه از الگوریتمی برای ایجاد درخت پوشای بهینه با ویژگی های ذیل استفاده می گردد:

  • حفظ حالت شعاعی شبکه
  • تغذیه تمامی بارهای شبکه
  • حداقل نمودن مجموع وزن شاخه ها

الکوریتم کلاسیک موردنظر استفاده با خصوصیات مورد اشاره، الگوریتم پریم نام دارد.

در این الگوریتم، از یک رأس شروع می کنیم و یال با کمترین وزن که از آن می گذرد را انتخاب می کنیم. در مرحله بعد یالی انتخاب می‌شود که کمترین وزن را در بین یال‌هایی که از دو گره موجود می گذرد داشته باشیم. به همین ترتیب در مرحله بعد یالی انتخاب می‌گردد که کمترین وزن را در بین یال هایی که از سه گره موجود می گذرد داشته باشد. این روال را تا جائی که درخت پوشای بهینه حاصل شود، تکرار می کنیم. باید توجه داشت که یال انتخابی در هر مرحله در صورتی انتخاب می‌شود که در گراف حلقه ای ایجاد نکند]16[.

3-2-1- الگوریتم پریم

الگوریتم پریم به عنوان یکی از الگوریتم های نظریه گراف جهت تولید درخت پوشای کمینه، دارای مراحل ذیل است:

  • همه راس های گراف موردنظر را در مجموعه فرضی N، قرارداده و مجموعه فرضی تهی S را درنظرمی گیریم.
  • گره ای را به عنوان گره شروع درS قرار می دهیم.
  • کوچکترین یال متصل به گره شروع را انتخاب و گره متصل به آن یال را پیدا و درS قرار می دهیم.
  • کوچکترین یال را در بین یال‌هایی که از دو گره موجود در S می گذرد انتخاب و گره متصل به آن یال را پیدا و به دو گره قبلی اضافه می کنیم.
  • کوچکترین یال را در بین یال‌هایی که از سه گره موجود در S می گذرد انتخاب و گره متصل به آن یال را پیدا و به سه گره قبلی اضافه می کنیم.
  • این مراحل را تا جائی ادامه می دهیم که مجموعه S با مجموعه N برابرگردد.

3-2-2- ورودی الگوریتم پریم:

ورودی الگوریتم پریم، اطلاعات گره مبدا و مقصد، طول سکشن ها، مقاومت و راکتانس واحد طول سکشن ها و توان اکتیو و راکتیو مصرفی بارها است.

 

3-2-2-2- خروجی الگوریتم پریم:

خروجی الگوریتم پریم، یک آرایه یک بعدی بوده که تعداد عنصرهای های آن برابر تعداد حالت های ممکن موردنظر سکشن ها (با توجه به محدودیت های جغرافیائی ) بوده و هرآرایه دارای ارزش صفر و یک می باشد که یک، به منزله انتخاب و صفر به منزله عدم انتخاب سکشن متناظر است.

3-2-2-3- شاخص الگوریتم پریم:

شاخص مورد استفاده ، حاصلضرب مجذور جریان عبوری از هر سکشن در مقاومت آن سکشن طبق رابطه (3- 1) است.

Dij = Iij2 * rij                                                                                                                  رابطه (3- 1)

که:    Dij و Iij  و rij به ترتیب شاخص الگوریتم پریم، جریان و مقاومت سکشن ها می باشد.

ذکر  مطالب ذیل ضروری است :

  • درصورتی که هیچ کدام از شاخص تولید شده سکشن ها با هم مساوی نباشد، خروجی الگوریتم منحصر بفرد بوده و در صورت تکراری بودن شاخص در ستون متناظر ماتریس تلاقی به تعداد تکرار شاخص، امکان تولید خروجی به همان تعداد میسر می باشد.