افزایش قابلیت بارپذیری

Transcript

1 7 مجله مهندسی برق دانشگاه تبریز جلد 7 شماره بهار شماره پیا یپ بهینه DSTATCOMها و DGها بهمنظور کاهش تلفات و افزایش قابلیت بارپذیری حسین کرمی پرزانی دانشجوی دکتری بهروز ذاکر دانشجوی دکتری میالد نصیری دانشجوی کارشناسی ارشد هادی طاریمرادی دانشجوی دکتری گئورگ قرهپتیان 5 استاد و 5- دانشکده مهندسی برق - دانشگاه صنعتی امیرکبیر - تهران - ایران - h.karam@aut.ac.r, zaker.behrooz@aut.ac.r, mlad.nasr@aut.ac.r, tarmorad@gmal.com, grptan@aut.ac.r 5 چکیده: امروزه به دلیل کاهش منابع سوخت فسیلی و همچنین افزایش آالیندههای محیطی استفاده از منابع تولید پراکنده در شبکههای قدرت افزایش یافته است. از طرف دیگر افزایش تقاضای بار موجب بهرهبرداری از شبکههای توزیع فعال نزدیک به محدودیتهای آن نظیر توان عبوری از خطوط میشود. این امر سبب شده است تا عالوه بر استفاده از منابع تولید پراکنده از عناصر DFACTS مانند DSTATCOM نیز استفاده شود. مکان نصب منابع تولید پراکنده و DSTATCOM بر عواملی چون تلفات و قابلیت بارپذیری شبکه اثرگذار است. ازاینرو اگر مکان نصب یا قرارگیری این عناصر در شبکه بهینه انتخاب نشود ممکن است موجب اثرات نامطلوبی همچون افزایش تلفات شود. در این مقاله بهمنظور کاهش و یا از بین بردن اثرات منفی اشارهشده یک تابع هدف جدید ارائه شده تا بتوان بهوسیله مینیمم کردن مقدار آن توسط الگوریتم ژنتیک مکانه یا مناسب برای نصب DGها و DSTATCOMها را پیدا کرد. تابع هدف ارائهشده برای بهبود قابلیت بارپذیری شبکه و کاهش تلفات است. این روش جدید در دو شبکه و باسباره IEEE پیادهسازی شده و مکانه یا مناسب برای DGها و DSTATCOMها برای هر دو شبکه بهدست آمد. نتایج بیانگر تأثیر مثبت روش ارائهشده در بهبود بارپذیری سیستم و کاهش تلفات شبکه در این دو سیستم است. ازآنجاکه الگوریتمه یا دقیق را نمیدهند و فقط میتوانند نزدیک به نقطه بهینه را بیابند جوابه یا بهینه هستند. بهدستآمده با استفاده از الگوریتم ژنتیک جوابه یا فراابتکاری نقاط بهینه کلی نزدیک به نقطه واژههای کلیدی: منابع تولید پراکنده DSTATCOM تلفات قابلیت بارپذیری تابع هدف الگوریتم ژنتیک. Optmal Placement of DGs and DSTATCOMs n order to Loss Reducton and Loadablty Improvement H. Karam, PhD Student; B. Zaker, PhD Student; M. Nasr, MSc Student; H. Tarmorad, PhD Student; G. Gharehpetan 5, Professor,,, & 5- Faculty of Electrcal Engneerng, Amrkabr Unversty of Technology, Tehran, Iran, Emals: h.karam@aut.ac.r, zaker.behrooz@aut.ac.r, mlad.nasr@aut.ac.r, tarmorad@gmal.com, grptan@aut.ac.r 5 Abstract: Increasng load demand n dstrbuton system, needs extenson of dstrbuton system or restructure of network. All the changes n the dstrbuton network, to respond load demand ncreasng, known as development of dstrbuton system. Due to the development of dstrbuton systems and ncreasng electrcty demand, and n order to overcome the shortcomngs of dstrbuton systems such as hgh loss and low loadablty, the use of dstrbuted generaton (DG) and FACTS devces such as DSTATCOMs are ncreasng. The placement of these devces s a sgnfcant factor affectng network loss reducton and mprovng network performance. In ths paper, n order to acheve optmal places of DGs and DSTATCOMs, a new objectve functon s proposed and optmzed based on the genetc algorthm (GA). The objectve functon ncludes system loadablty and network loss. The proposed method s appled to the IEEE -bus and 9-bus test system and optmal places of DGs and DSTATCOMs are acheved by the proposed method. The results show the effectveness of the proposed method to loadablty mprovement and loss reducton. As metaheurstc algorthms cannot exactly fnd optmal pont n some problems, the results of ths paper are near-optmal ponts for places of DGs and DSTATCOMs. Keywords: Dstrbuted generaton, DSTATCOM, losses, loadablty, placement, objectve functon, GA. تاریخ ارسال مقاله: // تاریخ اصالح مقاله: 5// تاریخ پذیرش مقاله: 5// نام نویسنده مسئول: گئورگ قرهپتیان نشانی نویسنده مسئول: ایران - تهران - خیابان حافظ - دانشگاه صنعتی امیرکبیر - دانشکده مهندسی برق. Tabrz Journal of Electrcal Eng., vol. 7, no., sprng 07 Seral no. 79

2 / مجله مهندسی برق دانشگاه تبریز جلد 7 شماره بهار - مقدمه امروزه به علت گسترش سیستمه یا را در برنامهریزی سیستمه یا توزیع این سیستمها نقش مهمی قدرت ایفا میکنند ]-5[. بنا بر تحقیقات انجامشده سیستمهای توزیع شامل درصد از تلفات کل سیستم میباشد ][. باال بودن نسبت X/R در شبکهه یا توزیع باعث میشود که این شبکهها افت ولتاژ قابلمالحظهای داشته باشند. عالوه بر این سیستمه یا توزیع معموال دارای فیدرهای شعاعی هستند افزایش تقاضای بار الکتریکی و متعاقبا پیشرفت سیستمه یا درنتیجه توزیع سبب افزایش افت ولتاژ و تلفات و همچنین ناهماهنگی بار میشود ]7[. به سبب وجود محدودیتها نمیتوان از تمام ظرفیت خطوط بهره برد ] [ لذا باید در شبکهه یا توزیع از تجهیزات جدیدی استفاده شود تا بتوان بهواسطه آنها کیفیت بهرهبرداری از شبکه را ارتقا داد. کاربرد الکترونیک قدرت و فناوریه یا جدید ادوات FACTS و منابع تولید پراکنده برای بهبود کیفیت و شرایط بهرهبرداری از شبکه توزیع افزایش یافته است. این عناصر در شبکههای توزیع برای کاهش تلفات بهبود کیفیت توان بهبود پروفیل ولتاژ و افزایش میزان بارپذیری شبکه استفاده میشوند. بنابراین مکان این تجهیزات که در شبکه نصب میشوند باید بهنحوی تعیین شود که کیفیت شبکه را باال ببرد. مسئله مکانیابی صحیح این عناصر به یک چالش برای محققان و برنامهریزان شبکه تبدیل شده است. -- بهینه DSTATCOMها بدون در نظر گرفتن DGها DSTATCOM بهعنوان یک عنصر موازی که به یک مبدل منبع ولتاژ ( 5 )VSC متصل است بهطور فزایندهای در مباحث کیفیت توان به کار میرود. در اضافهباری و افت ولتاژ ولتاژ باسباری که DSTATCOM به آن متصل است با تزریق جریان تنظیمی به سیستم میتواند تنظیم شود ][. این جریان تزریقی بهوسیله یک باس متصل به منبع ولتاژ و تبادل توان راکتیو میتواند ولتاژ را در مقدار مطلوب تنظیم نماید. در ][ نمونه آزمایشی از DSTATCOM ارائه شده است تا به کمک آن اثر افت ولتاژ در عدم تعادل سیستم کاهش یابد. طراحی و بهرهبرداری از DSTATCOM بهعالوه مفاهیم کنترل آن در ][ بررسی شده است. تصحیح ضریب توان و کاهش هارمونیکهایی که به علت شرایط عدم توازن ولتاژ در سیستمه یا سهفاز با بارهای مثلث بهرهبرداری میشوند بهوسیله کاربرد عناصر DSTATCOM در ][ موردمطالعه قرار گرفته است. در ][ عملکرد یک DSTATCOM بهوسیله یک روش کنترلی بر مبنای بهبود توان اکتیو و راکتیو لحظهای برای ایجاد یک جریان ثابت در ولتاژها و بارهای متفاوت بررسی شده است. در ]5[ مقایسه کلی بین سه روش کنترلی برای بهرهبرداری از DSTATCOMها در شبکه توزیع سهفاز چهارسیمه ارائه شده است. در ][ DSTATCOM سهفاز سهسیمه که با سلولهای خورشیدی و یا باتریهایی که با مبدل بوست کار میکنند و برای بهبود کیفیت توان به کار میرود ارائه شده است. ]7-[ در نویسندگان برای مکانیابی تکنیکهایی نظیر PSO 7 و GA 8 بهره بردهاند. -- DSTATCOMها از بهینه DGها بدون در نظر گرفتن DSTATCOM در ][ Wang و Nehrr یک روش تحلیلی بهمنظور DGها در شبکه توزیع با توجه به بارهای متفاوت ارائه کردهاند که برای کاهش تلفات حقیقی بهکار میرود. در این تحقیق فرض شده است که واحدهای DG ضریب توان واحد دارند و اثر خازنی خطوط هوایی نیز در نظر گرفته نشده است. در ][ نویسندگان روشی بر پایه معادالت پخش بار برای و مقداریا یب بهینه DGها استفاده کردهاند. بهمنظور بررسی صحت این مکانیابی دو اندیس برای همه باسها بهکار رفته است. در ][ روش جدیدی بهمنظور و مقداریابی بهینه DG با هدف بهبود پروفیل ولتاژ کاهش تلفات و افزایش پایداری ولتاژ با استفاده از GA برای مکانیابی و PSO برای مقداریابی انجام شده است. در ][ روش جدیدی مبتنی بر الگوریتم جستجوی هارمونی بهمنظور بهینه منابع تولید پراکنده با هدف کاهش تلفات و افزایش قابلیت اطمینان ارائه شده است. -- بهینهسازی همزمان مکان DSTATCOMها و DGها گسترش شبکههای توزیع محدودیت توان منابع تولید پراکنده افزایش تقاضای بار و هزینه پیادهسازی این عناصر باعث میشود که نتوان از منابع تولید پراکنده بهصورت گسترده استفاده نمود. درنتیجه الزم است تا از عناصر دیگری نظیر DSTATCOMها برای جبران افت ولتاژ تلفات موجود در شبکه بهبود ضریب توان و افزایش میزان بارپذیری شبکه در شبکههای توزیع بزرگ بهره جست. عناصر DSTATCOM کیفیت توان شبکه را به کمک کنترل توان راکتیو بهبود میدهد. مکانیابی بهینه منابع تولید پراکنده و DSTATCOMها باید بهطور همزمان در مسائل بهینهسازی شبکه مدل شود. روشهای بهینهسازی زیادی وجود دارند که این مسئله را شامل شدهاند ]-7[. در ][ همزمان منابع تولید پراکنده و DSTATCOMها با هدف کاهش تلفات توان با استفاده از PSO مطالعه شده است. در ][ همزمان منابع تولید پراکنده و DSTATCOMها با استفاده از الگوریتم بهینهسازی مورچگان (ACO) و منطق فازی بهمنظور کاهش تلفات و بهبود پروفیل ولتاژ انجام شده است. در هیچکدام از مقاالت اشارهشده که همزمان DG و DSTATCOM را در نظر گرفتهاند بهبود تلفات و بارپذیری شبکه مطالعه نشده است. در این مقاله بهینهسازی بر مبنای الگوریتم ژنتیک برای همزمان منابع تولید پراکنده و DSTATCOMها در شبکه توزیع بهمنظور کاهش تلفات و بهبود بارپذیری شبکه صورت گرفته است. این تابع در شبکه و باسه IEEE پیادهسازی و نتایج ارائه شده است. بهطورکلی نوآوریه یا کرد: مقاله را میتوان بهصورت زیر عنوان Tabrz Journal of Electrcal Eng., vol. 7, no., sprng 07 Seral no. 79

3 / مجله مهندسی برق دانشگاه تبریز جلد 7 شماره بهار V V ( R jx ) I )( مکانیابی همزمان DG و DSTATCOM در شبکهه یا موردمطالعه توزیع V V + R jx در نظر گرفتن همزمان کاهش تلفات و بهبود بارپذیری شبکه با مکانیابی بهینه و همزمان DG و DSTATCOM δ شکل : دیاگرام تک فاز باس در سیستم توزیع شکل دی: اگرام فازوری ولتاژ و جریان شکل I P + jq P + + jq + θ + θ I -jx I V + -R I V - DSTATCOM در پخش بار توزیع DSCTACOM وسیلهای است که بهصورت موازی به شبکه متصل میشود و توان اکتیو و راکتیو را در نقطه مشترک با شبکه هم جذب و هم تزریق میکند. DSTATCOM همچنین یک مبدل DC/AC است که شامل یک لینک DC خازنی یا یک منبع DC انرژی است که ولتاژ DC ثابت را مهیا میکند و یک کلیدزنی سهفاز با مدوالسیون PWM و پل مبدل منبع ولتاژ )VSC( است. این عنصر معموال بهوسیله ترانسفورماتور کوپلینگ به شبکه توزیع متصل میشود ][. یک DSTATCOM میتواند مانند منبع ولتاژ سنکرون با زاویه و اندازه ولتاژ کار کند که از این ویژگی برای تصحیح ولتاژ و ضریب توان بهره میگیرند. شکل یک باس را در شبکه توزیع نشان میدهد که DSTATCOM به آن متصل شده است ]5 و [. مقادیر ولتاژ و جریان از پخش بار بهدست میآید. در سیستمهای سنتی ولتاژ کمتر از یک پریونیت است. با توجه به شکل در این مورد فرض شده است که ولتاژ در باس + کمتر از یک پریونیت است و در این مطالعه DSTATCOM نصب شده است تا ولتاژ را در باس + به مقدار مطلوب برساند. DSTATCM برای تنظیم ولتاژ و کاهش تلفات در شرایط مانا استفاده میشود و میتواند توان راکتیو به شبکه تزریق نماید. I DSTATCOM V th Bus VSC شکل : نمونه یک DSTATCOM متصل به باس ام در بسیاری از اتصال کوتاهها و بهرهبرداری در حالت مانا با بارگذاری زیاد DSTATCOM جریان جبرانساز را در نقطه مشترک با شبکه تزریق میکند و ولتاژ هم بهوسیله DSTATCOM بهشکل قابلقبولی به ولتاژ دلخواه نزدیک میشود ]-[. بهطورکلی عنصر DSTATCOM توانایی مبادله توان اکتیو و راکتیو را بهطور همزمان دارد. این توان مبادلهای بستگی به ظرفیت منبع دارد. در این مقاله فرض شده است که تنها توانایی تبادل توان راکتیو را دارا باشد. از آنجایی که شبکه توزیع موردنظر بهصورت شعاعی است از روش Backward/forward sweep گرفتن پخش برای شبکههای توزیع بار عموما شبکه از بهصورت توزیع استفاده شده است. تمامی شعاعی هستند و از تغذیه یکسو میشوند. قسمتی از یک شبکه نمونه توزیع در شکل آماده است. فرض شده است که شبکه متعادل است. امپدانس بین باس و+ به شکل R+X نشان داده میشود. بارهای محلی که به باسه یا و + متصل هستند به ترتیب بهصورت P+jQ و P++jQ+ نشان داده میشوند. V و V+ ولتاژ باسهاست. دیاگرام فازوری شکل در شکل ارائه شده است. معادالت KVL بهصورت زیر میباشد: بنابراین جریان I I DSTATCOM باس + نصب شده است لذا جریان شاخه عبور مینمایند. عمود بر ولتاژ است. DSTATCOM در و I DSTATCOM همزمان از ' I DSTATCOM ' ' ' ' ' V V ( R jx )( I I DSTATCOM ( )) V R jx I DSTATCOM V + I P + jq P + + jq + VSC Energy Storage )( )( شکل : نصب DSTATCOM در باس + Energy Storage Tabrz Journal of Electrcal Eng., vol. 7, no., sprng 07 Seral no. 79

4 / مجله مهندسی برق دانشگاه تبریز جلد 7 شماره بهار P loss n R I شکل 5: دیاگرام فازوری ولتاژ و جریان شبکه شکل دیاگرام فازوری شکل در شکل 5 ارائه شده است. با جدا کردن قسمت حقیقی از موهومی در معادله رابطه زیر حاصل میشود: الف( هزینه تلفات تلفات سیستم بهصورت زیر محاسبه میشود: )( ب( قابلیت بارپذیری برای یافتن بیشینه قابلیت بارگذاری در شبکه تمامی بارهای اکتیو و راکتیو افزایش داده میشود. درنتیجه معادالت پخش بار در گام ام مطابق روابط زیر بهدست میآید: P P, Q Q 0 0.0,, برابر یک فرض شده است. تا جایی اضافه میشود )7( )( در این مقاله که معادالت پخش بار واگرا شود. آخرین مقدار قابلقبول λ را بیشینه 0 I DSTATCOM δ I θ + θ + V + -R I DSTATCOM -jx I -jx I DSTATCOM V + -R I V ظرفیت بارپذیری شبکه مینامند که با max مقدار در شکل نشان داده شده است. نشان داده میشود. این B x A x sn ' )( )5( A ( a a a a ) ( a a a a ) )( شکل : منحنی ولتاژ و بارپذیری B ( a a a a ).( V )( R ) ' C ( V. R ) ( a a a a ) ' a Real V Real R jx. I a Imag V Imag R jx. I a a X R IDSTATCOM sn I DSTATCOM a V ' a x ' ' ' ' sn a cos jq ( V ).( I ( )) ' ' ' * DSTATCOM DSTATCOM )7( )( )( )( )( )( )( )( )5( - فرمولبندی مسئله -- تابع هدف بررسی قابلیت بارپذیری شبکه بهنوعی با مبحث بررسی پایداری ولتاژ شبکه گره میخورد. روشه یا مختلفی در مراجع برای بررسی پایداری ولتاژ ارائه شده است. در ]5[ از طریق دنبال کردن منحنیهای PV و با استفاده از پخش بار تداومی حاشیه پایداری ولتاژ محاسبه شده است. تابع هدف مورداستفاده در این مقاله برای مکانیابی منابع تولید پراکنده برای افزایش میزان قابلیت بارپذیری در شبکه تابع هدف زیر در نظر OF Loadablty max گرفته شده است. در این مقاله اهمیت هر دو قسمت تابع هدف را یکسان در نظر )( گرفته و وزن برابر یک برای هر دو لحاظ شده است. چنین کاری به دلیل پریونیت بودن هرکدام از توابع موردنظر امکانپذیر خواهد بود. تابع هدف تعریفشده در این مقاله بهصورت زیر در نظر گرفته شده است: Objectve Functon V V V mn U (p.u.) max λ loss )( nomnal Loadablty (λ) p p λ max loss(nomnal) -- محدوده ولتاژ قابلقبول شبکه محدوده ولتاژ بین مقادیر زیر است: )( و DSTATOM است و از قسمت تشکیل شده است. Tabrz Journal of Electrcal Eng., vol. 7, no., sprng 07 Seral no. 79

5 / مجله مهندسی برق دانشگاه تبریز جلد 7 شماره بهار - بهینهسازی به کمک الگوریتم ژنتیک ترکیب و جهش که در الگوریتم ژنتیک به کار میرود یکی از مهمترین بخشها است که در ادامه آمده است ][: -- عامل ترکیب 9 در الگوریتم ژنتیک مانند زیر شبیهسازی میشود: ترکیب c, k [( k ) p, k ( k ) p, k ] c, k [( k ) p, k ( k ) p, k ] k p, k c, k )( )( که ا مین نسل از عنصر kا م است. و عدد تصادفی است که بهصورت زیر ساخته میشود: والدین انتخابی و c p( ) ( c ), f 0 p( ) ( ), f c c )( )5( این توزیع از تابع نمونه یونیفرم عدد تصادفی بین صفر و یک تولید ( ) (u) (u) c میکند که اندیس توزیع برای ترکیب است. که نتایج حاصل از الگوریتمهایی مانند ژنتیک ممکن است بهینه دقیق سیستم نبوده و نقاط نزدیک به بهینه را داده باشند. به همین دلیل در مقاالت قبلی پیشنهاد شده است که جهت کاهش این نقطهضعف )و نه از بین بردن کامل آن( الگوریتم فراابتکاری برای مسئله چندین بار اجرا گردد و بهترین جواب در مقاله گذاشته شود. در این مسئله برای شبکه و یا باسه چندین بار الگوریتم اجرا شده و بهترین جواب بهدستآمده درج شده است. بدیهی است که این جواب نیز به دلیل خاصیت الگوریتمه یا فراابتکاری جواب نزدیک به نقطه بهینه )و نه کامال 5 بهینه( میتوانند لقب بگیرند شکل 7: سیستم باسه IEEE )( (u) ( ) [( u)] ( ) )7( 0 -- عامل جهش u l c p ( p p ) k k k k k l p k u p k p k )( c k نسل و که والد میباشد. مرز باالیی و مرز پایینی است کوچکترین k تغییر حسابشده از توزیع چندجملهای زیر است: و شکل 8: سیستم باسه IEEE m k rk k ( ) - f r 0.5 m k rk k [( )] f r 0.5 m )( )( r k که است. عدد تصادفی بین صفر و یک است و اندیس جهش در توزیع 5- نتایج شبیهسازی شبکهه یا موردمطالعه در این مقاله شبکهه یا توزیع و باسباره IEEE است که در شکله یا 7 و نشان داده شدهاند. در این مطالعه هدف یافتن مکان بهینه نصب منابع تولید پراکنده و DSTATCOMها است و فرض شده است که ظرفیت این تجهیزات از قبل معلوم است. این ظرفیتها در جدول آورده شده است. همچنین ضریب قدرت نامی منابع تولید پراکنده /5 در نظر گرفته شده است. الزم به ذکر است جدول ظ: رفیت تجهیزات نصبشده در هر دو شبکه و باسه تجهیز ظرفیت 5 kva kvar عدد DG عدد DSTATCOM الف( سیستم باسه IEEE برای این سیستم جایابی منابع تولید پراکنده و با استفاده از الگوریتم ژنتیک انجام شده که نتایج شبیهسازی در جدول Tabrz Journal of Electrcal Eng., vol. 7, no., sprng 07 Seral no. 79

6 / مجله مهندسی برق دانشگاه تبریز جلد 7 شماره بهار خالصه شده است. شایانذکر است که تعداد حاالت ممکن برای هر بهصورت تجهیز یعنی برابر با از انتخاب 55 خواهد بود. بهعبارتدیگر برای اینکه بتوان تمامی حاالت ممکن را بدون استفاده از ژنتیک بررسی کنیم نیاز به انجام شبیهسازی بهاندازه که بیش از میلیون شبیهسازی دارد. این تعداد شبیهسازی با استفاده از الگوریتم ژنتیک با انتخاب ذره برای میزان جمعیت اولیه و اجراشدن الگوریتم در تکرار برابر با شبیهسازی خواهد شد. ازآنجاکه اجرای هر شبیهسازی برای یافتن مقدار بارپذیری بیشینه شبکه بسیار زمانگیر است درنتیجه منطقی به نظر میرسد که از الگوریتم ژنتیک بهجای محاسبه تمامی حاالت ممکن استفاده نموده و نتایج بهدستآمده که نزدیک به بهینه مطلق و نه دقیقا بهینه مطلق است را قابلقبول دانست. در سیستم باسه حضور همزمان DSTATCOMها و DGها باعث کاهش %7/ تلفات شبکه شده است. همچنین قابلیت بارپذیری در سیستم باسه %/ بهبود پیدا کرده است. همانطور که از نتایج مشخص است مکان DGها روی نصب باسهایی است که در انتهای فیدر قرار گرفتهاند. همچنین با توجه به اطالعات شبکه که در ضمیمه آورده شده است همانگونه که انتظار داریم مکان نصب DSTATCOMها نیز باسهایی است که بار راکتیو باالیی دارند. جدول : نتایج شبیهسازی برای سیستم باسه مکان نصب منابع تولید پراکنده مکان نصب قابلیت بارپذیری )λ( بدون حضور DG ها و باسه یا باسه یا 7 5 / قابلیت بارپذیری )λ( بدون حضور DG ها و در حضور قابلیت بارپذیری )λ( در حضور DG ها و بدون حضور قابلیت بارپذیری )λ( در حضور DG ها و /5 / / تلفات شبکه بدون حضور DG ها و /7 تلفات بدون حضور DG ها و در حضور / تلفات در حضور DG ها و بدون حضور / تلفات شبکه در حضور DG ها و DSTATCOMها مقدار تابع هدف نحوه همگرا شدن تابع هدف در شکل نشان داده شده است. شکل : مقدار تابع هدف برای سیستم باسه مشاهده میشود که حضور DGها بهتنهایی تأثیر زیادی بر افزایش بارپذیری شبکه ندارد اما حضور DSTATCOMها بهدلیل تأثیر بیشتر بر روی ولتاژ باسها بارپذیری شبکه را به میزان قابلتوجهی افزایش میدهد. همچنین حضور تنهای DSTATCOMها به این دلیل که جریان راکتیو تزریق میکنند تأثیر زیادی در کاهش تلفات ندارند اما حضور DGها تلفات را با تزریق توان اکتیو به میزان قابلمالحظهای کاهش میدهد. ب( سیستم 9 باسه IEEE برای این سیستم جایابی منابع تولید پراکنده و با استفاده از الگوریتم ژنتیک انجام شده که نتایج شبیهسازی در جدول خالصه شده است. شایانذکر است که تعداد حاالت ممکن برای هر تجهیز بهصورت انتخاب از یعنی برابر با 5 خواهد بود. بهعبارتدیگر برای اینکه بتوان تمامی حاالت ممکن را بدون استفاده از ژنتیک بررسی کنیم نیاز به انجام شبیهسازی بهاندازه 5 5 که بیش از /7 میلیارد شبیهسازی نیاز دارد. این تعداد شبیهسازی با استفاده از الگوریتم ژنتیک با انتخاب ذره برای میزان جمعیت اولیه و اجراشدن الگوریتم در تکرار برابر با شبیهسازی خواهد شد. ازآنجاکه اجرای هر شبیهسازی برای یافتن مقدار بارپذیری بیشینه شبکه بسیار زمانگیر است درنتیجه منطقی به نظر میرسد که از الگوریتم ژنتیک بهجای محاسبه تمامی حاالت ممکن استفاده نموده و نتایج بهدستآمده که نزدیک به بهینه مطلق و نه دقیقا بهینه مطلق است را قابلقبول دانست. هر چه اندازه شبکه بزرگتر باشد تعداد حاالت ممکن افزایش یافته و استفاده از الگوریتم ژنتیک را منطقیتر میکند. در سیستم باسه حضور همزمان DSTATCOMها و DGها باعث کاهش %/ تلفات شبکه شده است. همچنین قابلیت بارپذیری در سیستم باسه %/ بهبود پیدا کرده است. نحوه همگرا شدن تابع هدف در شکل نشان داده شده است. همانطور که مالحظه میشود در ابتدا مقدار تابع هدف بسیار باال بوده و مکان تجهیزات بهدرستی انتخاب نشدهاند. اما پس از چند تکرار در حوالی تکرار پنجم مکانه یا انتخابشده باعث کاهش قابلتوجهی در Generaton 5/ / Tabrz Journal of Electrcal Eng., vol. 7, no., sprng 07 Seral no. 79

7 5/ مجله مهندسی برق دانشگاه تبریز جلد 7 شماره بهار مقدار تابع هدف شده است. با ادامه اجرای الگوریتم بهینهسازی مقدار 9- نتیجهگیری تابع هدف کاهش یافته و تا جایی اجرای الگوریتم ادامه مییابد که یکی از شروط توقف به وقوع بپیوندد. همانطور که از نتایج مشخص است DGها روی باسه یا انتهایی فیدر قرار گرفتهاند تا به بهبود تلفات شبکه کمک کنند. همچنین با توجه به اطالعات شبکه که در ضمیمه آورده شده است مکان نصب DSTATCOMها باسهایی است که بار راکتیو باالیی دارند که کامال توجیهپذیر است. میتوان نتیجه گرفت که مکانه یا بهینه انتخابشده برای نصب DGها و DSTARCOMها توسط الگوریتم بهینهسازی در هر دو شبکه موردمطالعه باعث بهبود قابلتوجه وضعیت شبکه شده است. جدول : نتایج شبیهسازی برای سیستم باسه مکان نصب منابع تولید پراکنده مکان نصب قابلیت بارپذیری )λ( DSTATCOMها بدون حضور DGها و قابلیت بارپذیری )λ( بدون حضور DG ها و در حضور باسه یا 5 باسه یا / / قابلیت بارپذیری )λ( در حضور DG ها و بدون حضور /5 قابلیت بارپذیری )λ( در حضور DGها و DSTATCOMها تلفات شبکه بدون حضور DGها و DSTATCOMها تلفات بدون حضور DG ها و در حضور / 5/ / تلفات در حضور DG ها و بدون حضور 5/ تلفات شبکه در حضور DGها و DSTATCOMها مقدار تابع هدف در این مقاله یک تابع هدف جدید برای انتخاب بهینه مکان نصب DSTATCOMها و DGها در سیستمه یا و باسباره IEEE ارائه شده است. تابع هدف ارائهشده شامل بهبود قابلیت بارپذیری شبکه و کاهش تلفات میباشد و از الگوریتم ژنتیک برای بهینهسازی تابع هدف استفاده شده است. نتایج شبیهسازی نشان میدهد که حضور همزمان DSTATCOMها و DGها باعث کاهش تلفات و بهبود قابلیت بارپذیری شبکه شده است. با توجه به پیادهسازی روش ارائهشده بر روی دو شبکه مختلف و دریافت نتایج مناسب در هر دو شبکه میتوان نتیجه گرفت که تابع هدف ارائهشده برای هر دو شبکه مناسب بوده و میتوان برای بررسی این دو شبکه اعمال نمود. پیوست جدول : دادهه یا kvar Q Receve R( ) X( ) شبکه توزیع باسباره IEEE Send Bus Receve kw P Receve / / / / / /7 /7 / / / /7 / /5 /5 /7 / /7 / /5 /5 /7 /5 / / / / /5 / /575 /7 /5 / /7 /5 / / /77 / /5 /7 /7 /5 / /55 /7 /5 /55 /7 /57 /55 /55 /7 /7 / /7 /7 / /7 /7 /7 /55 / / /5 Penalty value.... 5/5 / Generaton شکل : مقدار تابع هدف برای سیستم باسه Tabrz Journal of Electrcal Eng., vol. 7, no., sprng 07 Seral no. 79

8 / مجله مهندسی برق دانشگاه تبریز جلد 7 شماره بهار /7 /7 /5 / /5 / 7 5 5/ 7/5 7/5 / /7 /5 7/ 7 /5 / / / / /7 / / / /5 /77 / / /575 /7 /5 /75 / / /7 /7 /7 / /7 / /7 / / / /7 / /57 / / /7 /55 / /7 / /5 / / / / Send جدول 5: دادهه یا شبکه توزیع باسباره IEEE مراجع [] N. Gupta, A. Swarnkar, and K. R. Naz, Dstrbuton network reconfguraton for power qualty and relablty mprovement usng Genetc Algorthms, Internatonal Journal of Electrcal Power & Energy Systems, vol. 5, pp. -7, 0. [] T. H. Ortmeyer, T. Hyama, and H. Salehfar, Power qualty effects of dstrbuton system faults, Internatonal Journal of Electrcal Power & Energy Systems, vol. 8, no. 5, pp. -9, 99 [] H. Shareefa, A. A. Ibrahma, N. Salmanb, A. Mohameda, and W. Lng Aa, Power qualty and relablty enhancement n dstrbuton systems va optmum network reconfguraton by usng quantum frefly algorthm, Internatonal Journal of Electrcal Power & Energy Systems, vol. 58, pp. 0-9, 0. [] J. F. Franco, M. J. Rder, M. Lavorato, and R. A. Romero Mxed-nteger LP model for the optmal allocaton of voltage regulators and capactors n radal dstrbuton systems, Internatonal Journal of Electrcal Power & Energy Systems, vol. 8, pp. -0, 0. [5] A. Taher, and S. A. Afsar Optmal locaton and szng of DSTATCOM n dstrbuton systems by mmune algorthm, Electrcal Power and Energy Systems, vol. 0, pp. -, 0. [] H. N. Ng, M. A. Salama, and A. Y. Chkhan, Classfcaton of capactor allocaton technques, IEEE Transactons on Power Delvery, vol. 5, no., pp. 87-9, 000. [7] M. H. Morad, A. Zenalzadeh, Y. Mohammad, and M. Abedn, An effcent hybrd method for solvng the optmal sttng and szng problem of DG and shunt 7 5 Bus Receve kw P Receve / / /5 5/ /5 / / / kvar Q Receve / 5 5/5 5/5 5 5 / /5 / / /55 / / / / R( ) /5 /5 /5 /5 / / / / / /7 /7 / / /5 / /7 /7 /7 / / / /5 / /7 / /7 / / /7 /7 /5 / /7 /7 / / /5 / / /7 / / / / / / پیوست X( ) / / / / / / /7 /5 /77 / /5 / /5 / /5 / / / / / / /5 /5 /75 / /57 / /55 /5 / / / /5 /7 / /55 / /55 / /5 / /7 / /7 / / Tabrz Journal of Electrcal Eng., vol. 7, no., sprng 07 Seral no. 79

9 7/ مجله مهندسی برق دانشگاه تبریز جلد 7 شماره بهار by means of genetc algorthms, IEEE Transactons on Power Systems, vol., no., pp. 57-5, 00. [0] C. Wang, and M. H. Nehrr, Analytcal approaches for optmal placement of DG sources n power systems, IEEE Transactons on Power Systems, vol. 9, no., pp , 00. [] D. H. Popovc, J. A. Greatbanks, and A. Pregelj, Placement of dstrbuted generators and reclosers for dstrbuton network securty and relablty, Internatonal Journal of Electrcal Power & Energy Systems, vol. 7, no. 5, pp , 005. [] M. H. Morad, and M. Abedn, A combnaton of genetc algorthm and partcle swarm optmzaton for optmal DG locaton and szng n dstrbuton systems, Internatonal Journal of Electrcal Power & Energy Systems, vol., no., pp. -7, 0. یوسف پورجمال و علی عجمی «کی منابع تولید پراکنده در سیستمه یا روش جدید برای جایا یب توزیع با هدف کاهش تلفات و افزایش قابلیت اطمینان «مجله مهندسی برق دانشگاه تبریز جلد شماره صفحات ][ [] H. Karam, M. J. Sanjar, and G. B. Gharehpetan, Hypersphercal search (HSS) algorthm: A novel meta-heurstc algorthm to optmze nonlnear functons, Neural Computng and Applcatons, vol. 5, no., pp. 55-5, 0. [5] H. Karam, M. J. Sanjar, S. H. Hossenan, and G. B. Gharehpetan, Stochastc load effect on home energy system schedulng optmzaton, Internatonal Transactons on Electrcal Energy Systems, vol. 5, no. 0, pp. -, 05. [] H. Karam, M. J. Sanjar, S. H. Hossenan, and G. B. Gharehpetan, An optmal dspatch algorthm for managng resdental dstrbuted energy resources, IEEE Transactons on Smart Grd, vol. 5, no. 5, pp. 0-7, 0. [7] H. Karam, M. J. Sanjar, A. Tavakol, and G. B. Gharehpetan, Optmal schedulng of resdental energy system ncludng combned heat and power system and storage devce, Electrc Power Components and Systems, vol., no. 8, pp , 0. [8] S. Dev, and M. Geetanjal, Optmal locaton and szng determnaton of Dstrbuted Generaton and DSTATCOM usng Partcle Swarm Optmzaton algorthm, Internatonal Journal of Electrcal Power & Energy Systems, vol., no. 5, pp , 0. [9] H. B. Tolab, M. H. Al, and M. Rzwan, Smultaneous reconfguraton, optmal placement of DSTATCOM, and photovolta array n a dstrbuton system based on fuzzy- ACO approach, IEEE Transactons on Sustanable Energy, vol., no., pp. 0-8, 05. [0] B. Blazc, and I. Papc, A new mathematcal model and control of DSTATCOM for operaton under unbalanced condtons, Electrc Power Systems Research, vol. 7, no., pp , 00. [] M. Hossen, H. A. Shayanfar, and M. Fotuh-Fruzabad, Modelng of D-STATCOM n dstrbuton systems load flow, Journal of Zhejang Unversty SCIENCE A, vol. 8, no. 0, pp. 5-5, 007. capactor banks smultaneously based on mperalst compettve algorthm and genetc algorthm, Electrcal Power and Energy Systems, vol. 5, pp. 0-, 0. [8] H. D. Chang, J. C. Wang, O. Cookngs, and H. D. Shn, Optmal capactor placements n dstrbuton systems: a new formulaton of the overall problem, IEEE Transactons on Power Delvery, vol. 5, no., pp. -, 990. [9] C. S. Chen, C. T. Hsu, and Y. H. Yan, Optmal dstrbuton feeder capactor placement consderng mutual couplng effect of conductors, IEEE Transactons on Power Delvery, vol. 0, no., pp , 995. [0] P. S. Sensarma, K. R. Padyar, and V. Ramanarayanan, Analyss and performance evaluaton of a dstrbuton STATCOM for compensatng voltage fluctuatons, IEEE Transactons on Power Delvery, vol., no., pp. 59-, 00. [] H. Masd, N. Marun, S. Mahmud, A. Mohamed, and S. Yusuf, Desgn of a prototype DSTATCOM for voltage sag mtgaton, Power and Energy Conference IEEE, pp. -, 00. [] V. R. Dnavah, M. R. Iravan, and R. Bonert, Real-tme dgtal smulaton and expermental verfcaton of a DSTATCOM nterfaced wth a dgtal controller, Internatonal Journal of Electrcal Power & Energy Systems, vol., no. 9, pp. 70-7, 00. [] T. Zaver, B. R. Bhalja, and N. Zaver, Load compensaton usng DSTATCOM n three-phase, threewre dstrbuton system under varous source voltage and delta connected load condtons, Internatonal Journal of Electrcal Power & Energy Systems, vol., no., pp. -, 0. [] T. Zaver, B. R. Bhalja, and N. Zaver, A novel approach of reference current generaton for power qualty mprovement n three-phase, three-wre dstrbuton system usng DSTATCOM, Internatonal Journal of Electrcal Power & Energy Systems, vol., no. 0, pp , 0. [5] T. Zaver, B. R. Bhalja, and N. Zaver, Comparson of control strateges for DSTATCOM n three-phase, fourwre dstrbuton system for power qualty mprovement under varous source voltage and load condtons, Internatonal Journal of Electrcal Power & Energy Systems, vol., no. 5, pp , 0. [] V. K. Kannan, and N. Rengarajan, Investgatng the performance of photovoltac based DSTATCOM usng I cos(u) algorthm, Internatonal Journal of Electrcal Power & Energy Systems, vol. 5, no., pp. 7-8, 0. [7] Y. Del Valle, J. C. Hernandez, G. K, Venayagamoorthy, and R. G. Harley, Multple STATCOM allocaton and szng usng partcle swarm optmzaton, IEEE PES Power Systems Conference and Exposton, pp , 00. [8] N. Yorno, E. E. El-Araby, H. Sasak, and S. Harada, A new formulaton for FACTS allocaton for securty enhancement aganst voltage collapse, IEEE Transactons on Power Systems, vol. 8, no., pp. -0, 00. [9] S. Gerbex, R. Cherkaout, and A. Germond, Optmal locaton of mult-type FACTS devces n a power system Tabrz Journal of Electrcal Eng., vol. 7, no., sprng 07 Seral no. 79

10 / مجله مهندسی برق دانشگاه تبریز جلد 7 شماره بهار فرید کربالیی و حسین صابری»محاسبه سریع و دقیق حاشیه پایداری ولتاژ با تقریب منحنی» PV مجله مهندسی برق دانشگاه تبریز جلد شماره صفحات -. ]5[ [] K. Deb, A. Pratap, S. Agarwal, and T. Meyarvan, A fast and eltst multobjectve genetc algorthm: NSGA-II, IEEE Transactons on Evolutonary Computaton, vol., no., pp. 8-97, 00. [] N. G. Hngoran, Introducng custom power, IEEE Spectrum, vol., no., pp. -8, 995. [] S. Nlsson, Specal applcaton consderaton for custom power systems, Power Engneerng Socety, vol., pp. 7-0, 999. [] A. Adya, B. Sngh, J. R. P. Gupta, and A. P. Mttal, Applcaton of DSTATCOM for solated system, IEEE TENCOM Conference, vol. 00, pp. 5-5, 00. زیرنویسها Boost Converter 7 Partcle Swarm Optmzaton 8 Genetc Algorthm 9 Crossover 0 Mutaton Dstrbuton Flexble Alternatve Current Transmsson Systems Dstrbuton STATc COMpensator Dstrbuted Generaton Flexble Alternatve Current Transmsson Systems 5 Voltage Source Converter Tabrz Journal of Electrcal Eng., vol. 7, no., sprng 07 Seral no. 79