مدیریت توان راکتیو در سیستمهای قدرت تجدید ساختار یافته

مدیریت توان راکتیو در سیستمهای قدرت تجدید ساختار یافته احمد یارمحمودی دانشجوی کارشناسی ارشد ahmadyarmahmoodi@yahoo.com نام ارائه دهنده: احمد یارمحمودی استاد راهنما: دکتر سعید لسان خالصه یکی از نگرانیها برای اپراتور سیستم قدرت بعد از تجدید ساختار صنعت برق مدیریت توان راکتیو بوده است. بدلیل وابستگی زیاد بین ولتاژ و توان راکتیو در سیستم توان راکتیو به عنوان ابزاری جهت حفظ ولتاژ در شرایط نرمال و اضطراری استفاده میشود. از آنجا که توان راکتیو در هر باس پروفیل ولتاژ شبکه را تحت تاثیر قرار میدهد این سرویس تاثیر عمیقی بر امنیت بهره برداری از سیستم قدرت دارد. یکی از منابع اصلی تولید توان راکتیو ژنراتورها می باشند که دارای رزرو توان راکتیو میباشند. در صورت حداکثر سازی رزرو توان راکتیو موثر ژنراتورهای موجود در سیستم میتوان حاشیه پایداری سیستم را بهبود بخشید و در نتیجه امنیت سیستم را افزایش داد. کلمات کلیدی: تجدید ساختار خدمات جانبی مدیریت توان راکتیو حاشیه پایداری ولتاژ 1- مقدمه مساله برنامه ریزی بهینه توان راکتیو یکی از موضوعات مهم در شبکه قدرت میباشد. هدف از برنامه ریزی توان راکتیو تامین منبع راکتیو کافی در سیستم قدرت است. مساله برنامه ریزی توان راکتیو برای دست یابی به اهداف مورد نظر شامل کاهش تلفات حداقل کردن هزینه سرمایه گذاری و کاهش انحراف ولتاژ و... در حالت کار عادی و پیشامد احتمال شبکه با در نظر گرفتن یک سری قیود میباشد. لذا مساله برنامه ریزی توان را میتوان به صورت یک مساله بهینه سازی بیان کرد که شامل تابع هدف و قیود میباشند. پایداری ولتاژ محدودیتهای مهمی در بهره برداری از سیستمهای قدرت ایجاد میکند. حاشیه پایداری ولتاژ کافی از طریق برنامه ریزی مناسب منابع توان راکتیو به دست میآید. اقدامات متقابل در برابر ناپایداری ولتاژ میتواند به صورت مجزا به اقدامات پیشگیرانه و اصالحی طبقه بندی شود. در این پایان نامه اقدام پیشگیرانه برای بهبود حاشیه پایداری ولتاژ از طریق مدیریت توان راکتیو و ذخیره آن پیشنهاد شده است. شرایط اقتصادی در دنیا صنعت برق را به یک بازار رقابتی انرژی مبدل نموده است که تحت عنوان صنعت برق تجدید ساختار شده از آن یاد میشود. در صنعت برق تجدید ساختار شده اپراتور مستقل سیستم موظف به فراهم نمودن سرویسهای جانبی انتقال است. از جمله مهمترین این سرویسها سرویس 1

تامین توان راکتیو در سیستم میباشد. در یک بازار رقابتی انرژی اگر چارچوب معقول و منصفانهای در خصوص توان راکتیو ارائه نگردد ژنراتورها)تولید کنندگان توان( هیچ انگیزه ای در تولید یا جذب توان راکتیو نداشته»اپراتور مستقل سیستم«در پایداری ولتاژ و دستیابی به سطح مطلوبی از پروفیل ولتاژ با مشکل مواجه میگردد.[ 1 ]. سرویسهای جانبی در شبکههای به هم پیوسته به منظور انتقال توان بهتر حفظ قابلیت اطمینان شبکه بهبود کیفیت توان و همچنین پایداری شبکه از اهمیت بسزایی برخوردارهستند. توان راکتیو به عنوان یکی از مهمترین سرویسهای جانبی که به منظور کنترل ولتاژ در شبکه مورد نیاز میباشد اخیرا از اهمیت ویژهای برخوردار شده است. امروزه با روند حرکت سیستمهای قدرت به سمت ایجاد رقابت و شکستن انحصار اهمیت سرویسهای جانبی همچون سرویس توان راکتیو و کنترل ولتاژ رزرو چرخان و بیشتر نمایان شده است. مدیریت توان راکتیو در سیستمهای قدرت دو جنبه اساسی را دنبال می کند یکی جنبه اقتصادی و دیگری جنبه امنیت شبکههای قدرت. کاهش تلفات اهمی به عنوان هدف اقتصادی و بهبود در پروفیل ولتاژ و پایداری آن نیز به عنوان اهداف امنیتی بیان می شود. از نقطه نظر اقتصادی ارائه بهتر خدمات جانبی در ساختار بازار برای اداره سیستم به صورت یکپارچه ضروری است بر همین اساس در[ 2 ] یک روشی برای مدیریت ذخیره توان راکتیو در سیستمهای قدرت تجدید ساختار شده ارائه گردیده است. در [3] به مشکل تدارک و تامین توان راکتیو توسط اپراتور سیستم مستقل (ISO) در بازارهای برق تجدید ساختار اشاره شده است. براساس پیشنهادات قیمت توان راکتیو و محدودیتهای فنی مبهم در برنامهریزی توان راکتیو یک رویکرد دو الیه برای تامین سودمندترین قراردادهای توان راکتیو توسط ISO ارئه شده است. امروزه بارگذاری روی سیستمهای به همپیوسته قدرت به دلیل عدم توسعه سیستم مطابق با تقاضا روز به روز در حال افزایش بوده بهره برداری از شبکههای قدرت نزدیک به محدوده پایداری هستند. از آنجا که پایداری ولتاژ ارتباط نزدیکی با توان راکتیو دارد لذا باید افزایش حاشیه پایداری ولتاژ نیز به عنوان یکی از اهداف در بهینهسازی مدیریت توان راکتیو در نظرگرفته شود[ 4 ]. بنابراین در بازارهای برق تجدید ساختار شده رزرو توان راکتیو مطلوب برای جلوگیری از انحراف ولتاژ ناخواسته به سبب عدم قابلیت اطمینان بار الزامی می باشد[ 5 ]. اپراتور مستقل سیستم میتواند با توجه به محدودیت ها و بر اساس معیار عملکرد سیستم از جمله به حداقل رساندن تلفات کل سیستم با بهینهکردن توان یا تخصیص توان راکتیو از تامین کنندگان توان راکتیو به بهترین وجه نیازها را برطرف کند که این مجموعه در حالت ایدهآل باید بر اساس پیشبینیهای تقاضا و شرایط سیستم تامین شود. همچنین توان راکتیو نقش مهمی در امنیت ولتاژ شبکه دارد به همین خاطر کمبود توان راکتیو موجب خاموشیهای بزرگ در دنیا میشود بنابراین امنیت ولتاژ شبکه یکی از موضوعات مهم میباشد که در زمانبندی توان راکتیو میبایست مورد ارزیابی قرار گیرد[ 6 ]. جهت حفظ امنیت سیستم و افزایش کنترل و قابلیت انتقال توان میتوان از منابع راکتیو از جمله ادوات FACTS )از قبیل جبران کنندههای استاتیک) SVC و...(( خازنها وکندانسورها استفاده کرد[ 7 ]. بازبینی به موقع طرح برای مدیریت توان راکتیو طرحی استاندارد در بازارهای آمریکای شمالی است که به تنظیم برای دسترسی آسان وعادالنه به امکانات انتقال توسط شرکت کننده در بازار نامیده میشود[ 8 ]. در صنعت برق پشتیبانی توان راکتیو به صورت یکپارچه به عنوان بخشی از عملکرد سیستم در نظرگرفته شده است و بهبود هزینههای آن بر اساس روش تقریب تجربی محاسبه میشود [9]. فروپاشی ولتاژ به طور معمول در سیستمهای قدرت که به شدت تحت فشاراند رخ میدهد. این ممکن است با اختالل آغاز شود اما معموال به دلیل کمبود ذخایر راکتیو باعث ایجاد فروپاشی میشود [10]. فروپاشی ولتاژ اغلب شامل مناطق خاص از سیستم قدرت میشود اگرچهکل سیستم نیز ممکن است درگیر باشند. بسیاری از متغیرهای سیستم ممکن است در این پدیده شرکت کنند[ 11,10 ]. در [12] روش اجتماع ذرات برای حل opf 1 به منظور به حداقل رساندن تابع هدف که شامل هزینههای توان اکتیو وراکتیو تولید شده توسط ژنراتور است پیشنهاد شده است. در[ 13 ] منطقه عملیات توان راکتیو توسط منحنیهای قابلیت ژنراتور مشخص شده است که توان راکتیو را با توان اکتیو مرتبط میسازد و هنگامی که نیاز توان راکتیو سیستم افزایش مییابد برخی از ژنراتورها به محدوده قابلیت خود دست می یابند مقاله[ 7 ] طرح بهینهسازی مدیریت ذخیره راکتیو را بر اساس جریان بهینه توان ارائه میکند. مدلهای دقیق محدودیتهای ژنراتور مانند محدودیت جریان آرمیچر و میدان باید به منظور استفاده از حداکثر قابلیت توان راکتیو ژنراتور در نظر گرفته شود که در مواجهه با تقاضای توان راکتیو در مواقع اضطراری ولتاژ استفاده گردد. ضریب مشارکت هر ژنراتور در طرح مدیریت بر اساس روش منحنی ولتاژ-توان راکتیو )V- Q( از پیش تعیین شده است. روش تجزیه بندرز برای مدیریت مسئله ذخیره راکتیو استفاده شده است. نتایج اثبات میکند که روش پیشنهادی میتواند هر دو پایداری ولتاژ دینامیکی و استاتیکی را بهبود بخشد. در[ 5 ] یک چارچوب دو سطحی برای بهرهبرداری از بازار رقابتی برای خدمات کمکی توان راکتیو پیشنهاد میکند. استدالل این است که سطح اول تامین توان راکتیو به صورت فصلی شود در حالی که در سطح دوم توزیع کردن توان راکتیو نزدیک به زمان واقعی عمل باشد. به این 1 Optimal power flow 2

منظور در اینجا یک مدل بازار تامین توان راکتیو پیشنهاد شده که به در نظر گرفتن جنبههای امنیتی سیستم نیز توجه دارد. که در این تنها نقطه برجسته در[ 5 ] این است مقاله با رعایت مقررات موجود کمیسیون قانون گذاری انرژی فدرال) FERC ) تنها پشتیبانی توان راکتیو توسط ژنراتورها عنوان یکی از شش سرویس جانبی مناسب برای جبران مالی مورد نیاز جهت حصول اطمینان از قابلیت اطمینان و امنیت سیستم در نظر گرفته شده است. 2- اصول ذخیره توان راکتیو RPR 1 قابلیت توان راکتیو اضافی موجود در سیستم برای کمک به کنترل ولتاژ می باشد. این قابلیت باید برای پاسخ به رویدادهای پیش بینی نشده که منجر به یک تغییر ناگهانی توان راکتیو می-شود باید در نظر گرفته شود. اپراتور سیستم بایدRPR کافی از منابع با بهترین پاسخ را اختصاص دهد. بنابراین ژنراتورها معموال منبع اصلی RPR اند. RPR را میتوان از دیدگاه بار و ژنراتور مشاهده کرد. برای نشان دادن دیدگاههای مختلف ذخیره توان راکتیو سیستم تست 2 باسه در شکل )1( نشان داده شده است. یک ژنراتور و یک بار بترتیب به باس 1 وباس 2 متصل شده است. روش منحنیQ-V [3] برای به دست آوردن حاشیه توان راکتیو برای نقطه فروپاشی ولتاژ استفاده میشود. برای این منظور پشتیبانی توان راکتیو ساختگی QC به باس بار خاص متصل شده و به عنوان گره آزمایش نشان داده میشوند. منحنی Q-V در شکل )2( نشان دهنده رابطه بین پشتیبانی توان راکتیو )QC( در باس داده شده و ولتاژ )V( در آن باس می باشد. حداقل نقطه این منحنی Q-V حاشیه توان راکتیو تا ناپایداری ولتاژ را نشان میدهد. این نقطه نقطه فروپاشی ولتاژ نامیده میشود. در این مقاله جریان بهینه توان برای محاسبه حاشیه توان راکتیو برای نقطه فروپاشی ولتاژ مورد استفاده قرار گرفته است. RPR بار ( 2 )LRPR نشان داده شده در شکل) 2 ( به عنوان حداقل مقدار افزایش بار راکتیو در زمان بهره برداری تعریف شده است. ذخیره توان راکتیو ژنراتور ( 3 )GRPR به اثربخشی RPR ارائه شده توسط هر یک از ژنراتورها تمرکز دارد. ذخیره توان راکتیو موثر ژنراتور ( 4 ) نشان دهنده GRPR قابل دسترس است که به عنوان تفاوت بین خروجی توان راکتیو ژنراتورها در نقطه فروپاشی ولتاژ و توان راکتیو خروجی ژنراتور در نقطه بهره برداری فعلی میباشد با این حال RPRs باید به صورت مناسب از منابع موجود به منظور بهبود حاشیه پایداری ولتاژ) )VSM 5 مدیریت شوند. به منحنی قابلیت ژنراتور و مشخصههای شبکه بستگی دارد[ 14 ]. شکل 2 شکل 1 3- روش ارائه برای مدیریت توان راکتیو 1 Reactive Power Reserve 2 Load Reactive Power Reserve 3 Generator Reactive Power Reserve 4 Effective generator reactive power reserve 5 Voltage Stability Margin 3

مدیریت تولید توان راکتیو و ذخیره آن وظیفه مشترک برای حصول اطمینان از پایداری ولتاژ سیستم است که به شدت به قابلیتهای ژنراتور و سیستم انتقال بستگی دارد. توان عرضه شده توسط یک ژنراتور توسط منحنی قابلیتهای آن محدود میشود. برای یک توان اکتیو خروجی داده شده حداکثر توان راکتیو قابل پشتیبانی یک ژنراتور در حالی که محدودیت جریان میدان) )Qfi محدودیت جریان آرمیچر )Qai( و حد تحت تحریک[ 15 ] در نظر گرفته شده است بدست میآید. محدودیت زیر تحریک توسط محدودیت نابرابری Qi>Qimin,که در آنQmin منفی است و نشان دهنده حداقل توان راکتیو خروجی ژنراتور است. حداکثر توان راکتیو با در نظر گرفتن محدودیتهای میدان و آرمیچردر )1( و )2( نشان داده شده است. Q i = min {Q fi = V i 2 + V 2 2 i Ifi X 2 P 2 si X i } si Q i = min {Q ai = V 2 i. I 2 ai P 2 i } )1( )2( V i ولتاژ ترمینال ژنراتور که در اینجا i شاخص ژنراتور P i توان اکتیو خروجی ژنراتور I fi X si راکتانس سنکرون. Q i به عنوان حداقل )1( و )2( برای جلوگیری از محدودیت اضافی در حد باالیی حداکثر جریان میدان Q i )3( I ai حداکثر جریان آرمیچر تعریف میشود. این مدلهای دقیق از محدودیتهای بهره برداری ژنراتور باید به منظور استفاده از حداکثر قابلیت توان راکتیو و برای مواجه با تقاضای توان راکتیو در زمان اضطراری در نظر گرفته شود[ 9 ]. سوئیچ ژنراتور بین ولتاژ ثابت ترمینال و توان راکتیو ثابت خروجی با روابط زیر کنترل میشود: (Q i c Q i min ). V i ue 0 (Q i Q i c ). V i oe V i c = V i + V i ue V i oe )4( 0 )5( ) i به عالوه ولتاژ زیر تحریک ) i V) c به عنوان مجموع ولتاژ در نقطه بهره برداری V) V) ue و منهای ولتاژ فوق دامنه ولتاژ در نقطه فروپاشی ) i ) i V) oe تعریف شده است. در این فرمول Q) c توان راکتیو خروجی ژنراتور در نقطه فروپاشی است. Q )حداکثر توان راکتیو خروجی به i ) تحریک( i دست آمده از روابط )3-3( و )4-3( است. ) i Q) min حداقل توان راکتیو خروجی که نشان دهنده حد زیر تحریک است. روابط باال اجازه می-دهد تا سطح ولتاژ وقتی که ژنراتور به محدودیت توان راکتیو رسید تغییر کند. به منظور جلوگیری از یک محدودیت متمم سخت [16] صفرهای طرف راست ) 3 (و) 4 ( با یک عدد مثبت کوچک) 10 7 ) 6( (جایگزین شده است. برای ژنراتور iام توسط روابط زیر تعریف میشود: = Q i c Q i که ) i Q) توان راکتیو خروجی ژنراتور در نقطه بهره برداری است. هدف از روش پیشنهادی برای مدیریت تولید و ذخیره توان راکتیو به حداکثر رساندن و متعاقبا بهبود VSMدر گرههای آزمایشی میباشد. به عنوان یک نتیجه افزایشVSM گره آزمایشی ذاتا پایداری ولتاژ سیستم را بهبود میبخشد. بنابراین حداکثر داده شده در )6 ( میتواند به صورت زیر فرموله شود. = (Q c i Q i ) min (Q ) 7( i NG i Q c i ) i NG این بهینه سازی شامل به حداقل رساندن تفاوت بین مجموع توان خروجی راکتیو ژنراتور در نقطه بهره برداری و نقطه فروپاشی میباشد. بردار متغیرهای کنترل )U( شامل ولتاژ ژنراتورهاست. متغیرهای کنترلی میتوانند به عنوان متغیرهای پیچیده در نظر گرفته شوند چون که آنها در نقطه کار فعلی و نقطه فروپاشی ولتاژ هستند. بنابراین در مسئله بهینه سازی به طور همزمان انجام شود. در این مقاله این روش بهینه سازی برای حل بهینه سازی پیشنهاد شده مورد بررسی قرار گرفته است. f (x, x c, u, s) g (x, u) = 0 h (x, u) 0 g (x c, u, s) = 0 h (x c, u, s) 0 Xنشان دهنده بردار متغییرهای حالت وS بردار تزریق توان راکتیو ساختگی برای گرههای آزمایشی در نقطه f (x, x c, u, s) حداکثر است. فروپاشی است. h(x,u) و( g(x,u با برابری و نابرابری محدودیتها مطابقت دارد. باال نویس c نشان دهنده متغیر در نقطه فروپاشی است. 4- بهینه سازی همزمان برای بهره برداری فعلی و نقطه فروپاشی 4

وα وQ The 8 th Symposium on Advances in Science and Technology (8thSASTech), Mashhad, Iran. این روش فرض میکند که متغیرهای حالت در هر دو نقطه بهره برداری فعلی و نقطه فروپاشی ولتاژ متغیرهای بهینه سازی به اضافه متغیرهای کنترل هستند. از این رو رابطه بین نقطه کار کنونی و نقطه فروپاشی ولتاژ مورد توجه قرار گرفته است. بنابراین حداکثر داده شده توسط )7( به P in P dn + V n V m (G nm cos θ nm + B nm sinθ nm ) = 0 n NB m NB Q in Q dn + V n V m (G nm sin θ nm B nm cosθ nm ) = 0 n NB m NB 2 (G nm + B 2 nm ). ((V n ) 2 + (V m ) 2 2V n V m cos θ nm ) (I l ) 2 {n, m}εl, lε NL Q i min Q i Q i V n min V n V n c P dn + V c n V c c m NB m (G nm cos θ nm P in c Q dn Q fp + V c n V c c m NB m (G nm sin θ nm Q in 2 (G nm محدودیتهای تساوی و ناتساوی زیر اشاره دارد: n NB n NB c + B nm sinθ nm ) = 0 n NB c B nm cosθ nm ) = 0 p NP + B 2 nm ). ((V c n ) 2 + (V c m ) 2 2V c n V c m cos θ nm ) (I l ) 2 {n, m}εl, lε NL Q i min Q i Q i V n min V n V n n NG n NB ) 8( ) 9 ( )11( ) 11( ) 12( و همچنین برای نقطه فروپاشی ولتاژ : n NB ) 13( ) 14( )15( )16( )17( که در آن از متغیرهای بدون و با باالنویس C نشان دهنده متغیرهای به ترتیب مربوط به نقطه بهره برداری و نقطه فروپاشی است. در این فرمولها NL NB d شاخص ژنراتور i شاخص خطوط l اندیس باسها m و n تعداد باسها تعداد خطوط تعداد گرههای آزمایشی تعداد ژنراتور هستند. NPو NG B nm G nm V n شاخص تقاضا و p شاخص از گرههای آزمایشی است. دامنه ولتاژ باس n و اختالف nm زاویه ولتاژ بین باسهای n و m است. و بخش حقیقی و موهومی عنصر }N M{ از ماتریس ادمیتانس است. توان اکتیو و توان راکتیو توسط P و Q نشان داده شده است. محدودیت ظرفیت توان راکتیو هر V n min n min i ژنراتور توسط خطوط انتقال توسط Qمشخص i شده است. محدودیتهای ولتاژ در باس n توسط وV مشخص شده است. حداکثر قابلیت انتقال نشان داده شده است. روش مرسوم برای محاسبه هزینه توان اکتیو توسط هر ژنراتور براساس روابط زیر می باشد : COST = ap 2 + bp + c COST c = ap c 2 + bp c + c در روابط فوق a وb معرف هزینه های متغیر تولید اکتیو و ضریب c معرف هزینه های ثابت تولید توان اکتیو می باشد. این نکته باید مورد توجه قرار بگیرد که F = α + β COST I l ) 18( تابع هزینه بایستی برای تمامی ژنراتورهای موجود در شبکه محاسبه شود. تابع هدف مورد نظر در رابطه )22( آورده شده است β ضرایب وزن دهی توابع هستند. با تعیین مقادیر برای αو β می توان تاثیر این توابع را در تابع هدف معین کرد.در اینجا هر دو تابع اهمیت یکسانی دارند )19( )21( بنابراین ضرایب باید بنحوی تعیین شود که این موضوع رعایت شود. 5- شبیه سازی برای انجام شبیه سازی سیستم تست 6 باسهای را در نظر گرفته شده است که در شکل 3 نشان داده شده است. این سیستم شامل 3 ژنراتور 3 بار و 11 خط انتقال می باشد. در این شبیه سازی باس 5 بعنوان گره آزمایشی انتخاب شده است که به طور مستقیم به کندانسور متصل شده است. 5

شکل 3 در صورتی که در روابط )11( و )11( مقدارb را برای تمامی ژنراتورهای موجود در شبکه مقادیر مشابهی در نظر گرفته شود به منزله این موضوع است که هیچ ژنراتور نسبت به دیگری دارای ارجعیت نمیباشد و فرقی ندارد که کدام ژنراتور توان تولید کند یا بعبارت دیگر فرقی ندارد که توان از کدام ژنراتور خریداری شود. نکته مهم این است که ژنراتورهای موجود در شبکه باید بگونهای توان را تامین نمایند که کمترین تلفات بدست آید. میدانیم که تلفات برابر است با میزان کل توان تولیدی منهای میزان کل مصرف است. در اینجا توان مصرفی ثابت است نقطه داخلی در matlab fmincon انجام شده است. است بنابراین با در نظر گرفتن مقدار صفر برای c,a و یک برایb هزینه تولید برابر با میزان تولید بنابراین به راحتی میتوان تلفات را بدست آورد و آن را به حداقل رساند. شبیه سازی با استفاده از روش الگوریتم جدول :1 حالت اول b=1 a=0, c=0, جدول :2 حالت دوم b1=2) (a=0), (c=0),( b2,3=1),( BUS 1 2 3 TOTAL P g 0 / 9494 0 / 4142 0 / 4944 2 / 1619 Q g 0 / 3643 0 / 4043 0 / 6044 1 / 6341 P gc 0 / 9343 0 1 / 4423 2 / 2321 Q gc 1 / 1494 0 / 4912 1 / 1044 3 / 2936 V c 1 / 0314 1 / 0913 1 / 0692 COST P 0 / 9494 0 / 4142 0 / 4944 2 / 1446 COST Pc 0 / 9343 0 1 / 4423 2 / 2321 0 /3294 0 / 2339 0 / 9434 1 / 4466 BUS 1 2 3 TOTAL P g 0 1 / 3494 0 / 3164 2 / 141 Q g 0 / 4203 0 / 4333 0 / 6004 1 / 4043 P gc 0 0 / 9462 1 / 4464 2 / 2424 Q gc 1 / 3244 0 / 3012 1 / 1091 3 / 2303 V c 1 / 0464 1 / 0924 1 / 0641 COST P 0 1 / 3494 0 / 3164 1 / 4043 COST Pc 0 0 / 9462 1 / 4464 2 / 2424 0 /3042 0 / 2123 0 / 4039 1 / 4204 جدول : 3 حالت سوم b2=2) (a=0), (c=0),( b1,3=1),( جدول 4 : حالت چهارم b3=2) (a=0), (c=0),( b1,2=1),( BUS 1 2 3 TOTAL P g 0 / 4949 0 1 / 2294 2 / 1423 Q g 0 / 2093 1 / 0311 0 / 9443 1 / 4394 P gc 0 / 9343 0 1 / 4429 2 / 2322 Q gc 1 / 1494 0 / 4912 1 / 1044 3 / 2936 V c 1 / 0314 1 / 0913 1 / 0692 COST P 0 / 4949 0 1 / 2294 2 / 1423 COST Pc 0 / 9343 0 1 / 4429 2 / 2322 0 /4402-0/ 0344 0 / 6036 1 /4034 1 2 3 TOTAL P g 0 / 6440 1 / 4 0 2 / 144 Q g 0 / 3144 0 / 4423 0 / 3236 1 / 4906 P gc 0 / 3440 1 / 3416 0 2 / 2666 Q gc 0 / 4312 0 / 6314 1 / 9144 3 / 044 V c 1 / 0404 1 / 0369 1 / 0943 COST P 0 / 6440 1 / 4 0 2 / 144 COST Pc 0 / 3440 1 / 3416 0 2 / 2666 0 /6614 0 / 0346 0 / 4343 1 / 3339 6

Q (pu) The 8 th Symposium on Advances in Science and Technology (8thSASTech), Mashhad, Iran. جدول 5 جدول : 6 حالت پنجم BUS 1 2 3 TOTAL P g 0 / 3304 1 / 1232 0 / 4024 2 / 1616 Q g 0 / 9339 0 /6349 0 /6210 1 / 6343 P gc 0 /0319 0 / 9690 1 / 4463 2 / 2316 Q gc 1 /313 0 / 3043 1 / 1093 3 / 2316 V c 1 /0443 1 /0924 1 /0640 COST P 216 / 4620 211 / 6634 294 / 6136 646 / 2993 COST Pc 213 / 9666 209/ 4462 244/ 9332 644 / 496 0/3396 0/ 1433 0 / 9333 1 / 4914 تولید توان میباشند و مقدار توان تولیدی بسته به مقدار تلفات تعیین میشود. در این حالت مقدار کل در حالت اول تمامی ژنراتورها دارای شرایط یکسان از لحاظ قیمت برابر 1/4466 می باشد در نتیجه حاشیه پایداری ولتاژ بهبود پیدا میکند و امنیت سیتم افزابش پیدا می کند. در حالت دوم مشاهده می شود که ژنراتور اول هیچ گونه توان اکتیوی تولید نمیکند زیرا هزینه تولید توان توسط ژنراتور اول دو برابر ژنراتور دوم و سوم است. در این حالت تلفات نسبت به حالت اول افزایش داشته و تا زمانی که ژنراتورهای 2 و 3 قادر به تامین توان اکتیو مورد نیاز باشد ژنراتور 1 هیچ گونه توان اکتیوی تولید نمیکند. برای حاالت سوم و چهارم نیز توضیحات حالت دوم نیز صادق است. در حالت پنجم هزینه تولید توان اکتیو توسط هر ژنراتور در جدول 5 مشخص شده است که میتوان نتایج بدست آمده را در جدول 6 مشاهده نمود. در اینجا برای پی بردن به صحت کار حداقل توان اکتیو صفر در نظر گرفته شده است. در نمودار 1 مقایسهای بین روش پیشنهادی و حداقل توان راکتیو با توجه به نتایج بدست آمده در حالت اول انجام شده است که میتوان به برتری روش پیشنهادی پی برد. a b c G1 0/ 00433 11 / 664 213 / 1 G2 0/ 00334 10 / 333 200 G3 0/ 00491 10 / 333 290 1.8 1.6 1.4 1.2 1 0.8 0.6 0.4 0.2 0 Qmin نمودار 1 5- نتیجه گیری توان راکتیو به عنوان یکی ازخدمات جانبی نقش مهمی در کنترل ولتاژ کاهش تلفات افزایش حد پایداری دارد. برنامه ریزی ولتاژ و توان راکتیو همراه با مدیریت رزرو توان راکتیو به عنوان یک اقدام پیشگیرانه مناسب در برابر ناپایداری ولتاژ پیشنهاد شده است. روش بهینه سازی پیشنهادی را برای بهبود حاشیه پایداری ولتاژ در گرهه یا آزمایشی به حداکثر میرساند. با توجه به مدل سازی دقیق محدودیته یا توان راکتیو ژنراتورها و تغییر حالت 7

ژنراتور بین ولتاژ ثابت ترمینال و توان راکتیو ثابت خروجی اجازه میدهد تا آنها توان راکتیو خروجی خود را در نقطه فروپاشی افزایش دهندو در سیستم افزایش یابد. با انجام آنالیز احتمال میتوان به این نتیجه رسید که ضرورت برنامه ریزی مجدد ولتاژ و توان راکتیو را به عنوان اقدامات اصالحی کاهش مییابد. با این حال برخی از احتماالت نیاز به اقدامات اصالحی در قالب برنامه ریزی مجدد توان اکتیو و یا قطع بار دارند. بنابراین روش پیشنهادی حداکثر حاشیه امنیت قابل دسترس ولتاژ و منابع کنترل توان راکتیو موجود را تضمین میکند. این موضوع می-تواند تاثیر رزرو توان راکتیو ژنراتورها را در سیستم مشخص کند که میتواند در بازارهای توان راکتیو و خدمات پشتیبانی توان راکتیو استفاده شود. عالوه بر این این روش بهینه سازی میتواند برای سیستمهایی با ولتاژهای دیگر و انواع دستگاهه یا کنترل توان راکتیو گسترش یابد. منابع [1] یوسفی. قیمت گذاری و مدیریت توان راکتیو در صنعت برق تجدید ساختار دانشکده فنی مهندسی شده. رساله دوره دکتری مهندسی برق )قدرت(. دانشگاه تربیت مدرس تهران. 1371. [2] Mozafari, B., Ranjbar, A. M., Shirani, A. R., and Mozafari, A. Reactive Power Management in A deregulated Power syetems with considering Voltage stability :particle swarm optimisation Approach. International Conference on Electricity Distribution, 6-9. (2005). [3] Bhattacharya, K., and Zhong, J. Reactive Power as an Ancillary Service. IEEE Transactions on Power Systems, 294-300. (2001). [ 4 ]عبادیان محمود ابولی استفاده از ویرایش جدید الگوریتم توسعه یافته اجتماع ذرات در مدیریت بهینه اقتصادی-امنیتی توان راکتیو در سیستم های قدرت.12-67.1312 [5] Samahy, I., Bhattacharya, K., Cañizares, C., Anjos, M., and Pan, J. A Procurement Market Model for Reactive Power Services Considering System Security.IEEE Transactions on Power Systems, 137-149. (2008). [6] Echavarren, F. M., Lobato, E., and Rouco, L. Steady-state analysis of the effect of reactive generation limits in voltage stability. Electric Power Systems Research, 1292-1299. (2009). [7] Chapade, P., Bikdash, M., Kateeb, I., and Kelkar, A. D. Reactive Power Management and Voltage Control of large Transmission system using SVC.IEEE,1-6. (2011). [8] Hao, S. A Reactive Power Management Proposal for Transmission Operators. IEEE Transactions on Power Systems, 1374-1381. (2003). [9] Hasanpour, S., Ghazi, R., Javidi, M. H. A new approach for cost allocation and reactive power pricing in a deregulated environment. Electr Eng, 27-34. (2009). [10] Dong, I., Chowdhury, B. H., Crow, M. L., and Acar, L. Improving Voltage Stability by Reactive Power Reserve Management. IEEE Transactions on Power Systems, 338-345. (2005). [11] Rabiee, A., and Parniani, M. Voltage Security Constrained Multi-Period Optimal Reactive Power Flow Using Benders and Optimality Condition Decompositions. IEEE Transactions on Power Systems, 696-708. (2013). [12] Sedighizadeh, M., Rezazadeh, A., and Seyed Yazdi, M. Pricing of Reactive Power Service in Deregulated Electricity Markets Based on Particle Swarm Optimization. International Journal of Computer and Electrical Engineering, 960-963. (2010). [13] Samahy, I., Cañizares, C., Bhattacharya, K., and Pan, J. An Optimal Reactive Power Dispatch Model for Deregulated Electricity Markets.IEEE, 1-7. (2007). [14] P.A. Ruiz, P.W. Sauer. Reactive power reserve issues.ieee 439 445. (2006). [15] A.E. Efthymiadis, Y.I. Guo.Generator reactive power limits and voltage stability. IEEE 196 199. (1996) [16] W. Rosehart, C. Roman, A. Schellenberg. Optimal power flow with omplementarity constraints, IEEE Transactions on Power Systems 813 822. (2005). 8