مطالعات دقت و آنالیز حساسیت در تخمین هارمونیکی شبکه با اندازه گیری های محدود
Abstract
تخمین حالت در شبکه های قدرت بدلیل کاربرد آن در ارزیابی کیفیت توان از اهمیت بالایی برخوردار است. اندازه گیری مستقیم در تمامی نقاط شبکه قدرت، برای ارزیابی میزان هارمونیک، بدلیل وسعت شبکه های قدرت در عمل امکان پذیر نیست. از سویی، تغییرات دوره ای در توپولوژی شبکه قدرت و اضافه شدن بارهای جدید، نیاز به داشتن اطلاعات به روز در مورد میزان آلودگی های هارمونیکی در نقاط مختلف شبکه را ضروری می نماید. از این رو، مسأله تخمین حالت هارمونیکی در چند سال اخیر از سوی بسیاری از محققین مورد توجه قرار گرفته است. در علوم مهندسی، همواره دستیابی به روش هایی که ضمن افزایش دقت محاسبات به کاهش هزینه ها منجر شود، مدنظر بوده است. مسأله تخمین حالت هارمونیکی نیز از این قاعده مستثنی نیست. اما دقت تخمین، نسبت مستقیمی با تعداد سنجش در شبکه دارد و دستگاه های اندازه گیری، غالباً بسیار گران و پر هزینه هستند. اگرچه، با امکان ورود تجهیزات مونیتورینگ ارزان نیز، نیاز به راست آزمایی سنجش ها می باشد. بنابراین، مسأله بهینه سازی در تخمین حالت هارمونیکی، مسأله ای پیچیده و مستلزم درنظر گرفتن قیود متنوع و بعضاً مخالف یکدیگر است. علاوه بر آن، مکان یابی بهینه نصب تجهیزات اندازه گیری در تخمین حالت هارمونیکی کاملاً به معیار و روش محاسبه تخمین حالت توسط تخمین زن حالت هارمونیکی بستگی دارد. در رساله حاضر چهارچوب هایی به منظور مکانیابی محدود تجهیزات اندازه گیری متغیرهای الکتریکی شبکه، و به تبع آن ارزیابی مشاهده پذیری و تخمین حالت ارائه می شود. در نخستین گام از هدف تخمین حالت در این رساله، مشاهده پذیری شبکه مورد ارزیابی قرار می گیرد. بنابراین مطالب، در دو بخش مفصل، مفهوم مشاهده پذیری و تخمین حالت مورد بحث قرار گرفته اند. در بخش اول، به ارائه تکنیکی برای تضمین مشاهده پذیری سیستم قدرت با سنجش محدود در شرایط نرمال و با امکان وقوع پیشامدهای احتمالی (شامل خروج یک خط و یک واحد) پرداخته شده است. در بخش دوم، در خصوص تکنیک تخمین حالت، مفهومی جدید مطرح شده است. بر اساس این مفهوم، مدار با جواب منحصر بفرد در شرایط ورود اندازه گیری ها با عدم قطعیت دیگر یک جواب منحصر بفرد نداشته و دقت تخمین نسبت به درخت انتخابی حساس خواهد بود. این نکته در شرایط نایقینی مدل سیستم قدرت (شامل امپدانس خطوط و ترانسفورماتورها) مستقل از مدل سازی بارها و ژنراتورها قابل تعمیم می باشد. راست آزمایی الگوریتم های پیشنهادی در این رساله، در هر یک از بخش های مشاهده پذیری و تخمین حالت به تفکیک در شبکه های نمونه صورت پذیرفته است. حفظ مشاهده پذیری شبکه قدرت در پیشامدهای احتمالی با حداقل تجهیزات سنجش حاصل شده است. تخمین حالت، با نظر به پیشنهاد انتخاب درخت بهینه با دقت مناسب و عدم نیاز به دانش نسبت به معادل بار و ژنراتور توأم با حساسیت پایین تخمینگر به توپولوژی شبکه و روش حل معادله به انجام رسیده است.