جوامع مدرن بطور گسترده ای وابسته به انرژی الکتریکی هستند. تقاضا برای انرژی الکتریکی قابل اطمینان روز به روز رو به افزایش است و این افزایش تقاضا بهره برداری از سیستم های قدرت را پیچیده تر کرده و احتمال روی دادن خطا در شبکه را افزایش داده است. علاوه بر این، با انجام تجدید ساختار و مقررات زدایی در صنعت برق، احتمال روی دادن خاموشی های سراسری در شبکه های برق افزایش یافته است. اثرات منفی خاموشی های طولانی مدت بر جامعه, اقتصاد و خود سیستم قدرت باعث شده تا مسئله بازیابی سیستم قدرت پس از فروپاشی جزئی یا سراسری، از همان زمان ابتدای ایجاد صنعت برق ذهن مهندسین این رشته را به خود معطوف کند. به دلیل عملکرد غیرعادی شبکه پس از روی دادن خاموشی سراسری، بازیابی سیستم قدرت نیازمند برنامه ریزی دقیق است. به طور کلی فرایند حل مسئله بازیابی شامل دو بخش جداگانه تعیین اسکلت اصلی شبکه و تعیین اقدامات عملی به منظور رسیدن به این شبکه و بازیابی بقیه شبکه با استفاده از این شبکه می باشد. این پروژه کارشناسی ارشد تلاش خود را بر روی بخش اول یعنی شناسایی اسکلت اصلی شبکه متمرکز کرده است. در این پژوهش ضمن معرفی روش های مختلف بازیابی، شاخص جدیدی معرفی شده است که به کمک آن، می توان باس های شبکه های بزرگ و پیچیده را رتبه بندی نمود. با اعمال این شاخص به شبکه های برق، می توان اسکلت اصلی این شبکه ها را بمنظور استفاده در فرایند بازیابی تعیین نمود. شاخص پیشنهادی ترکیبی و قابل انعطاف است. در تعریف این شاخص تلاش شده است تا نقایص شاخص های قبلی برطرف گردد. بمنظور تحقیق کارایی شاخص پیشنهادی، از این شاخص برای تعیین اسکلت شبکه اصلاح شده 30 باس ieee استفاده شده است. اسکلت های بدست آمده از این روش در شرایط مختلف، با نتایج حاصل از روش های پیشین مقایسه شده است که تحلیل این نتایج برتری این شاخص نسبت به شاخص های قبلی را نشان می دهد. بدون شک برای حل مسئله بازیابی که دارای چند هدف، چند قید و پیچیده و غیر خطی است استفاده از الگوریتم های سنتی بهینه سازی مفید نمی باشد. لذا برای حل این مسئله بهینه سازی از روش های هوش مصنوعی به طور اخص با توجه به مزایای استفاده از الگوریتم ژنتیک در حل مسائل غیر خطی و پیچیده از این الگوریتم برای حل مسئله بهینه سازی استفاده شده است.

در سالهای اخیر صنعت برق بیش از پیش تحول ساختاری پیدا کرده و رقابتی شده است. از همین رو پیش بینی دقیق برخی فاکتورهای تعیین کننده در صنعت برق از اهمیت بسزایی برای شرکت کنندگان بازار برق در مدیریت هر چه کاراتر این بازار برخوردار است. به عنوان نمونه، تخمین دقیق بار الکتریکی نه تنها هزینه تولید را در سیستم قدرت کاهش میدهد، بلکه بهره برداری هر چه بهتر را از سیستم مورد مطالعه نتیجه میدهد . همچنین پیش بینی دقیق ذخیره چرخان مورد نیاز در روز آتی به بهره بردار مستقل سیستم این امکان را می دهد که تصمیمات موثرتری را در زمان مناسب در جهت ارتقای امنیت سیستم اتخاذ کند. از دیگر سو، پیش بینی کوتاه مدت قیمت برق در بازار لحظه ای به شرکت کنندگان بازار این امکان را می دهد تا استراتژی قیمت دهی خود را در راستای بیشینه سازی سود خود تنظیم سازند. در این پایان نامه با ارائه یک تخمینگر ترکیبی به نام گری-فازی-مارکوف، پیش بینی کوتاه مدت بار الکتریکی، ذخیره چرخان و قیمت الکتریسته در بازارهای برق ایران، ontario و pjm و حتی شبکه قدرت خراسان بزرگ در دستور کار قرار خواهد گرفت. مدل مذکور، از دو مدل سری زمانی گری و مدل برونیاب زنجیره مارکوف تشکیل شده که با رویکرد فازی به یکدیگر ارتباط داده شده اند.

بهره بردار سیستم با داشتن یک پیش بینی مشخص از شرایط شبکه انتقال و بازار انرژی در روز بعد، اقدام به تغییر آرایش بازار برای مدیریت و کنترل قیود امنیت در سیستم قدرت مینماید. از طرفی، رشد چشمگیر منابع عدم قطعیت در سیستمهای قدرت مدرن، مدلسازی رفتار غیرقطعی سیستم را در مطالعات و برنامه ریزیهای کلان به یک چالش اساسی تبدیل نموده است. بنابراین، طبیعی است که پیش بینی بهره بردار از شرایط واقعی شبکه در روز پیش رو با عدم قطعیتهایی همراه باشد و همین موضوع برنامه ریزی بهره بردار را برای مدیریت سیستم تحت تأثیر قرار میدهد. خط مشی کلی در این رساله، تلاش در جهت مقابله با تأثیرات مخرب رفتار غیرقطعی سیستم در فرآیند مدیریت تراکم شبکه انتقال از طریق ارائه یک ساز و کار نوین تحت عنوان "مدیریت احتمالی تراکم انتقال" میباشد. شکل گیری این ساز و کار پیشنهادی بر اساس یک فرمولبندی جدید برای مدلهای موجود مدیریت تراکم بوده به شکلی که بتواند بهره بردار را در اتخاذ راهکارهای کارآمد برای آزادسازی تراکم یاری نماید. مسئله برنامه ریزی مبتنی بر شانس که اخیراً در مطالعات احتمالی سیستم قدرت جایگاه ویژه ای پیدا کرده، در فرمولبندی جدید مسئله استفاده شده است. طرح پیشنهادی برای مدیریت احتمالی تراکم، با مدیریت مبتنی بر تحلیل حوادث آغاز شده و با ارائه مدل مدیریت مبتنی بر تحلیل شانس تکمیل خواهد شد. مدل مبتنی بر تحلیل حوادث بر مبنای تحلیل حوادث محتمل و در نظر گرفتن هزینه آنها در کنار هزینه های جاری مدیریت تراکم عمل نموده و راهکاری ارائه میدهد که دارای کمترین مجموع هزینه باشد. طرح نهایی مدیریت احتمالی تراکم یک چارچوب جامع برای در نظرگرفتن کلیه عدم قطعیتهای سیستم قدرت در فرآیند مدیریت تراکم است به شکلی که بتواند تأثیرات نامطلوب رفتار غیرقطعی سیستم را در ارائه راهکارهای آزادسازی تراکم در بازار روز بعد به حداقل برساند. بر این اساس، یک فرمولبندی جدید برای فرآیند مدیریت تراکم با استفاده از مسئله برنامه ریزی مبتنی بر شانس که شامل قیود تصادفی است، ارائه میگردد. این قیود تصادفی بر اساس توابع چگالی احتمال متغیرهای خروجی سیستم نظیر توان جاری خطوط شکل گرفته و میزان ارضای آنها توسط پارامتر سطح اطمینان که در اختیار بهره بردار است، کنترل میگردد. بنابراین در فرآیند مدیریت احتمالی تراکم، بهره بردار میتواند با شناخت صحیح منابع عدم قطعیت سیستم از یکسو و حساسیتهای شبکه تحت مدیریت خود از سوی دیگر، به اتخاذ راهکارهای آزادسازی به گونه ای بهینه و ایمن اقدام نماید. در نهایت، با پیاده سازی روشهای عددی و تحلیلی برای حل مدل پیشنهادی، مزایا، معایب و نقاط ضعف و قوت آن آشکار شده و راهکارهای اصلاحی برای نقاط ضعف ارزیابی شده، ارائه میگردند. بررسی کلی نتایج تحقیقات انجام شده در این رساله نشان میدهد که مدل پیشنهادی مدیریت احتمالی میتواند به شکل موثری برای مدلسازی واقعیتهای شبکه و در نظر گرفتن عدم قطعیتهای آن بکار گرفته شود و نتایج مثبت آن در عملکرد مطلوب مدل پیشنهادی انعکاس مییابد. بطور کلی میتوان گفت که طرح پیشنهادی مدیریت احتمالی با توجه به مزایایی که ایجاد میکند و علیرغم تمام پیچیدگیهایی که دارد، کم و بیش میتواند جایگزین مناسبی برای مدلهای قطعی موجود باشد.